Das chemische Verfahren oxidiert zunächst Graphit durch Oxidationsreaktion zu Graphitoxid und vergrößert den Schichtabstand durch die Einführung sauerstoffhaltiger funktioneller Gruppen an den Kohlenstoffatomen zwischen den Graphitschichten, wodurch die Wechselwirkung zwischen den Schichten geschwächt wird.

Häufige Oxidation

Zu den Methoden gehören die Brodie-Methode, die Staudenmaier-Methode und die Hummers-Methode [40]. Das Prinzip besteht darin, den Graphit zunächst mit starker Säure zu behandeln,

Dann fügen Sie 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 Element B lässt sich leicht zurückhalten.

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

Daher wird zur Reduktion von Graphitoxid meist das günstigere Hydrazinhydrat eingesetzt. Der Vorteil der Hydrazinhydrat-Reduktion besteht darin, dass Hydrazinhydrat eine starke Reduktionsfähigkeit aufweist und sich leicht verflüchtigt, sodass keine Verunreinigungen im Produkt zurückbleiben. Beim Reduktionsprozess wird üblicherweise eine entsprechende Menge Ammoniakwasser zugesetzt, um die Reduktionsfähigkeit von Hydrazinhydrat zu verbessern.

Andererseits kann es dazu führen, dass sich die Oberflächen von Graphen aufgrund negativer Ladungen gegenseitig abstoßen, wodurch die Agglomeration von Graphen verringert wird.

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

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

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