LT5943B - Plono elektrai laidaus permatomo grafeno sluoksnio gamybos būdas - Google Patents
Plono elektrai laidaus permatomo grafeno sluoksnio gamybos būdas Download PDFInfo
- Publication number
- LT5943B LT5943B LT2011094A LT2011094A LT5943B LT 5943 B LT5943 B LT 5943B LT 2011094 A LT2011094 A LT 2011094A LT 2011094 A LT2011094 A LT 2011094A LT 5943 B LT5943 B LT 5943B
- Authority
- LT
- Lithuania
- Prior art keywords
- graphite oxide
- aqueous suspension
- graphene
- suspension
- filter
- Prior art date
Links
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 108
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 40
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title abstract description 17
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 67
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims abstract description 67
- 239000007900 aqueous suspension Substances 0.000 claims abstract description 25
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 claims abstract description 23
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 claims abstract description 23
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims abstract description 23
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims abstract description 22
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims abstract description 15
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 14
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 claims abstract description 8
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims abstract description 4
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 20
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 claims description 10
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 9
- 239000012670 alkaline solution Substances 0.000 claims description 6
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 4
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000000527 sonication Methods 0.000 claims description 2
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 claims description 2
- 230000008961 swelling Effects 0.000 claims description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 3
- 238000000151 deposition Methods 0.000 abstract description 3
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 abstract description 3
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 abstract description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 abstract 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 239000000047 product Substances 0.000 description 4
- DWAQJAXMDSEUJJ-UHFFFAOYSA-M Sodium bisulfite Chemical compound [Na+].OS([O-])=O DWAQJAXMDSEUJJ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 3
- 235000010267 sodium hydrogen sulphite Nutrition 0.000 description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 3
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 2
- 235000011149 sulphuric acid Nutrition 0.000 description 2
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 2
- 229910002567 K2S2O8 Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000003028 elevating effect Effects 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N indium;oxotin Chemical compound [In].[Sn]=O AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 230000002572 peristaltic effect Effects 0.000 description 1
- 239000012286 potassium permanganate Substances 0.000 description 1
- 235000019394 potassium persulphate Nutrition 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 description 1
- 238000005057 refrigeration Methods 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 238000005118 spray pyrolysis Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 239000012780 transparent material Substances 0.000 description 1
- 238000003828 vacuum filtration Methods 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D67/00—Processes specially adapted for manufacturing semi-permeable membranes for separation processes or apparatus
- B01D67/0039—Inorganic membrane manufacture
- B01D67/0046—Inorganic membrane manufacture by slurry techniques, e.g. die or slip-casting
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
- B01D69/10—Supported membranes; Membrane supports
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
- B01D69/12—Composite membranes; Ultra-thin membranes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D71/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
- B01D71/02—Inorganic material
- B01D71/021—Carbon
- B01D71/0211—Graphene or derivates thereof
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
- C01B32/15—Nano-sized carbon materials
- C01B32/182—Graphene
- C01B32/184—Preparation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
- C01B32/15—Nano-sized carbon materials
- C01B32/182—Graphene
- C01B32/184—Preparation
- C01B32/19—Preparation by exfoliation
- C01B32/192—Preparation by exfoliation starting from graphitic oxides
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2323/00—Details relating to membrane preparation
- B01D2323/42—Details of membrane preparation apparatus
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
- Manufacturing Of Electric Cables (AREA)
Abstract
Išradimas priklauso plonų elektrai laidžių permatomų sluoksnių gamybai, ypač plonų elektrai laidžių permatomų grafeno sluoksnių gamybai, kurie gali būti panaudoti kaip elektrodai elektrooptiniuose prietaisuose tarp jų saulės elementuose, skystųjų kristalų monitoriuose, jutikliuose ir panašiai. Plono elektrai laidaus permatomo grafeno sluoksnio gamybos būdas apima grafito oksido vandeninės suspensijos paruošimą, gautos grafito oksido vandeninės suspensijos filtravimą per akytą polimerinį filtrą, kurio metu grafito oksido dalelėms nusėdus ant filtro paviršiaus susidaro plonas grafito oksido sluoksnis. Išradimu siekiama gauti mažesnio storio grafeno sluoksnius su didesniu elektriniu laidumu ir geresnės kokybės. Tam grafito oksido vandeninę suspensiją filtruoja per nukleoporinį polikarbonatinį membraninį filtrą į šarminę terpę, kuri per minėtą filtrą sąveikauja su grafito oksido suspensija, ją suardo, o ant filtro paviršiaus nusėda grafito oksido nanodalelės, sudarydamos sluoksnį, kurį praplauna, išdžiovina ir redukuoja reduktoriaus tirpalu iki grafeno, gautą grafeno sluoksnį praplauna, pašalinant reduktoriaus likučius ir išdžiovina.
