फ्रीज ड्रायर द्वारा स्पंजी ग्राफीन तैयार करने की विधि

ग्रेफीन एक छत्ते की द्वि-आयामी जालीदार संरचना है जो लैमेलर नैनो-सामग्री है जो कार्बन परमाणुओं को sp2 हाइब्रिड मोड में बारीकी से मिलाकर बनाई गई है।2004 में अपनी खोज के बाद से, ग्राफीन ने अपने उत्कृष्ट भौतिक और रासायनिक गुणों के साथ शोधकर्ताओं का ध्यान आकर्षित किया है।यह भौतिक रसायन विज्ञान, भौतिक ऊर्जा, जीवन विज्ञान और सूचना प्रौद्योगिकी के क्षेत्र में तेजी से अनुसंधान का केंद्र बन गया है।ग्रैफेन की विशेष मोनोएटोमिक स्तरित संरचना इसे एक बहुत बड़ा विशिष्ट सतह क्षेत्र प्रदान करती है, और एसपी 2 संकरण इसे कई अद्भुत गुण और उत्कृष्ट भौतिक रासायनिक गुण देता है।यांत्रिक गुणों के संदर्भ में, इसमें उच्च शक्ति और उच्च मापांक है;तापीय गुणों में, इसकी उच्च तापीय चालकता है;विद्युत गुणों के संदर्भ में, इसमें उच्च विद्युत चालकता है।इसके अलावा, ग्रैफेन में कुछ विशेष गुण होते हैं, जैसे: ग्रैफेन में क्वांटम हॉल प्रभाव और कमरे के तापमान पर फेरोमैग्नेटिज्म होता है।

ग्राफीन की खोज के बाद से वैज्ञानिक शोधकर्ता विभिन्न तरीकों से ग्राफीन तैयार करने की कोशिश कर रहे हैं।वर्तमान में, तैयारी के सिद्धांत के अनुसार, इसे भौतिक विधियों और रासायनिक विधियों में विभाजित किया जा सकता है।भौतिक विधि, यानी यांत्रिक छीलने की विधि को आगे एक सूक्ष्म यांत्रिक छीलने की विधि और एक विलायक छीलने की विधि में विभाजित किया जा सकता है।रासायनिक विधियों में मुख्य रूप से एक ग्रेफाइट ऑक्साइड कमी विधि, एक थर्मल अपघटन सीआईसी विधि, और एक रासायनिक वाष्प जमाव (सीवीडी) विधि शामिल है।

आज, त्रि-आयामी ग्रैफेन की तैयारी ने शोधकर्ताओं से बहुत रुचि आकर्षित की है।त्रि-आयामी ग्राफीन को आमतौर पर हाइड्रोथर्मल-विलायक विधि द्वारा संश्लेषित किया जाता है।इस प्रक्रिया में, एक निश्चित तापमान पर ग्रेफाइट ऑक्साइड को कम करने के लिए विलायक में एक कम करने वाला एजेंट जोड़ा जाता है, ताकि संश्लेषित ग्रेफीन में कम क्रिस्टलीयता और मात्रा संकोचन हो।इसमें गांठ पड़ने की संभावना होती है और उपज अधिक नहीं होती है।त्रि-आयामी ग्रैफेन प्राप्त करने के लिए फ्रीज-सुखाने वाले ग्रैफेन की एक विधि भी बताई गई है, लेकिन ग्रैफेन एक विलायक में आसानी से भंग नहीं होता है, और इस प्रकार ढेर होता है।

आविष्कार फ्रीज-सुखाने की विधि द्वारा स्पंजी ग्राफीन तैयार करने की एक विधि प्रदान करता है।विधि द्वारा प्राप्त ग्राफीन झरझरा है और इसमें एक बड़ा विशिष्ट सतह क्षेत्र है, इसमें तीन आयामी स्पंज आकार, कम घनत्व, अल्ट्रा-लाइट और स्थिर संरचना है, और इसका उपयोग सोखना सामग्री के रूप में किया जा सकता है और समग्र सामग्री आवेदन को व्यापक बनाती है।

ग्राफीन फ्रीज ड्रायर उपकरण

फ्रीज-ड्रायिंग विधि द्वारा स्पंजी ग्राफीन तैयार करने की एक विधि, जिसमें शामिल हैं:

