是的,有一种大规模生产石墨烯的方法,主要是在铜箔上进行化学气相沉积(CVD)。这种方法已被工业化大规模生产所采用。它可以合成大面积均匀的石墨烯薄膜,并可通过批次到批次 (B2B) 和卷到卷 (R2R) 工艺进一步优化,以提高产量并实现石墨烯薄膜的大尺寸化。
4 种关键方法说明
1.CVD 方法
大规模生产石墨烯最成功的方法是使用 CVD。具体来说,就是在铜箔上对甲烷进行 CVD。这种方法由 Li 等人于 2009 年首创,由于能够生产出大面积均匀的石墨烯薄膜,已被工业界用于大规模生产。该工艺是将甲烷等碳氢化合物气体在金属催化剂(通常是铜)上分解形成石墨烯。
2.优化和可扩展性
为了提高石墨烯生产的可扩展性和效率,开发了两种主要工艺:
批量到批量 (B2B)
该工艺采用简单、廉价的方法来提高产量。堆叠多个铜箔或使用惰性垫片卷起铜箔等技术可显著提高石墨烯薄膜的产量,即使在小型反应室中也是如此。
卷对卷(R2R)
这种工艺的自动化程度更高,与连续生产工艺的兼容性更好。它可以生产几乎无限长度的石墨烯薄膜,但宽度有限。这种方法特别适用于需要连续石墨烯薄膜的应用,如柔性电子产品。
3.挑战与前景
尽管 CVD 技术不断进步,但挑战依然存在,特别是如何以低成本实现晶粒尺寸大、缺陷小的高质量石墨烯。目前的研究重点是优化气体浓度和采用先进的涂层方法,以提高石墨烯生产的质量和产量。CVD 在其他纳米材料生产中的主导地位表明,随着技术的进一步发展,它将在石墨烯生产中变得更加普遍。
4.市场和应用
通过 CVD 生产的石墨烯因其高质量和导电性,主要用于电子应用领域。相比之下,"自上而下 "法(包括液相剥离等工艺)则用于大规模生产石墨烯粉末和纳米颗粒,可广泛应用于储能、复合材料和涂料等领域。
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