超临界流体技术在石墨烯制备中的应用.pdf

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1、第４２卷第５期应用科技Ｖｏｌ．４２№．５２０１５年１０月ＡｐｐｌｉｅｄＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＯｃｔ．２０１５ＤＯＩ：１０．１１９９１／ｙｙｋｊ．２０１５０１０１０网络出版地址：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ／ｋｃｍｓ／ｄｅｔａｉｌ／２３．１１９１．Ｕ．２０１５０９２１．１５２２．０１４．ｈｔｍｌ超临界流体技术在石墨烯制备中的应用１，２２２张昱，徐琴琴，银建中１．内蒙古工业大学化工学院，内蒙古呼和浩特０１００５１２．大连理工大学化工机械学院，辽宁大连１１６０２４摘要：石墨烯因其独特的二维晶体结构和优良的力学、电

2、学、热学和光学特性，成为近几年材料领域的研究热点。要实现石墨烯产业化，其关键问题是探索大规模、高质量、低成本的石墨烯制备技术。超临界流体具有似气似液的优越性质，将其用于直接剥离制备石墨烯，具有高效、环保、产物质量高等优势。本文综述了近年来超临界流体技术应用于直接液相或气相剥离法制备石墨烯的研究进展，着重讨论了超临界二氧化碳辅助超声处理制备石墨烯的优势，以及超临界流体直接剥离法制备石墨烯的机理，在此基础上，指出目前文献中尚存在的不足以及亟待解决的关键问题。关键词：超临界流体；超临界二氧化碳；石墨烯；剥离；绿色化学中图分类号：Ｏ６１３；Ｔ

3、Ｂ３３２文献标志码：Ａ文章编号：１００９⁃６７１Ｘ（２０１５）０５⁃０７２⁃０６Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｓｕｐｅｒｃｒｉｔｉｃａｌｆｌｕｉｄｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｎｔｈｅｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｏｆｇｒａｐｈｅｎｅ１，２２２ＺＨＡＮＧＹｕ，ＸＵＱｉｎｑｉｎ，ＹＩＮＪｉａｎｚｈｏｎｇ１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｈｅｍｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＩｎｎｅｒＭｏｎｇｏｌｉａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈｏｈｈｏｔ０１００５１，Ｃｈｉｎａ２．ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｈｅｍｉｃａｌＭａｃｈｉｎｅｒｙ，ＤａｌｉａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏ

4、ｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｄａｌｉａｎ１１６０２４，ＣｈｉｎａＡｂｓｔｒａｃｔ：Ｇｒａｐｈｅｎｅｈａｓｂｅｃｏｍｅａｈｏｔｔｏｐｉｃｉｎｒｅｃｅｎｔｙｅａｒｓｆｏｒｉｔｓｕｎｉｑｕｅｔｗｏ⁃ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｃｒｙｓｔａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｅｘ⁃ｃｅｌｌｅｎｔｍｅｃｈａｎｉｃａｌ，ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ，ｔｈｅｒｍａｌ，ａｎｄｏｐｔｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ．Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｒｅａｌｉｚｅｇｒａｐｈｅｎｅｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｉｚａｔｉｏｎ，ｉｔｉｓａｋｅｙｐｒｏｂｌｅｍｔｏｅｘｐｌｏｒｅａｌａｒｇｅ⁃ｓｃａｌｅｐｒｅｐａｒｉ

5、ｎｇｍｅｔｈｏｄｏｆｇｒａｐｈｅｎｅｗｉｔｈｈｉｇｈｑｕａｌｉｔｙａｎｄｌｏｗｃｏｓｔ．Ｓｕｐｅｒｃｒｉｔｉｃａｌｆｌｕ⁃ｉｄｓｈａｖｅａｄｖａｎｔａｇｅｓｏｆｌｉｑｕｉｄ⁃ｌｉｋｅｈｉｇｈｄｅｎｓｉｔｉｅｓａｎｄｇａｓ⁃ｌｉｋｅｌｏｗｖｉｓｃｏｓｉｔｉｅｓ．Ｉｔｉｓａｎｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｌｙｂｅｎｉｇｎａｎｄｈｉｇｈｌｙｅｆｆｉｃｉｅｎｔｍｅｔｈｏｄｔｏｐｒｅｐａｒｅｈｉｇｈｑｕａｌｉｔｙｇｒａｐｈｅｎｅｂｙｕｓｉｎｇｔｈｅｓｕｐｅｒｃｒｉｔｉｃａｌｆｌｕｉｄｓｅｘｆｏｌｉａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ．Ｔｈｉｓａｒ⁃ｔｉｃｌｅｉｎ

6、ｔｒｏｄｕｃｅｓｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｐｒｏｇｒｅｓｓｉｎｒｅｃｅｎｔｙｅａｒｓｏｆｐｒｅｐａｒｉｎｇｇｒａｐｈｅｎｅｕｓｉｎｇｔｈｅｄｉｒｅｃｔｌｉｑｕｉｄｐｈａｓｅｍｅｔｈｏｄｏｒｇａｓｐｈａｓｅｅｘｆｏｌｉａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ，ｅｍｐｈａｓｉｚｉｎｇｏｎｔｈｅａｄｖａｎｔａｇｅｏｆｓｕｐｅｒｃｒｉｔｉｃａｌｃａｒｂｏｎｄｉｏｘｉｄｅａｓｓｉｓｔｅｄｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｔｒｅａｔ⁃ｍｅｎｔａｎｄｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｓｕｐｅｒｃｒｉｔｉｃａｌｆｌｕｉｄｓｅｘｆｏｌｉａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ．Ｉｎａｄｄｉｔｉｏｎ，ｔｈｅｉｎａ

7、ｄｅｑｕａｃｉｅｓｉｎｔｈｅｌｉｔｅｒａｔｕｒｅｓａｎｄｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｄｉｒｅｃｔｉｏｎｉｎｔｈｅｆｕｔｕｒｅａｒｅａｌｓｏｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｕｐｅｒｃｒｉｔｉｃａｌｆｌｕｉｄｓ（ＳＣＦ）；ｓｕｐｅｒｃｒｉｔｉｃａｌｃａｒｂｏｎｄｉｏｘｉｄｅ；ｇｒａｐｈｅｎｅ；ｅｘｆｏｌｉａｔｉｏｎ；ｇｒｅｅｎｃｈｅｍｉｓｔｒｙ石墨烯因其独特的二维晶体结构和优良的碳化硅外延生长法原料价格昂贵，生长条件苛［９］力学、电学、热学和光学特性，成为近几年材料领刻；ＣＶＤ法工艺复杂，生产成本高。如何采用［１⁃６］域研究的热点。要实

8、现石墨烯的工业化，大较低的成本、温和的反应条件，大规模制备出高规模制备高质量的石墨烯晶体材料是关键问质量的石墨烯，一直是科学家们研究的重点。［７］［１０］题。目前，石墨烯主要的制备方法有：微机械２００８年，Ｃｏｌｅｍａｎ