La méthode d'exfoliation chimique pour la synthèse du graphène est l'exfoliation en phase liquide.l'exfoliation en phase liquide.
Cette méthode implique l'utilisation d'énergie pour exfolier le graphite en vrac dans un solvant dont la tension de surface est suffisante pour stabiliser le graphène obtenu.
Le solvant est généralement non aqueux, comme la n-méthyl-2-pyrrolidone (NMP), ou peut être aqueux avec l'ajout d'un surfactant.
L'énergie nécessaire à l'exfoliation est initialement fournie par une sonication par corne ultrasonique, mais des forces de cisaillement élevées sont de plus en plus utilisées.
Le rendement de ce processus est généralement faible, de l'ordre de quelques pour cent, ce qui nécessite l'utilisation de la centrifugation pour obtenir une fraction significative de paillettes de graphène monocouche et multicouche dans la suspension finale.
3 étapes clés expliquées
1. Sélection du solvant
Le choix du solvant est crucial car il doit avoir la bonne tension de surface pour stabiliser les paillettes de graphène.
Les solvants non aqueux comme le NMP sont couramment utilisés, mais les solutions aqueuses peuvent également être efficaces si un surfactant est ajouté pour empêcher l'agrégation.
2. Apport d'énergie
Initialement, la sonication par corne ultrasonique était la principale méthode utilisée pour fournir l'énergie nécessaire à l'exfoliation.
Cette méthode consiste à exposer le mélange graphite-solvant à des ondes sonores à haute fréquence, qui créent des bulles de cavitation qui s'effondrent et génèrent une énergie élevée localisée, exfoliant ainsi le graphite en graphène.
Cependant, les forces de cisaillement élevées, telles que celles générées dans les dispositifs de mélange à grande vitesse ou les dispositifs microfluidiques, sont de plus en plus populaires en raison de leur potentiel pour une exfoliation plus contrôlée et plus efficace.
3. Amélioration du rendement
En raison du faible rendement du processus d'exfoliation, la centrifugation est utilisée pour séparer les flocons de graphène monocouche et multicouche souhaités du matériau en vrac et des flocons multicouche plus grands.
Cette étape est essentielle pour obtenir une suspension à forte concentration de paillettes de graphène.
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