如何在家自制少量石墨烯？

如何在家自制少量石墨烯？

事實證明，許多讀者都想在家里制作石墨烯，所以看了這篇文章你可以自己制作少量的自制石墨烯！
少量自制石墨烯片還是很簡單的。然而，盡管有可能，但要做到可觀的數目并不容易。不要考慮宏觀石墨烯片或條狀材料。能自己制作的最大一塊石墨烯大約是0.25mm2(但你會制作很多)。這不比這個網頁上感嘆號上的圓點大多少！
在工業應用中，科學家們制造的晶體管的柵長小于25納米。因此，你的點大小的石墨烯片，盡管對你來說看起來并不算小，卻可以用來制造數百個晶體管。還對石墨烯感興趣嗎?好,繼續讀下去!

方法1:膠第一個DIY方法是用鉛筆在紙上沉積一層厚厚的石墨。
然后用普通的膠帶從紙上剝下一層石墨。用另一片膠帶從第一個膠帶上除去一層石墨。然后使用第三塊未使用的膠帶從第二塊膠帶上除去一層，以此類推。最終，石墨層會變得越來越薄，最終你會得到石墨烯，嚴格意義上的單層石墨，或雙層或多層石墨(在某些用途上幾乎與石墨烯類似)。
盡管這種制作石墨烯的方法只是一個概念驗證，但膠帶法是可行的。這需要耐心和時間，但這是2004年曼徹斯特團隊使用的DIY方法。而且要記住，他們的研究還獲得了諾貝爾獎，所以不用粘膠帶了！
方法2:廚房攪拌機
那么，如何用這種方法在家制作石墨烯呢?
嗯，你可以用廚房攪拌機來代替剪切攪拌機(因為剪切攪拌是高科技混合的一個花哨的詞)，你可以用水和洗潔精來代替特殊的液體。加入洗滌劑是為了使顆粒不結塊，起到表面活性劑的作用。
石墨粉的一大來源是石墨鉛筆。簡單地粉幾支鉛筆的鉛筆芯，并加入洗衣粉溶液，然后混合一會兒。除非你有特殊的顯微鏡和其他設備，否則你可能無法確認洗滌劑溶液中是否存在石墨烯，但有一個快速的經驗法則，你可以用來估計顆粒大小。
一般來說，如果石墨烯顆粒太大，它們會沉到容器底部;如果石墨烯顆粒太小，它們會浮到容器頂部。
納米粒子非常小，可以懸浮在水中，如果你想制造石墨烯，這就是你的目標。在你制造了足夠的石墨烯粒子之后，你可能想要過濾懸浮體，讓它保持干燥。
話雖如此，盡管上述文中描述了這種制備石墨烯的方法，而且對研究人員有效，但不要對在家里用這種方法制備石墨烯太過興奮，因為它只能制造出非常小的納米石墨烯薄片。另一方面，由于石墨烯的可擴展性，這項技術以及超聲波輔助液相剝離技術可能會在未來的工業環境中定義石墨烯的制備方法。
方法3技:DVD刻錄機術途徑
要用這種方法制作石墨烯，需要一個DVD電腦驅動器，帶有LightScribe技術和一些氧化石墨。你可以從制造商那里獲得氧化石墨，或者你可以在家里為這個實驗制作一些氧化石墨。（如果你想知道如何在家制作氧化石墨，請向下滾動）
氧化石墨是水溶性的，所以在與水混合后，小心地倒在DVD光盤上。確保氧化石墨溶液均勻地分布在光盤的塑料表面。當溶液干燥并在碟片上形成氧化石墨薄膜后，將碟片放入DVD驅動器，薄膜一面朝下。薄膜中與激光束接觸的區域將被轉化為石墨烯。
激光束產生化學還原作用，將氧化石墨還原為石墨烯。由此產生的石墨烯層應小心地從光盤上移除，并切成適當大小的薄片。這些材料可以直接用來制作石墨烯超級電容器!
這也許是在家里制作石墨烯最簡單的方法，但前提是你能接觸到氧化石墨和激光刻錄機驅動器。LightScribe DVD激光器可以用一個簡單的氙氣閃光燈替換。另一個提示:如果你對DVD刻錄機的保修期感到不舒服，不要這樣做。
方法4:形成庚水界面膜
這是我們目前聽到的最新DIY石墨烯配方。
首先需要一些流體物理學來解釋。
如果你把一種不溶于水的液體倒入水中，它要么浮在水面上，要么浮在水面上，這取決于添加的液體是比水重(密度更大)還是輕(密度更小)。
一個常見的例子是浮在水面上的石油(見圖)。

