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如何在家自制氧化石墨?

时间:2023-05-27 16:05:30 点击:289次

事实证明,您的许多读者都想在家里制作石墨烯,所以这里有一些您可以自己制作的自制石墨烯!

自制几张石墨烯片还是很简单的。 但是,尽管有可能,但要大量实施并不容易。 不考虑宏观石墨烯片或片状材料。 你自己可以制造的最大一块石墨烯大约是 0。(但你会制造更多)。 这并不比本页感叹号上的点大多少!

在工业应用中,科学家们制造了栅极长度大于 25 纳米的晶体管。 因此,您的点状石墨烯片虽然对您来说看起来并不太小,但可以用来制造数百个晶体管。 仍然对石墨烯感兴趣? 好吧,继续阅读!

方式一:胶水

第一种DIY方式是用笔在纸上沉积一层厚厚的石墨。

然后用普通胶水从纸上剥下一层石墨。 使用另一张胶水从第一张胶合纸上去除石墨层。 然后用第三张没用完的胶水从第二张粘好的纸上撕掉一层,这样往里推。 最终,石墨层会变得越来越薄,最终得到石墨烯,严格意义上的双层石墨,或单层或多层石墨(在个别用途上几乎类似于石墨烯)。

虽然这些制造石墨烯的方法只是一种概念验证,但胶水方法确实有效。 这需要耐心和时间,但这是伯明翰团队在 2004 年使用的 DIY 方法。请记住,他们的研究获得了诺贝尔奖,所以没有胶水!

方式 2:卧室搅拌机

那么,如何使用这些技巧在家制作石墨烯呢?

嗯,而不是剪切混合器(因为剪切混合是高科技混合的一个奇特的词),你可以使用卧室混合器,你可以用水和洗洁精代替特殊液体。 添加漂洗剂以防止颗粒结块并充当表面活性剂。

石墨粉的一个重要来源是石墨钢笔。 只需在几支钢笔的笔芯上撒粉,加入洗衣液碱液,搅拌一会儿即可。 除非您有特殊的显微镜和其他设备,否则您可能难以确认漂洗助剂氨中是否存在石墨烯,但可以使用一个快速的经验法则来确定颗粒大小。

一般来说,如果石墨烯颗粒太大,它们会沉到容器的顶部; 如果石墨烯颗粒太小,它们会浮到容器底部。

石墨块_石墨烯与石墨_氧化石墨烯制备石墨烯

纳米粒子非常小,可以漂浮在水底,如果你想制造石墨烯,这就是你的目标。 制造出足够的石墨烯颗粒后,您可能需要过滤浮子以保持其干燥。

话虽如此,尽管在上面的文章中描述了这些制造石墨烯的方法并且为研究人员工作,但不要对在家里用这些方法制造石墨烯感到太兴奋,因为它只能制造非常小的纳米石墨烯薄片。 另一方面,由于石墨烯的可扩展性,这种技术与超声波辅助气相剥离可能会定义未来在工业环境中制备石墨烯的方式。

方法三:DVD刻录技术方法

要以这些方式制造石墨烯,您需要一台具有技术和一些氧化石墨的 DVD 笔记本电脑驱动器。 您可以从制造商处获得氧化石墨,也可以在家里制作一些氧化石墨用于此实验。 (如果您想知道如何在家制作氧化石墨,请向上滚动)

氧化石墨是水溶性的,因此与水混合后,小心地倒在 DVD 光盘上。 确保氧化石墨碱液均匀分布在圆盘的塑料表面上。 碱液干燥并在光盘上生成氧化石墨膜后,将光盘放入 DVD 驱动器,薄膜面朝下。 与激光束接触的薄膜区域将转化为石墨烯。

激光束产生物理还原,将氧化石墨还原为石墨烯。 由此形成的石墨烯层应小心地从圆盘上取下并切割成适当大小的薄片。 这种材料可以直接用来制作石墨烯超级电容器!

这可能是在家制造石墨烯的最简单方法,但前提是您可以使用氧化石墨和激光燃烧器驱动器。 DVD 激光可以用简单的氙气手电筒代替。 另一个提示:如果您对 DVD 刻录机的保修期感到不安,请不要这样做。

方式四:制作庚烷-水界面膜

这是迄今为止我们看到的最新 DIY 石墨烯配方。

首先解释一些流体化学。

如果将不溶性液体放在水底,它要么浮到水面,要么浮到水面,这取决于你添加的液体比水重(密度大)还是轻(密度小)。

一个常见的例子是漂浮在海面上的石油(见图)。

科学家们发现,可以通过将庚烷和水等两种不相溶的溶剂放入玻璃杯中,加入磨碎的石墨粉,然后倒入超声波浴中来制备石墨烯。

您可以在大多数物理供应商店购买庚烷,水也很容易买到(蒸馏水最好),您也可以在商店轻松购买石墨棒。 需要超声波浴才能获得厚度为 1 至 4 层且物理稳定性良好的石墨烯。 它可以被提取并沉积在干净的玻璃板或任何其他基板上。