Description
Išradimas priklauso plonų elektrai laidžių permatomų sluoksnių (dangų) gamybai, ypač plonų elektrai laidžių permatomų grafeno sluoksnių gamybai, kurie gali būti panaudoti kaip elektrodai elektrooptiniuose prietaisuose tarp jų saulės elementuose, skystųjų kristalų monitoriuose, jutikliuose ir panašiai.
Daugelis šiuolaikinių elektronikos įtaisų naudoja elektrodus, kurių vienas turi būti ne tik laidus elektrai, bet ir optiškai skaidrus. Tokie elektrodai būtini įvairių tipų jutiklinių ekranų, šviestukų, saulės elementų, pluoštinės optikos segmentų, moduliatorių, jutiklių ir keitiklių gamyboje. Optiškai skaidriu vadinamas įvairaus storio medžiagos sluoksnis, praleidžiantis ne mažiau kaip 50 % atitinkamos elektromagnetinės spinduliuotės. Mažiau kaip 50 % spinduliuotės praleidžia pusiau skaidrūs sluoksniai. Sluoksnio storis ir praleidžiamos spinduliuotės dalis yra atvirkščiai proporcingi dydžiai; plonesni sluoksniai praleidžia daugiau elektromagnetinės spinduliuotės. Dabartiniu metu optiškai skaidrių ir elektrai laidžių sluoksnių gamybai dažniausiai naudojamos oksidinės medžiagos, pavyzdžiui, mišrus indžio alavo oksidas InSnO (ITO). Pagrindinis oksidinių sluoksnių trūkumas - nelankstumas, trapumas ir žemas atsparumas įbrėžimams. ITO sluoksnių gamybos technologija, į kurią įeina tokios stadijos, kaip aukštatemperatūrinė užpurškiamoji pirolizė, gali būti nesuderinama su jų panaudojimu aukščiau išvardintuose įtaisuose.
Grafenas, neseniai atrasta anglies alotropinė modifikacija, pasižymi metališkuoju laidumu (iki 80 % skaidrumo sluoksnių varža gali siekti kelis šimtus omų), mechaniniu atsparumu (Young‘o modulis - 0,5 TPa, atsparumas tempimui - 130 GPa), lankstumu (tamprumo koeficientas - 1 - 5 N/m). Cheminis grafeno atsparumas yra gerokai didesnis už ITO. Ploni grafeno sluoksniai absorbuoja nedidelę elektromagnetinės spinduliuotės dalį (vienas sluoksnis ~ 2,3 % spinduliuotės) [A.K. Geim, Science, 234, 1530,(2009)]. Tokios grafeno savybės leidžia tikėtis, kad ši medžiaga gali ne tik pakeisti šiuo metu plačiai naudojamą ITO, bet ir išplėsti skaidrių elektrodų pritaikymo galimybes. Be to, grafeno sluoksnių (dangų) gamybai nebūtina aukštatemperatūrinė pirolizė.
W0 2011046775 patentinėje paraiškoje aprašytas elektrai laidžių ir optiškai skaidrių grafeno sluoksnių gamybos būdas ant polimerinio pagrindo, apimantis grafeno sluoksnio auginimą aukštoje temperatūroje CVD metodu ant varinės plėvelės, po to grafeno sluoksnis, nutirpinant vario sluoksnį, perkeliamas ant polimerinio pagrindo, o vėliau - ant kitų pagrindų.
