第7章-外場(chǎng)作用下的無機(jī)合成(制備)技術(shù)

1、第七章第七章 外場(chǎng)作用下的無機(jī)合成（制備）技術(shù)外場(chǎng)作用下的無機(jī)合成（制備）技術(shù) 7.1 超聲波在無機(jī)合成（制備）中的應(yīng)用超聲波在無機(jī)合成（制備）中的應(yīng)用7.2 微波輻照技術(shù)微波輻照技術(shù)7.3 電場(chǎng)作用下的無機(jī)合成電場(chǎng)作用下的無機(jī)合成7.1.1 超聲波的作用效應(yīng)及其特點(diǎn)超聲波的作用效應(yīng)及其特點(diǎn)n超聲波：超聲波是頻率高于超聲波：超聲波是頻率高于20000赫茲的聲波，赫茲的聲波，它方向性好，穿透能力強(qiáng)，易于獲得較集中的它方向性好，穿透能力強(qiáng)，易于獲得較集中的聲聲能能，在水中傳播距離遠(yuǎn)，可用于測(cè)距、測(cè)速、清，在水中傳播距離遠(yuǎn)，可用于測(cè)距、測(cè)速、清洗、焊接、碎石、殺菌消毒等。在醫(yī)學(xué)、軍事、洗、焊接、碎石

2、、殺菌消毒等。在醫(yī)學(xué)、軍事、工業(yè)、農(nóng)業(yè)上有很多的應(yīng)用。超聲波因其頻率下工業(yè)、農(nóng)業(yè)上有很多的應(yīng)用。超聲波因其頻率下限大約等于人的聽覺上限而得名。限大約等于人的聽覺上限而得名。n科學(xué)家們將每秒鐘科學(xué)家們將每秒鐘振動(dòng)振動(dòng)的次數(shù)稱為聲音的的次數(shù)稱為聲音的頻率頻率，它的單位是它的單位是赫茲赫茲(Hz)。我們?nèi)祟?。我們?nèi)祟惗涠淠苈牭降穆暷苈牭降穆暡l率為波頻率為20Hz20000Hz。當(dāng)。當(dāng)聲波聲波的振動(dòng)頻率大的振動(dòng)頻率大于于20KHz或小于或小于20Hz時(shí)，我們便聽不見了。因此，時(shí)，我們便聽不見了。因此，我們把頻率高于我們把頻率高于20000赫茲的聲波稱為赫茲的聲波稱為“超聲超聲波波”。通常用于醫(yī)學(xué)

3、診斷的超聲波頻率為。通常用于醫(yī)學(xué)診斷的超聲波頻率為1兆赫兆赫茲茲5兆赫茲。兆赫茲。 n雖然說人類聽不出超聲波，但不少動(dòng)物卻有此本領(lǐng)。它們可以雖然說人類聽不出超聲波，但不少動(dòng)物卻有此本領(lǐng)。它們可以利用超聲波利用超聲波“導(dǎo)航導(dǎo)航”、追捕食物，或避開危險(xiǎn)物。大家可能看、追捕食物，或避開危險(xiǎn)物。大家可能看到過夏天的夜晚有許多到過夏天的夜晚有許多蝙蝠蝙蝠在庭院里來回飛翔，它們?yōu)槭裁丛谠谕ピ豪飦砘仫w翔，它們?yōu)槭裁丛跊]有光亮的情況下飛翔而不會(huì)迷失方向呢？原因就是蝙蝠能發(fā)沒有光亮的情況下飛翔而不會(huì)迷失方向呢？原因就是蝙蝠能發(fā)出出210萬赫茲的超聲波，這好比是一座活動(dòng)的萬赫茲的超聲波，這好比是一座活動(dòng)的“雷達(dá)站

