由于塊狀 AB-堆疊石墨烯的強(qiáng)層間相互作用降低了單層石墨烯的優(yōu)越性質(zhì)，因此需要形成隨機(jī)堆疊的石墨烯，將其高性能應(yīng)用于宏觀器件。然而，批量合成石墨烯的常規(guī)方法，通常使其結(jié)晶度低，或者形成熱力學(xué)穩(wěn)定的AB-堆疊結(jié)構(gòu)。這里，通過(guò)利用氧化石墨烯海綿的多孔形貌，和乙醇蒸氣進(jìn)行 1500-1800℃的超高溫處理，開(kāi)發(fā)了一種新方法用于批量生產(chǎn)高結(jié)晶度、高比例隨機(jī)堆疊的石墨烯。Raman光譜表明獲得的石墨烯海綿具有高結(jié)晶度和隨機(jī)堆疊的比例高達(dá)80%。海綿和聚集體樣品之間隨機(jī)堆疊比的巨大差異證實(shí)了乙醇衍生物種進(jìn)入內(nèi)部區(qū)域的重要性。通過(guò)研究處理溫度的影響，發(fā)現(xiàn)在1500℃時(shí)有更高的隨機(jī)堆疊率。此外，通過(guò)引入纖維素納米纖維作為間隔物，以防止石墨烯的直接堆疊，AB堆疊率降低到10%以下。該研究工作所提出的方法對(duì)于大規(guī)模生產(chǎn)高性能塊狀石墨烯具有重要的指導(dǎo)意義。
Figure 1. 大規(guī)模石墨烯制造工藝示意圖。
Figure 2. (a)不同樣品的Raman光譜對(duì)比。（b）GA-Et1800-surf和(c) GS-Et1800兩個(gè)樣品的SEM圖。
Figure 3. (a-f)不同樣品在G'波段內(nèi)擬合，提供了隨機(jī)堆疊的結(jié)構(gòu)比例。黑色空心圓圈代表測(cè)量的光譜；藍(lán)色虛線代表石墨烯隨機(jī)堆疊結(jié)構(gòu)的 G'
2D成分，而兩條綠色虛線代表AB堆疊結(jié)構(gòu)的 G'
3DA和 G'
3DB成分。紅色實(shí)線是藍(lán)色和綠色曲線的總和。
Figure 4.（a）GS-Et1500和GCS-Et1500的拉曼光譜。(b)GCS-Et1500的掃描電鏡圖像。(c)GCS-Et1500的G'波段擬合。（d）GCS-Et1500 (紅點(diǎn)) 和CS-Et1500 (空心圈)的I
D/I
G和I
G'/I
G分布情況。（e）GCS-Et1500三種不同情況下的示意圖，表示堆疊的石墨烯(區(qū)域1)、插入CNF的石墨烯(區(qū)域2)和CNF的聚集體(區(qū)域3)。
該研究工作由日本大阪大學(xué)Yoshihiro Kobayashi課題組于2021年發(fā)表在Carbon期刊上。原文：Bulk-scale synthesis of randomly stacked graphene with high crystallinity。
轉(zhuǎn)自《石墨烯研究》公眾號(hào)
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