Žinomas būdas yra brangus ir ilgai užtrunka, nes grafeno sluoksnio auginimas vyksta prie aukštų temperatūrų, o tai reikalauja sudėtingos įrangos ir laiko. Perkeliant grafeno sluoksnį kelis kartus nuo vieno pagrindo ant kito, gali nukentėti jo kokybė, taip pat eikvojamas laikas.
US 2009017211 aprašytas elektrai laidžių permatomų grafeno sluoksnių gamybos būdas naudojant funkcionalizuotus grafeno nanodarinius bei įvairias gamybos tecnologijas. Vienas iš aprašytų gamybos būdų apima funkcionalizuotų grafeno nanodarinių vandeninės suspensijos vakuuminį filtravimą per akytą polimerinį filtrą, kurio metu grafeno nanodalelėms nusėdus ant filtro paviršiaus susidaro plonas grafeno sluoksnis, kuris po to plaunamas ir džiovinamas.
Funkcionalizuotų grafeno nanodarinių vandeninėms suspensijoms paruošti naudojamos paviršiuje aktyvios medžiagos. Pasilikusios grafeno sluoksnyje šios medžiagos pablogina grafeno sluoksnio savybes (skaidrumą, elektrinį laidumą). Norint paviršiuje aktyvias medžiagas pašalinti iš grafeno sluoksnio, jis daug kartų plaunamas distiliuotu vandeniu, kas pailgina minėtų sluoksnių gamybą ir pablogina gaunamo grafeno sluoksnio kokybę, todėl šiuo būdu negalima gauti labai plonų, turinčių didelį elektrinį laidumą grafeno sluoksnių.
Išradimu siekiama gauti mažesnio storio grafeno sluoksnius su didesniu elektriniu laidumu ir geresnės kokybės.
Pagal šį išradimą pasiūlytame elektrai laidaus permatomo grafeno sluoksnio gamybos būde, apimančiame grafito oksido vandeninės suspensijos paruošimą, paruoštos grafito oksido vandeninės suspensijos filtravimą per akytą polimerinį filtrą, kurio metu grafito oksido dalelėms nusėdus ant filtro paviršiaus susidaro plonas grafito oksido sluoksnis, grafito oksido vandeninę suspensiją filtruoja per nukleoporinį polikarbonatinį membraninį filtrą į šarminę terpę, kuri per minėtą filtrą sąveikoj a su grafito oksido vandenine suspensija, ją suardo, o ant filtro paviršiaus nusėda grafito oksido nanodalelės sudarydamos sluoksnį, kurį praplauna, išdžiovina ir redukuoja reduktoriaus tirpalu iki grafeno, gautą grafeno sluoksnį praplauna, pašalinant reduktoriaus likučius ir išdžiovina.
Grafito oksido vandeninės suspensijos filtravimui naudojant nukleoporinius filtrus su kiek galima lygesniu paviršiumi, kurį galima gauti parinkus filtrus su vienodu akučių dydžiu, galima gauti žymiai plonesnius sluoksnius, nei naudojant kitų rūšių filtrus. Be to, vykdant filtravimą į šarminę terpę pagerinamas grafito oksido sluoksnio sukibimas su polikarbonatiniupagrindu, o tuo pačiu pagerėja ir sluoksnio kokybė.
Grafito oksido suspensiją filtravimui ruošia dviem etapais, pirmame etape grafito oksido miltelius brinkina distiliuotame vandenyje, maišo ir veikia ultragarsu, kad gautų homogeninę suspensiją su tolygiai pasiskirsčiusiomis grafito oksido dalelėmis, kurios koncentracija gali būti ribose nuo 1,0 10-4 iki 2,0 IO-4 g/ml, po to, antrame etape grafito oksido suspensiją, gautą pirmame etape, praskiedžia distiliuotu vandeniu iki koncentracijos ribose nuo 2,5 10 6 iki 3,5 IO-6 g/ml ją maišo ir veikia ultragarsu kad vėl gautų homogeninę suspensiją su tolygiai pasiskirsčiusiomis grafito oksido dalelėmis.