如何在家自制少量石墨烯？

科學家發現，將庚烷和水等兩種不混合的溶劑倒入玻璃杯中，加入磨細的石墨粉，放入超聲波浴中，就可以制成石墨烯。
你可以在大多數化學用品商店買到庚烷，水是現成的(最好使用蒸餾水)，你也可以在商店很容易買到石墨棒。超聲波浴是必要的， 得到的石墨烯有一到四層厚，化學穩定性好。它可以提取和沉積在一個干凈的玻璃板，或任何其他基質。
這個想法是將磨細的石墨與水和庚烷(水和庚烷的比例為1:1)混合，并進行一段時間的聲波處理。接下來發生的是石墨薄片在水和庚烷之間的界面脫落，石墨烯實際上開始“爬”上小瓶的玻璃墻。如果親水性基材(如玻璃載玻片)通過該界面引入，石墨烯薄膜也會沿載玻片壁面上升。然后把玻片取出來，干燥后，就剩下涂有石墨烯的玻璃了。
如果你使用聚乙烯瓶，產生的石墨烯不會爬上瓶壁，但你仍然可以用玻璃或其他親水材料制成的幻燈片來提取它。結果如圖所示。

如何在家自制少量石墨烯？

上邊的圖像顯示了石墨烯制備過程的最終產物。
石墨烯以薄膜的形式沉積在玻璃板的兩側，透過玻璃板可以看到其輕微的吸光性能(石墨烯吸收約2.3%的可見光)。石墨烯的表面張力(54.8 mN/m)幾乎與水(72.9 mN/m)和庚烷(20.1mN/m)的表面張力相當，因此石墨烯從水和庚烷界面的小片狀剝落物中自組裝。石墨烯薄膜的厚度受界面毛細力的限制，多余的石墨烯會直接掉到瓶底。厚集料的形成受到擴散和形成新層所需能量的抑制。
這可能是在家自制任意大尺寸石墨烯的最簡單方法。其他方法只能制造石墨烯薄片，但這種方法中石墨烯薄片可以代替石墨薄片作為細化階段。
試一試，看看效果如何!
如何在家里制造氧化石墨?
如果你需要一些氧化石墨。你可以從各種來源購買氧化石墨，包括網上購買，也可以自己嘗試制作氧化石墨。這個過程相對簡單，大多數成分都可以在柜臺上買到。在本文中，我們將解釋如何在家自制氧化石墨烯。
請注意這不是一個安全的程序，遵循本指南可能導致爆炸、火災和嚴重傷害。
由于顯而易見的原因，如果你選擇自己做這件事，在處理酸和爆炸性材料時要注意預防。
事實上，我們認為，除非你是一名有執照的化工人員，否則你最好購買氧化石墨烯，而不是試圖在家里制造它。
我們只提供此文本作為教育資源。通過繼續閱讀下面的文本，您認識到您了解使用文本中列出的化學品的風險，并完全了解它們對您的健康和安全構成的所有化學反應和危險。為了避免煙霧和火災的危害，請在戶外和控制良好通風的環境中進行這項實驗。盡管已謹慎地確保案文中沒有任何錯誤，但我對案文中所剩的任何最終錯誤不承擔任何責任。
介紹氧化石墨已經有150年的歷史了。它是在1859年首次準備的。從那時起，這個過程就有了改進，該領域的許多研究人員對最初發現這個過程與原始過程相關的潛在危險和風險發表了評論。
這里概述的方法大約需要2小時，如果你有一臺離心機，在45攝氏度以下的溫度下。如果你不這樣做，需要一天左右的時間讓多余的水從容器中蒸發掉。
制備（謹慎?。?br>將100克石墨粉和50克硝酸鈉攪拌成2.3升工業硫酸。作為一項安全措施，請確保將這些成分混合在一個比需要的更大的防泄漏容器中，并將容器置于一個零攝氏度的冰浴中。容器的容積至少為15到20升。
在混合物中加入300克高錳酸鉀，同時不斷地混合原料。不要把所有的300克加在一起。相反，小心地一克一克地加入高錳酸鉀，以避免將混合物加熱到20攝氏度以上！
高錳酸鉀是一種強氧化劑，在接觸皮膚和其他有機材料時，如衣服，會產生污漬。當與硫酸混合時，會產生高度爆炸性的氧化錳，因此必須采取一切安全措施！確保不超過最高溫度。
高錳酸鹽加入混合物后，取出冰浴，將溫度提高到35攝氏度。精確小心地保持這個溫度30分鐘。在這個階段，混合物會變稠，釋放的氣體量會減少。在20分鐘左右，預計混合物是棕灰色和糊狀的稠度。
30分鐘后，慢慢地小心地加入4.8升的水，同時攪拌。加水會引起放熱反應，使混合物的溫度升高到接近100攝氏度，大量的氣體會在劇烈的反應中釋放出來！將溫度保持在98攝氏度，再保持15分鐘。現在混合物的顏色將是棕色。
保持溫度15分鐘后，用溫水將混合物稀釋至14升。加入3%過氧化氫以減少高錳酸鹽的殘留。加入雙氧水后，混合物應變成亮黃色。
趁混合物還熱，過濾一下。過濾器將采用黃棕色。濾餅用14公升溫水洗三次。將生成的氧化石墨分散到32升水中。為了得到干燥的氧化石墨，你需要一臺強大的離心機。由于這可能是不可用的，將含有氧化石墨的水加熱到40攝氏度，直到水蒸發。一個寬的容器效果最好，因為更大的面積會促進蒸發。
用這種方法得到的高質量的氧化石墨呈亮黃色，而質量較差的氧化石墨呈綠色到黑色。

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