Método para preparar el graphene esponjoso por el secador de helada

Graphene es un nano-material laminar bidimensional de la estructura de enrejado del panal formado de cerca mezclando los átomos de carbono en el modo híbrido sp2. Desde su descubrimiento en 2004, el graphene ha atraído la atención de investigadores con sus propiedades físicas y químicas excelentes. Se ha convertido en rápidamente apuroses de la investigación en los campos de la química física, de la energía material, de ciencias de la vida y de la tecnología de la información. La estructura acodada monoatómica especial de Graphene le da una superficie específica muy grande, y el hibridación sp2 le da muchas propiedades maravillosas y propiedades fisicoquímicas excelentes. En términos de propiedades mecánicas, tiene módulo de alta resistencia y alto; en propiedades termales, tiene alta conductividad termal; en términos de propiedades eléctricas, tiene alta conductividad eléctrica. Además, Graphene tiene algunas propiedades especiales, por ejemplo: Graphene tiene el quántum de effecto hall y ferromagnetism en la temperatura ambiente.

Desde el descubrimiento del graphene, los investigadores científicos han estado intentando preparar el graphene por métodos diferentes. Actualmente, según el principio de preparación, puede ser dividido en métodos físicos y métodos químicos. El método físico, es decir, el método de peladura mecánica, se puede dividir más a fondo en un método de peladura mecánico micro y un método de peladura solvente. Los métodos químicos incluyen principalmente un método de la reducción del óxido del grafito, un método de la descomposición termal sic, y un método de la deposición de vapor químico (CVD).

Hoy, la preparación del graphene tridimensional ha atraído gran interés de investigadores. El graphene tridimensional es sintetizado generalmente por método del hidrotérmico-solvente. En este proceso, un reductor se añade al solvente para reducir el óxido del grafito en cierta temperatura, de modo que el graphene sintetizado tenga contracción baja de la cristalinidad y del volumen. Es el anudar propenso y la producción no es alta. También se ha divulgado un método de liofilizar el graphene para obtener el graphene tridimensional, pero el graphene no se disuelve fácilmente en un solvente, y la aglomeración ocurre así.

La invención proporciona un método para preparar el graphene esponjoso por método de deshidratación por congelación. El graphene obtenido por el método es poroso y tiene una superficie específica grande, tiene una forma tridimensional de la esponja, una baja estructura de la densidad, ultraligera y estable, y se puede utilizar como materiales de la adsorción y los materiales compuestos ensanchan el uso.

Equipo del secador de helada de Graphene

Un método para preparar el graphene esponjoso por método de deshidratación por congelación, comprendiendo:

(1) mezcla ultrasónica de materias primas en un baño de hielo

Añada el grafito natural al baño de hielo H2SO4 concentrado ultrasónico en 15-60min, después añaden NaNO3, después añaden el permanganato de potasio KMnO4 en 15-60min, espera para que el permanganato de potasio sea añadido, comienzan la reacción, 0.5-1h, asegúrese de que la temperatura del sistema no es más alta que 10℃ para obtener una solución mezclada;

(2) oxidación de materias primas en un baño de agua

La mezcla antedicha se revuelve en un baño de agua en 30-35℃ para 0.5-1.5 h, el agua desionizada se añade a la mezcla, calentada a 95-100℃, el revolvimiento se continúa para el minuto 20-30, entonces desionizó el agua y se añade el peróxido de hidrógeno hasta que la solución diera vuelta a amarillo brillante, ningunas burbujas fue generado (obtener el óxido del grafito), y después separado, lavado, liofilizado, y sujetado al calor de baja presión que pela para obtener el graphene esponjoso. El ratio de grafito natural, de H2SO4 concentrado, de NaNO3, y del permanganato de potasio KMnO4 en el paso (1) es 2g: 50ml: 1g: 7g, es decir, un exceso leve de KMnO4 y H2SO4 concentrado, y grafito y KMnO4 se añaden lentamente al H2SO4 concentrado. El propósito es asegurarse de que el grafito está oxidado e intercalado suficientemente ulteriormente.

Usando el óxido del grafito como el precursor, la solución acuosa del óxido del grafito se liofiliza directamente para asegurarse de que la muestra sigue siendo mullida. Finalmente, el óxido esponjoso del grafito es pelado y reducido por calor de la presión baja para obtener el graphene esponjoso. En esta necesidad del proceso, solamente de la temperatura, de la presión y del tiempo de ser ajustado. El graphene de la esponja con diversas morfologías y propiedades se puede obtener con otros parámetros, y no se utiliza ningún reductor de la sustancia química tóxica, que evita la contaminación ambiental y es fácil alcanzar la producción en masa.

¡Caja liofilizada graphene de los fabricantes de LTPM CHINA!

Ventajas de los liofilizadores para la preparación del graphene:

(1) el graphene obtenido es poroso y tiene una superficie específica grande, exhibe una forma tridimensional de la esponja, tiene baja densidad, es ultraligero y estructural estable, y se puede utilizar como un material adsorbente y material compuesto, de tal modo ensanchando su perspectiva del uso;

(2) cambiando los parámetros de la reacción de las etapas de desmontaje de la deshidratación por congelación del vacío y de la reducción del calor de baja presión, las propiedades macroscópicas de la forma, de la microestructura, de la conductividad y de la adsorción del graphene esponjoso tridimensional pueden ser cambiadas;

(3) el proceso de la preparación es simple, fácil actuar, y el ciclo de la preparación es corto, rápido y eficiente;

(4) las materias primas usadas son extensamente originarias y bajas en coste. Es respetuoso del medio ambiente y económico de energía, y puede ser aplicado.

El caso del graphene blanco liofilizado produjo por LTPM CHINA