Šarminė terpė yra 0,1 M KOH tirpalas į kurį filtruoja grafito oksido suspensiją, gautą minėtame antrame etape, per polikarbonatinį membraninį filtrą, kuris iš išorės yra panardintas į minėtą šarminį tirpalą ir filtravimo metu grafito oksido suspensija filtro zonoje yra suardoma, o grafito oksido dalelės nusėda ant polikarbonatinio membraninio filtro paviršiaus, prikimba prie jo bei suformuoja ploną grafito oksido sluoksnį. 0,1 M KOH tirpalas ne tik suardo vandeninę grafito oksido suspensiją ir aktyvuoja polikarbonato paviršių, dėl ko tolygesnis gaunamas grafito oksido sluoksnis geriau sukibęs su polikarbonatiniu pagrindu. Nukleoporinio polikarbonatinio membraninio filtro lygus paviršius taip pat tarnauja gaunamo sluoksnio kokybės pagerinimui.
Reduktoriaus tirpalas yra sieros turintis tirpalas, pavyzdžiui, NaHSO3 tirpalas.
Polikarbonatinis membraninis filtras gali būti pašalintas, ištirpinant jį šarmų tirpaluose, o likęs plonas grafeno sluoksnis naudojamas kaip permatomas elektrodas.
Detaliau išradimas paaiškinamas brėžiniu, kuriame pavaizduota filtravimo įranga grafito oksdo plonam sluoksniui gauti pagal pasiūlytą būdą.
Pagal išradimą pasiūlytas plono elektrai laidaus permatomo grafeno sluoksnio gamybos būdas apima šią operacijų seką. Paruošia grafito oksido vandeninę suspensiją. Suspensiją ruošia dviem etapais. Pirmame etape paruošia homogeninę suspensiją su tolygiai pasiskirsčiusiomis grafito oksido dalelėmis, kurios koncentracija gali būti ribose nuo 1,0 104 iki 2,0 104 g/ml. Antrame etape paruošia vandeninę grafito oksido suspensiją su tolygiai pasiskirsčiusiomis grafito oksido dalelėmis, kurios koncentracija gali būti ribose nuo 2,5 10-6 iki 3,5 10-6 g/ml. Antrame etape gautą suspensiją filtruoja per nukleoporinį polikarbonatinį membraninį filtrą į šarminę terpę, geriau į 0,1 M KOH tirpalą kuris per minėtą filtrą sąveikoj a su grafito oksido vandenine suspensija, ją suardo, o ant filtro paviršiaus nusėda grafito oksido nanodaieies sudarydamos sluoksnį, kurį praplauna, išdžiovina ir redukuoja reduktoriaus tirpalu iki grafeno, gautą grafeno sluoksnį praplauna, pašalinant reduktoriaus likučius ir išdžiovina.
Grafeno ploniems sluoksniams pagal išradimą gauti vykdomas grafito oksido vandeninės suspensijos filtravimas per nukleoporinį polikarbonatinį membraninį filtrą į šarminę terpę gali būti realizuotas brėžinyje pavaizduota įranga, kurią sudaro cheminė stiklinė 1, į kurią patalpintas stiklinis cilindras 2. Prie cilindro 2 dugno pritvirtintas polikarbonatinis membraninis filtras 3. Cilindras yra skirtas grafito oksido suspensijai 4 patalpinti, o cheminė stiklinė 1 skirta šarminei terpei patalpinti. Be to, į cheminę stiklinę 1 yra įstatytas nusiurbimo vamzdelis 6.
Toliau pateikiame pasiūlyto būdo konkretų realizavimo pavyzdį.
