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英国国立物理研究所Piers Turner课题组–超声法原位控制石墨烯片的尺寸

超声波法广泛用于剥离二维(2D)范德瓦尔斯层状材料(比如石墨烯)。其基本机制很难解释,往往被忽视,超声波这一策略导致低剥落率,低的合成产量和片尺寸分布不均匀,因此通过超声剥离获得石墨烯这一方式缺少经济可行性。这里,我们在超声波处理过程中,通过优化惯性空化剂量在三小时内可实现高达18%的数层石墨烯产率。我们证明了超声空化优先剥离较大的薄片,这与石墨烯剥离速率和薄片维度有很大关系,因此可以通过惯性空化剂量来进行调控。此外,超声空化优先剥离较大的薄片的话,这导致剥落速率随着超声时间增加而减小。这种方法的未来发展方向应该会引导开发基于2D范德瓦尔斯层状纳米材料的高容量液流电池产生。

英国国立物理研究所Piers Turner课题组--超声法原位控制石墨烯片的尺寸

(a) 空化气泡的生长和坍塌响应于施加的声场和相关的压力波示意图,(b) 国家物理实验室的17-升多频率空化容器(周围有传感器)的光学照片,(c)产生于稳定和惯性空化的空化信号频谱,(d)Ecav和石墨烯产率与前置放大器电压的函数关系

英国国立物理研究所Piers Turner课题组--超声法原位控制石墨烯片的尺寸

(a)石墨烯产率与ICD的函数关系,插图为ICD的平方根,(b)石墨烯剥离速率与ICD的平方根的函数关系,(c)石墨烯长度和,(d)厚度分布的对数正态分布曲线。

英国国立物理研究所Piers Turner课题组--超声法原位控制石墨烯片的尺寸

石墨烯的平均(a)长度和(b)厚度与ICD的函数关系,石墨烯平均(c)长度和(d)厚度与其产率的函数关系,石墨烯剥离速率与(e)平均石墨烯长度和(f)石墨烯厚度的函数关系

英国国立物理研究所Piers Turner课题组--超声法原位控制石墨烯片的尺寸

(a)ICD范围内极大值和极小值时产生的石墨烯的标准化Raman谱,(b)ID/IG比例与ICD平方根的函数关系。

该研究工作由英国国立物理研究所Piers Turner课题组于2019年发表在Scientific Reports期刊上。原文:Controlled sonication as a Route to in-situ Graphene Flake size Control(https://doi.org/10.1038/s41598-019-45059-5)

本文来自石墨烯杂志,本文观点不代表利特纳米立场,转载请联系原作者。

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