(1) बर्फ के स्नान में कच्चे माल का अल्ट्रासोनिक सम्मिश्रण

15-60min में बर्फ स्नान अल्ट्रासोनिक केंद्रित H2SO4 में प्राकृतिक ग्रेफाइट जोड़ें, फिर NaNO3 जोड़ें, फिर 15-60 मिनट में पोटेशियम परमैंगनेट KMnO4 जोड़ें, पोटेशियम परमैंगनेट के जोड़े जाने की प्रतीक्षा करें, प्रतिक्रिया शुरू करें, 0.5-1h, सुनिश्चित करें कि तापमान मिश्रित समाधान प्राप्त करने के लिए सिस्टम की मात्रा 10 ℃ से अधिक नहीं है;

(2) पानी के स्नान में कच्चे माल का ऑक्सीकरण

उपरोक्त मिश्रण को 30-35 ℃ पर 0.5-1.5 घंटे के लिए पानी के स्नान में उभारा जाता है, मिश्रण में विआयनीकृत पानी मिलाया जाता है, 95-100 ℃ तक गरम किया जाता है, हलचल 20-30 मिनट तक जारी रहती है, फिर विआयनीकृत पानी और हाइड्रोजन पेरोक्साइड तब तक जोड़ा जाता है जब तक कि घोल चमकीले पीले रंग का न हो जाए, कोई बुलबुले उत्पन्न नहीं हुए (ग्रेफाइट ऑक्साइड प्राप्त करने के लिए), और फिर स्पंजी ग्रेफीन प्राप्त करने के लिए अलग, धोया, फ्रीज-सूखे, और कम दबाव वाली हीट स्ट्रिपिंग के अधीन किया गया।चरण (1) में प्राकृतिक ग्रेफाइट, केंद्रित H2SO4, NaNO3, और पोटेशियम परमैंगनेट KMnO4 का अनुपात 2g: 50ml: 1g: 7g है, यानी KMnO4 की थोड़ी अधिक और केंद्रित H2SO4 और ग्रेफाइट और KMnO4 को धीरे-धीरे जोड़ा जाता है। सांद्र H2SO4.इसका उद्देश्य यह सुनिश्चित करना है कि ग्रेफाइट पर्याप्त रूप से ऑक्सीकृत हो और बाद के चरण में आपस में जुड़ जाए।

अग्रदूत के रूप में ग्रेफाइट ऑक्साइड का उपयोग करते हुए, ग्रेफाइट ऑक्साइड का जलीय घोल सीधे फ्रीज-सूख जाता है ताकि यह सुनिश्चित हो सके कि नमूना भुलक्कड़ रहता है।अंत में, स्पंजी ग्रेफाइट ऑक्साइड छीन लिया जाता है और स्पंजी ग्रेफीन प्राप्त करने के लिए कम दबाव की गर्मी से कम किया जाता है।इस प्रक्रिया में, केवल तापमान, दबाव और समय को समायोजित करने की आवश्यकता होती है।विभिन्न आकारिकी और गुणों के साथ स्पंज ग्रैफेन अन्य मानकों के साथ प्राप्त किया जा सकता है, और कोई जहरीले रासायनिक कम करने वाले एजेंट का उपयोग नहीं किया जाता है, जो पर्यावरण प्रदूषण से बचा जाता है और बड़े पैमाने पर उत्पादन प्राप्त करना आसान होता है।

LTPM चीन निर्माता ग्राफीन फ्रीज-सूखे मामले!

ग्राफीन की तैयारी के लिए लियोफिलाइज़र के लाभ:

(1) प्राप्त ग्राफीन झरझरा है और एक बड़ा विशिष्ट सतह क्षेत्र है, एक त्रि-आयामी स्पंज आकार प्रदर्शित करता है, जिसमें कम घनत्व होता है, अल्ट्रा-लाइट और संरचनात्मक रूप से स्थिर होता है, और इसे एक सोखना सामग्री और एक मिश्रित सामग्री के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है, जिससे इसके आवेदन की संभावना को व्यापक बनाना;

(2) वैक्यूम फ्रीज-ड्रायिंग और लो-प्रेशर हीट स्ट्रिपिंग रिडक्शन स्टेज के रिएक्शन मापदंडों को बदलकर, त्रि-आयामी स्पंजी ग्राफीन के मैक्रोस्कोपिक आकार, माइक्रोस्ट्रक्चर, चालकता और सोखना गुणों को बदला जा सकता है;

(3) तैयारी प्रक्रिया सरल, संचालित करने में आसान है, और तैयारी चक्र छोटा, तेज और कुशल है;

(4) उपयोग की जाने वाली कच्ची सामग्री व्यापक रूप से सोर्स की जाती है और लागत कम होती है।यह पर्यावरण के अनुकूल और ऊर्जा कुशल है, और इसे लागू किया जा सकता है।

एलटीपीएम चीन द्वारा उत्पादित लियोफिलिज्ड सफेद ग्रैफेन का मामला