Iš grafito ruošiamas oksiduotas produktas. Stiklinėje, pastatytoje ant kaitinamos magnetinės maišyklės, 15,0 g grafito maišoma su 36 ml kone. H2SO4 80°C temperatūroje. Prie gautos suspensijos pridedama 7,5 g K2S2O8 ir 7,5 g P2O5. Mišinys maišant išlaikomas 80°C temperatūroje 4 h, po to atšaldomas iki kambario temperatūros, praskiedžiamas 1500 ml distiliuoto vandens ir paliekamas 24 h. Po to produktas filtruojamas, plaunamas distiliuotu vandeniu iki neutralios reakcijos ir džiovinamas ore. Gaunama 10 g produkto. Taip paruoštas oksiduotas grafitas naudojamas grafito oksido sintezei Hummerso metodu. Tuo tikslu, naudojant analogišką reakcijos aparatūrą, tik papildytą šaldymo indu, 10,0 g smulkaus grafito ir 5,0 g NaNCb maišant ir šaldant suspenduojami 230 ml kone. H2SO4. Intensyviai maišant per 6-8 h sudedama 30,0 g KMnC>4. Dedant KMnO4 stebima, kad temperatūra laikytųsi 0°C temperatūroje. Sudėjus visąKMnC>4, mišinys šaltai išlaikomas per naktį, o po to pašildomas iki 35°C ir po '/2 h lėtai praskiedžiamas su 460 ml vandens sekant, kad tirpalo temperatūra nepakiltų aukščiau 70°C. Praskiedus, suspensija išlaikoma 70°C temperatūroje 15 min ir dar praskiedžiama 1,41 vandens. Susidaręs MnO2 ir likęs KMnC>4 redukuojamai koncentruotu H2O2. Dar šilta geltonai ruda suspensija filtruojama per vakuuminį filtrą ir praplaunama. Rūgščių ir kitų pašalinių produktų likučiai iš grafito oksido pašalinami centrifuguojant vandenines suspensijas. Tuo tikslu produktas apipilamas 400 ml distiliuoto vandens, paliekamas kratyklėje 30 min ir centrifuguojamas esant 5500 rpm centrifugavimo greičiui. Ši operacija kartojama tol, kol grafito oksido suspensijos pH tampa lygus ~ 5,5 (matuojama pHmetru). Rudos spalvos grafito oksido milteliai nusiurbiami ir džiovinami vakuuminiame eksikatoriuje. Gaunama 15 g grafito oksido, kuris laikomas šaldytuve.
Po to vykdo paruošto grafito oksido vandeninės suspensijos gamybą.
Elektroninėmis svarstyklėmis pasveriama 0,15 g paruošto grafito oksido. Miltelius suberia į 25 ml cheminę stiklinę, užpila 10 ml distiliuoto vandens ir palieka kratyklėje apie 12 vai. (160 aps/min). Praėjus nurodytam laikui, tirpalą veikia 1 vai. ultragarsu esant 13 % elektrodo amplitudei. Gautas tirpalą 100 ml matavimo kolboje praskiedžia iki žymės, perpila į didelę cheminę stiklinę ir veikiamas 1 vai. ultragarsu esant 15 % elektrodo amplitudei. 10 ml paruošto tirpalo vėl praskiedžiama 100 ml kolboje iki žymės ir perpila į didesnę stiklinę, kurioje 1 vai. veikia ultragarsu, esant 15 % elektrodo amplitudei. Gautosios grafito oksido vandeninės suspensijos koncentracija yra 1,5-10-4 g/ml; iš jos (ne senesnės kaip 3 dienų) ruošia labiau praskiestą suspensiją grafito oksido sluoksniams gaminti prieš pat filtravimą.
