Bei der chemischen Methode wird Graphit zunächst durch eine Oxidationsreaktion zu Graphitoxid oxidiert. Anschließend wird der Schichtabstand durch die Einführung sauerstoffhaltiger funktioneller Gruppen an den Kohlenstoffatomen zwischen den Graphitschichten vergrößert, wodurch die Wechselwirkung zwischen den Schichten geschwächt wird.

Gemeinsame Oxidation

Zu den Methoden gehören das Brodie-Verfahren, das Staudenmaier-Verfahren und das Hummers-Verfahren [40]. Das Prinzip besteht darin, den Graphit zunächst mit einer starken Säure zu behandeln,

Fügen Sie dann zur Oxidation ein starkes Oxidationsmittel hinzu.

Der oxidierte Graphit wird durch Ultraschall entfernt, um Graphenoxid zu bilden, und dann durch Zugabe eines Reduktionsmittels reduziert, um Graphen zu erhalten.

Zu den üblichen Reduktionsmitteln gehören Hydrazinhydrat, NaBH4 und starke alkalische Ultraschallreduktion. NaBH4 ist teuer und hält Element B leicht zurück.

Obwohl die Ultraschallreduktion mit starkem Alkali einfach und umweltfreundlich ist, ist sie schwierig zu reduzieren * und nach der Reduktion bleibt eine große Anzahl sauerstoffhaltiger funktioneller Gruppen zurück.

Daher wird üblicherweise kostengünstigeres Hydrazinhydrat zur Reduktion von Graphitoxid verwendet. Der Vorteil der Hydrazinhydratreduktion besteht darin, dass Hydrazinhydrat eine starke Reduktionsfähigkeit besitzt und leicht verflüchtigt, sodass keine Verunreinigungen im Produkt verbleiben. Im Reduktionsprozess wird üblicherweise eine entsprechende Menge Ammoniakwasser zugegeben, um die Reduktionsfähigkeit des Hydrazinhydrats zu verbessern.

Andererseits kann es dazu führen, dass sich die Graphenoberflächen aufgrund negativer Ladungen gegenseitig abstoßen, wodurch die Agglomeration des Graphens verringert wird.

Die Herstellung von Graphen im großen Maßstab kann durch chemische Oxidations- und Reduktionsverfahren realisiert werden, und das Zwischenprodukt Graphenoxid weist eine gute Dispersion in Wasser auf.

Graphen lässt sich leicht modifizieren und funktionalisieren, daher wird diese Methode häufig in der Forschung zu Verbundwerkstoffen und zur Energiespeicherung eingesetzt. Aber wegen der Oxidation

Das Fehlen einiger Kohlenstoffatome im Ultraschallprozess und die Rückstände sauerstoffhaltiger funktioneller Gruppen im Reduktionsprozess führen häufig dazu, dass das hergestellte Graphen mehr Defekte enthält, was seine Leitfähigkeit verringert und somit seine Anwendung im Graphenbereich mit hohen Qualitätsanforderungen einschränkt.