石墨烯分散需要解決六大基本問題?
1、石墨烯分散的挑戰性首先源于對石墨烯深度分散的必然要求,將石墨烯分散到單片或初級粒子狀態;
2、 源于石墨烯對通過化學改性實現分散這一手段的低容忍性甚至抵觸性;化學改性,勢必干擾或一定程度上破壞π-π的完整性,從而降低或失去本征態石墨烯的優異性能;
3、源于石墨烯本身既不親水又不親油的結構特征;一般的分散劑分子又較難與石墨烯形成較強的物理吸附作用,所以使用表面活性分散石墨烯的物理手段也將受限;
4、源于石墨烯的π-π結構和強的范德華力,使石墨烯極易團聚,而且團聚體難以再分開;
5、還源于石墨烯極高的長徑比和比表面積;
6、石墨烯的分散還面臨著實際生產操作性方面的難題。例如,4%濃度的水型石墨烯漿料已是膏態,不具有流動性,這為生產過程中物料傳輸、分散和化學反應造成了困難。
分散是實現石墨烯材料產業化的重要前提之一,而目前關于分散石墨烯粉體的研究報道極少,這一方面是由于目前制備手段很難獲得一定量的石墨烯;另一方面,石墨烯即使得到生產,估計也不會以純粹的粉體狀存在,因為沒有經過穩定化處理的石墨烯有可能重新團聚成石墨(片)。所以,目前的研究重點是物理或在弱的化學條件下剝離石墨并形成穩定的石墨烯分散系統。
物理分散法一般分散能力有限,化學分散法雖然分散能力強,但是一般會導致共軛片層結構出現缺陷,相比較而言,非共價鍵修飾的官能團是一個較好的方式,基于范德華力和π-π相互作用,可以在石墨烯表面接枝比較好的高分子,這樣可以避免產生缺陷及破壞片層表面的共軛結構。 |
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