Grafito oksido sluoksnio gamyba
Grafito oksido sluoksnio gamyba. Ima 2,0 ml paruoštos 1,5-10-4 g/ml grafito oksido vandeninės suspensijos ir skiedžia 100 ml matavimo kolboje iki žymės (gautosios suspensijos koncentracija - 3,0-10'6 g/ml). Tirpalą perpila į didesnę cheminę stiklinę ir veikia ultragarsu, esant 15 % amplitudei. Menzūrėle atmatuoja 21 ml tirpalo ir pila į pavaizduotą brėžinyje paruoštą filtravimo įrangą. Filtravimo įranga susideda iš stiklinio cilindro 2 (0 4,2 cm, h=10 cm) su prie jo dugno, naudojant vandeniui atsparius klijus (Moment), priklijuotu polikarbonatiniu membraniniu filtru 3 („Milipore“; porų 0 - 0,4 pm). Šį cilindrą 2 įstato į 500 ml talpos cheminę stiklinę 1, į kurią yra įpiltas šarminis tirpalas, būtent, 200 ml 0,1 M KOH, taip kad polikarbonatinis membraninis filtras 3 būtų apačioje, kiek galima horizontalesnėje padėtyje (išlyginama su gulsčiuku). Grafito oksido vandeninės suspencijos 4 lygį cilindre 2 suvienodina su cheminėje stiklinėje 1 esančio šarminio tirpalo 5 lygiu. Taip paruoštą įrangą palieka stovėti 1 vai.; po to 0,1 M KOH tirpalą iš išorinės stiklinės lėtai (1 ml/min greičiu, naudojant peristaltinį siurblį ) nusiurbia, kol susivienodina skysčių lygiai ties membraniniu filtru cilindro 2 viduje ir išorinėje stiklinėje 1. Tuomet siurbimą nutraukia, o cilindrą 2 su priklijuotu polikarbonatiniu membraniniu filtru atsargiai perkelia ant stiklinės plokštelės padėto filtrinio popieriaus. Kai skysčio likučiai visiškai pašalinami, polikarbonatinis membraninis filtras kartu su susidariusia 20 nm storio grafito oksido sluoksnis palieka džiūti mažiausiai 12 vai.
Grafito oksido sluoksnio redukcija iki grafeno. Cilindrą su polikarbonatiniu membraniniu filtru, ant kurio suformuotas grafito oksido sluoksnis, deda ant stiklinės plokštelės su filtro popieriumi. Į cilindro vidų atsargiai pripila 20 ml 10 % NaHSŪ3 tirpalo ir palieka 6 vai. Po to NaHSO3 tirpalą atsargiai nupila, polikarbonatinį membraninį filtrą tris kartus praplauna, atsargiai pripilant po 20 ml distiliuoto vandens ir palieka stovėti ant filtrinio popieriaus lakšto po 1 vai. Pabaigoje cilindrą padeda ant sauso filtrinio popieriaus lakšto, polikarbonatinis membraninis filtras su grafeno sluoksniu išdžiovinamas ir nupjaunamas nuo stiklinio cilindro.
Polikarbonatinis membraninis filtras (pagrindas) reikalui esant gali būti pašalintas, ištirpinant jį 1 M KOH tirpale.
Claims (5)
- IŠRADIMO APIBRĖŽTIS1 .Plono elektrai laidaus permatomo grafeno sluoksnio gamybos būdas, apimantis grafito oksido vandeninės suspensijos paruošimą gautos grafito oksido vandeninės suspensijos filtravimą per akytą polimerinį filtrą kurio metu grafito oksido dalelėms nusėdus ant filtro paviršiaus susidaro plonas grafito oksido sluoksnis, kuris po to plaunamas ir džiovinamas, besiskiriantis tuo, kad grafito oksido vandeninę suspensiją filtruoja per nukleoporinį polikarbonatinį membraninį filtrą į šarminę terpę, kuri per minėtą filtrą sąveikoja su grafito oksido suspensija, ją suardo, o ant filtro paviršiaus nusėda grafito oksido nanodalelės, sudarydamos sluoksnį, kurį praplauna, išdžiovina ir redukuoja reduktoriaus tirpalu iki grafeno, gautą grafeno sluoksnį praplauna, pašalinant reduktoriaus likučius ir išdžiovina.
- 2. Būdas pagal 1 punktą besiskiriantis tuo, kad grafito oksido vandeninę suspensiją filtravimui ruošia dviem etapais, pirmame etape grafito oksido miltelius brinkina distiliuotame vandenyje, maišo ir veikia ultragarsu, kad gautų homogeninę suspensiją su tolygiai pasiskirsčiusiomis grafito oksido dalelėmis, kurios koncentracija gali būti ribose nuo 1,0 10-4 iki 2,0 10“4 g/ml, po to, antrame etape grafito oksido suspensiją gautą pirmame etape, praskiedžia distiliuotu vandeniu iki koncentracijos ribose nuo 2,5 10-6 iki 3,5 10-6 g/ml ją maišo ir veikia ultragarsu kad vėl gautų homogeninę suspensiją su tolygiai pasiskirsčiusiomis grafito oksido dalelėmis.