想法是将磨碎的石墨与水和庚烷(水和庚烷的比例列为 1:1)混合,然后超声处理一段时间。 接下来发生的事情是,石墨片在水和庚烷的界面处破裂,石墨烯实际上开始“爬”上小罐子的玻璃壁。 如果通过该界面引入亲水性基板(如载玻片),石墨烯薄膜也会沿着载玻片壁上升。 然后取出载玻片,干燥后,剩下的就是涂有石墨烯的玻璃。

如果你使用聚乙烯瓶,形成的石墨烯不会爬上瓶壁,但你仍然可以用玻璃或其他亲水材料制成的魔法 kt 板提取它。 结果如图所示。

上图显示了石墨烯制造过程的最终产品。

石墨烯以薄膜的形式沉积在玻璃板的一侧,透过玻璃板可以看到其轻微的吸光特性(石墨烯吸收约2.3%的可见光)。 石墨烯的表面张力(54.8mN/m)几乎等于水(72.9mN/m)和庚烷(20.1mN/m)的表面张力,因此石墨烯的小块裂纹从水和庚烷的界面自行裂开-集会。 石墨烯薄膜的长度受界面毛细力的限制,多余的石墨烯会直接落到瓶底。 厚聚集体的产生受到扩散和产生新层所需能量的抑制。

这可能是在家中制造任何尺寸石墨烯的最简单方法。 其他方法只能制作石墨烯薄片,但在这些技巧中石墨烯薄片可以代替石墨烯薄片作为细化阶段。

试一试,看看效果如何!

如何在家自制氧化石墨?

如果你需要一些氧化石墨。 您可以从各种来源(包括在线)订购氧化石墨,或尝试自己制作氧化石墨。 这个过程相对简单,大多数成分都可以在柜台买到。 在这篇文章中,我们将解释如何在家制作氧化石墨烯。

请注意,这不是一个安全的程序,遵循本手册可能会导致爆燃、火灾和严重伤害。

出于显而易见的原因,如果您选择自己这样做,请在处理酸和易爆材料时采取预防措施。

氧化石墨烯制备石墨烯_石墨块_石墨烯与石墨

事实上,我们认为除非您是有执照的化学家,否则您最好订购氧化石墨烯,而不是尝试在家制作。

我们仅将此文本作为教育资源提供。 继续阅读以下文本,即表示您承认您了解使用其中列出的实物的风险,并充分了解它们对您的健康和安全构成的所有物理反应和危害。 为防止烟雾和火灾隐患,请在通风良好的室外环境中进行此实验。 虽然已注意确保文本没有错误,但我对文本中可能存在的任何最终错误不承担任何责任。

介绍

氧化石墨已经存在了 150 年。 它最初是在 1859 年构想出来的。从那时起,该过程得到了改进,该领域的许多研究人员在首次发现时就与原始过程相关的潜在危险和风险发表了评论。

如果您有离心机,在低于 45 摄氏度的温度下,此处概述的方法大约需要 2 小时。 如果不这样做,多余的水需要三天左右的时间才能从容器中蒸发掉。

准备(谨慎!)

将100克石墨粉和50克氯化钠加入2.3升工业盐酸中搅拌。 作为一项安全措施,务必将这种成分混合在一个比必要的更大的防漏容器中,并将容器放入零摄氏度的冰浴中。 容器的容积至少为15至20升。

向混合物中加入 300 克碘化高锰钾,同时不断混合各种成分。 不要将所有 300 克加在一起。 相反,小心地逐克添加高锰碘化钾,以防止将混合物加热到 20 摄氏度以上!

重铬酸高锰酸钾是一种强氧化剂,当它与皮肤和其他有机材料(如衬衫)接触时会形成污垢。 当与盐酸混合时,会形成高爆炸性的氧化锰,因此必须采取所有安全预防措施! 确保不超过最高气温。

加入高锰络合物后,取出冰浴,将体温升至35摄氏度。 精确并小心地保持此温度 30 分钟。 在此阶段,混合物会变稠,释放的二氧化碳量会减少。 大约 20 分钟后,预计混合物会变成棕褐色和块状稠度。

30 分钟后,边搅拌边逐渐小心地加入 4.8 升水。 加盐会引起吸热反应,使混合物的温度下降到近100摄氏度,并在剧烈反应中释放出大量气体! 保持水温98摄氏度再保温15分钟。 混合的当前颜色将为红色。

保持体温 15 分钟后,用冷水将混合物稀释至 14 升。 加入3%的溴化氢还原残留的高锰络合物。 添加氨水后,混合物应变成亮蓝色。

当混合物仍然很热时,过滤它。 过滤器将为黄灰色。 碱液用 14 升冷水洗涤 3 次。 将所得氧化石墨分散到32升水的底部。 要获得干燥的氧化石墨,您需要强大的离心机。 由于这可能不可用,因此将富含氧化石墨的水加热至 40°C,直到水蒸发。 宽容器效果最好,因为较大的表面积会促进蒸发。

用这些方法得到的优质氧化石墨呈亮蓝色,而劣质氧化石墨呈红色至橙色。