除了基于正向力的超声剥离技术应用于制备石墨烯,基于剪切力的剥离技术也同样应用与此。球磨是粉体制备工艺中常见的技术,能够有效的形成剪切力。球磨剥离石墨烯的机理如图Fig.1所示。
在大多数的球磨装置中,存在两种可能的路径来形成剥离与粉碎的效果。其中最主要的是剪切力,它是剥离中最理想的机械力,这一工艺被有望应用于制备大尺寸石墨烯片。其次是在球滚动过程中产生的碰撞以及垂直效应,在这一过程中,大片石墨粉变成小片,有时会破坏石墨粉原始晶型结构形成无定向或者非平衡相。因此为了得到高品质、大尺寸石墨烯,第二种效应必须被降低。
最初,球磨法被用来降低石墨粉的尺寸,研究发现通过此过程可以得到片层厚度在10nm以下的石墨粉,2010年Kniekei以及Zhao等人调整了球磨工艺用来制备石墨烯,自此球磨制备石墨烯大热。总体包含两种类型球磨技术:行星式球磨以及搅拌磨。目前,石墨粉湿法条件下行星式球磨仍旧在不断研究中。
运用行星式球磨制备石墨烯:通过将石墨粉分散在具有相匹配表面能的溶剂中,克服片层之间的范德华力。
DMF、NMP、四甲基脲等:依赖于长时间的球磨(~30h),同时旋转托盘控制在一个较低转速下(~300rpm)保证剪切力占主导地位。
十二烷基磺酸钠:可以作为湿磨介质球磨石墨粉,但是剥离程度相对比较低,同时后期需要超声的辅助作用。
1-芘羧酸-甲醇:发能够实现更为快速的剥离。
三聚氰胺:加入少量溶剂可以提高插层以及促进剥离。
在三聚氰胺插入石墨烯片层基础上,他们利用碳纳米纤维球磨剥离制备得到了石墨烯,如图Fig.2所示。
运用行星式球磨制备石墨烯:通过将石墨粉分散在具有相匹配表面能的溶剂中,克服片层之间的范德华力。
DMF、NMP、四甲基脲等:依赖于长时间的球磨(~30h),同时旋转托盘控制在一个较低转速下(~300rpm)保证剪切力占主导地位。
十二烷基磺酸钠:可以作为湿磨介质球磨石墨粉,但是剥离程度相对比较低,同时后期需要超声的辅助作用。
1-芘羧酸-甲醇:发能够实现更为快速的剥离。
三聚氰胺:加入少量溶剂可以提高插层以及促进剥离。
在三聚氰胺插入石墨烯片层基础上,他们利用碳纳米纤维球磨剥离制备得到了石墨烯,如图Fig.2所示。
Fig.2 碳纤维与三聚氰胺球磨制备石墨烯
原文阅读:http://www.paiinstru.com/article.aspx?id=72