- 3. Būdas pagal larba 2 punktą besiskiriantis tuo, kad šarminė terpė yra 0,1 M KOH tirpalas į kurį filtruoja grafito oksido vandeninę suspensiją gautą minėtame antrame etape, per polikarbonatinį membraninį filtrą kuris iš išorės yra panardintas į minėtą šarminį tirpalą ir filtravimo metu grafito oksido vandeninė suspensija filtro zonoje yra suardoma, o grafito oksido dalelės nusėda ant polikarbonatinio membraninio filtro paviršiaus, prikimba prie jo bei suformuoja ploną grafito oksido sluoksnį.
- 4. Būdas pagal bet kurį iš 1-3 punktą besiskiriantis tuo, kad reduktoriaus tirpalas yra sieros turintis tirpalas, geriau NaHSO3 tirpalas.
- 5. Būdas pagal bet kurį iš 1-4 punktą besiskiriantis tuo, kad polikarbonatinis membraninis filtras gali būti pašalintas, ištirpinant jį šarmų tirpaluose, o likęs plonas grafeno sluoksnis naudojamas kaip permatomas elektrodas.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| LT2011094A LT5943B (lt) | 2011-10-20 | 2011-10-20 | Plono elektrai laidaus permatomo grafeno sluoksnio gamybos būdas |
| EP12165127.7A EP2583941B1 (en) | 2011-10-20 | 2012-04-23 | Method of production of thin, transparent and electrically conductive graphene layer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| LT2011094A LT5943B (lt) | 2011-10-20 | 2011-10-20 | Plono elektrai laidaus permatomo grafeno sluoksnio gamybos būdas |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| LT2011094A LT2011094A (lt) | 2013-04-25 |
| LT5943B true LT5943B (lt) | 2013-06-25 |
Family
ID=46298226
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| LT2011094A LT5943B (lt) | 2011-10-20 | 2011-10-20 | Plono elektrai laidaus permatomo grafeno sluoksnio gamybos būdas |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP2583941B1 (lt) |
| LT (1) | LT5943B (lt) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2015193486A1 (en) * | 2014-06-20 | 2015-12-23 | Fundació Institut Català De Nanociència I Nanotecnologia | Method of forming an electronic device on a flexible substrate |
| CN106767946B (zh) * | 2014-12-09 | 2019-01-18 | 武晓丹 | 感应纤毛、传感器、人工智能机器人 |
| CN104891477B (zh) * | 2015-05-15 | 2016-11-09 | 北京交通大学 | 一种简单环保的石墨烯纸制备方法 |
| CN105097298A (zh) * | 2015-05-27 | 2015-11-25 | 北京交通大学 | 一种利用氧化石墨烯溶液制备石墨烯水凝胶电极的方法 |
| WO2017021936A1 (en) * | 2015-08-06 | 2017-02-09 | King Abdullah University Of Science And Technology | Method for preparing microstructure arrays on the surface of thin film material |
| CN108840333A (zh) * | 2018-01-10 | 2018-11-20 | 西北师范大学 | 一种多孔状氧化石墨的制备方法 |
| CN114377471B (zh) * | 2022-01-07 | 2023-05-09 | 中钢集团南京新材料研究院有限公司 | 一种金属纳米颗粒的抽滤分离方法 |
| CN115364679B (zh) * | 2022-07-27 | 2023-06-27 | 中国地质大学（武汉） | 一种钾离子选择性薄膜及其制备方法 |
| CN115138211B (zh) * | 2022-08-11 | 2023-05-23 | 安徽智泓净化科技股份有限公司 | 一种荷负电改性纳滤膜及其生产工艺 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5740794A (en) | 1994-09-21 | 1998-04-21 | Inhale Therapeutic Systems | Apparatus and methods for dispersing dry powder medicaments |
| US20090017211A1 (en) | 2006-06-13 | 2009-01-15 | Unidym, Inc. | Graphene film as transparent and electrically conducting material |
| WO2011046775A1 (en) | 2009-10-13 | 2011-04-21 | Board Of Regents, The University Of Texas System | Producing transparent conductive films from graphene |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008143829A2 (en) * | 2007-05-14 | 2008-11-27 | Northwestern University | Graphene oxide sheet laminate and method |
| US20100128439A1 (en) * | 2008-11-24 | 2010-05-27 | General Electric Company | Thermal management system with graphene-based thermal interface material |
-
2011
- 2011-10-20 LT LT2011094A patent/LT5943B/lt not_active IP Right Cessation
-
2012
- 2012-04-23 EP EP12165127.7A patent/EP2583941B1/en not_active Not-in-force
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5740794A (en) | 1994-09-21 | 1998-04-21 | Inhale Therapeutic Systems | Apparatus and methods for dispersing dry powder medicaments |
| US20090017211A1 (en) | 2006-06-13 | 2009-01-15 | Unidym, Inc. | Graphene film as transparent and electrically conducting material |
| WO2011046775A1 (en) | 2009-10-13 | 2011-04-21 | Board Of Regents, The University Of Texas System | Producing transparent conductive films from graphene |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP2583941A1 (en) | 2013-04-24 |
| LT2011094A (lt) | 2013-04-25 |
| EP2583941B1 (en) | 2017-04-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| LT5943B (lt) | Plono elektrai laidaus permatomo grafeno sluoksnio gamybos būdas | |
| Qin et al. | Thickness-controlled synthesis of ultrathin Au sheets and surface plasmonic property | |
| CN102173406B (zh) | 碳纳米管或石墨烯超薄膜的制备方法 | |
| CN103021503B (zh) | 一种石墨烯-炭纳米复合透明导电薄膜及其制备方法 | |
| CN103087335B (zh) | 利用超支化聚乙烯制备石墨烯有机分散液的方法 | |
| TW201924949A (zh) | 能量儲存裝置、能量儲存裝置之膜與用於印刷薄膜之墨水 | |
| Gong et al. | Superhydrophobic PDMS/PPy-Ag/Graphene/PET films with highly efficient electromagnetic interference shielding, UV shielding, self-cleaning and electrothermal deicing | |
| CN104795250B (zh) | 印刷电池装置 | |
| Li et al. | Facile fabrication of honeycomb-patterned thin films of amorphous calcium carbonate and mosaic calcite | |
| CN108929542A (zh) | 一种具有负介电常数的聚二甲基硅氧烷/石墨烯柔性复合薄膜及其制备方法 | |
| CN104241517B (zh) | 利用具有层状结构的石墨烯水凝胶薄膜进行机械能转换成为电能的方法 | |
| CN1807688A (zh) | 电化学沉积制备形状可控的氧化亚铜微/纳米晶体的方法 | |
| CN103198886B (zh) | 一种柔性基底表面透明导电薄膜的制备方法 | |
| JP4945884B2 (ja) | 多孔質炭素材料の製造方法 | |
| CN106865535B (zh) | 一种利用铂丝制备石墨烯的装置及方法 | |
| CN109205591B (zh) | 一种新型富勒烯衍生物微球的制备方法 | |
| CN108619917B (zh) | 一种硫化氢传感用金属-有机框架基混合基质膜及其制备方法 | |
| CN105695804A (zh) | 一种高导热铝基石墨烯复合材料的制备方法 | |
| CN109694036A (zh) | 纳米线材的量产制造方法及其制造装置 | |
| CN106865533B (zh) | 一种利用铂丝制备石墨烯的装置及方法 | |
| Yu et al. | Synthesis of conductive magnetic nickel microspheres and their applications in anisotropic conductive film and water treatment | |
| CN115819970A (zh) | 一种聚酰亚胺基低介电纳米复合薄膜及其制备方法 | |
| CN103014776B (zh) | 一种表面修饰的由纳米片层组装的微米银球及其制备方法 | |
| Guo et al. | Superhydrophobic Waterborne Epoxy Composite Coating with Good Mechanical Properties, Icing Resistance, Self-Cleaning Properties, and Corrosion Resistance | |
| CN105777788A (zh) | 一种铕基金属有机框架六棱片及其制备方法与应用 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| BB1A | Patent application published |
Effective date: 20130425 |
|
| FG9A | Patent granted |
Effective date: 20130625 |
|
| MM9A | Lapsed patents |
Effective date: 20161020 |