4、雷達(dá)站”。蝙蝠正是利用這種蝙蝠正是利用這種“聲吶聲吶”判斷飛行前方是判斷飛行前方是昆蟲昆蟲，或是障礙物，或是障礙物的。而的。而雷達(dá)雷達(dá)的質(zhì)量有幾十，幾百，幾千千克，而在一些重要性的質(zhì)量有幾十，幾百，幾千千克，而在一些重要性能上的精確度，抗干擾能力等，蝙蝠遠(yuǎn)優(yōu)與現(xiàn)代無線電定位器。能上的精確度，抗干擾能力等，蝙蝠遠(yuǎn)優(yōu)與現(xiàn)代無線電定位器。深入研究動(dòng)物身上各種器官的功能和構(gòu)造，將獲得的知識(shí)用來深入研究動(dòng)物身上各種器官的功能和構(gòu)造，將獲得的知識(shí)用來改進(jìn)現(xiàn)有的設(shè)備，這是近幾十年來發(fā)展起來的一門新學(xué)科，叫改進(jìn)現(xiàn)有的設(shè)備，這是近幾十年來發(fā)展起來的一門新學(xué)科，叫做做仿生學(xué)仿生學(xué)。 n超聲波具有如下特性：超聲波具

5、有如下特性： 1） 超聲波可在氣體、液體、固體、固熔體等超聲波可在氣體、液體、固體、固熔體等介質(zhì)中有效傳播。介質(zhì)中有效傳播。 2） 超聲波可傳遞很強(qiáng)的能量。超聲波可傳遞很強(qiáng)的能量。 3） 超聲波會(huì)產(chǎn)生反射、干涉、疊加和共振現(xiàn)超聲波會(huì)產(chǎn)生反射、干涉、疊加和共振現(xiàn)象。象。 4） 超聲波在液體介質(zhì)中傳播時(shí)，可在界面上超聲波在液體介質(zhì)中傳播時(shí)，可在界面上產(chǎn)生強(qiáng)烈的沖擊和產(chǎn)生強(qiáng)烈的沖擊和空化現(xiàn)象空化現(xiàn)象。 超聲波的作用效應(yīng)超聲波的作用效應(yīng)機(jī)械效應(yīng)機(jī)械效應(yīng) 主要表現(xiàn)在非均相反應(yīng)界面的增大和更新，主要表現(xiàn)在非均相反應(yīng)界面的增大和更新，以及渦流效應(yīng)產(chǎn)生的傳質(zhì)和傳熱過程的強(qiáng)化。以及渦流效應(yīng)產(chǎn)生的傳質(zhì)和傳熱過程的

6、強(qiáng)化。化學(xué)效應(yīng)化學(xué)效應(yīng) 主要?dú)w功于在空化氣泡內(nèi)的高溫分解、化學(xué)主要?dú)w功于在空化氣泡內(nèi)的高溫分解、化學(xué)鍵斷裂、自由基的產(chǎn)生及相關(guān)反應(yīng)。鍵斷裂、自由基的產(chǎn)生及相關(guān)反應(yīng)。 n在全球，超聲波廣泛運(yùn)用于診斷學(xué)、治療學(xué)、工程在全球，超聲波廣泛運(yùn)用于診斷學(xué)、治療學(xué)、工程學(xué)、生物學(xué)等領(lǐng)域。賽福瑞家用超聲治療機(jī)屬于超學(xué)、生物學(xué)等領(lǐng)域。賽福瑞家用超聲治療機(jī)屬于超聲波治療學(xué)的運(yùn)用范疇。聲波治療學(xué)的運(yùn)用范疇。 （一）工程學(xué)方面的應(yīng)用：水下定位與通訊、地（一）工程學(xué)方面的應(yīng)用：水下定位與通訊、地下資源勘查等。下資源勘查等。 （二）生物學(xué)方面的應(yīng)用：剪切大分子、生物工（二）生物學(xué)方面的應(yīng)用：剪切大分子、生物工程及處理種子

7、等。程及處理種子等。 （三）診斷學(xué)方面的應(yīng)用：（三）診斷學(xué)方面的應(yīng)用：A型、型、B型、型、M型、型、D型、雙功及彩超等。型、雙功及彩超等。 （四）治療學(xué)方面的應(yīng)用：理療、治癌、外科、（四）治療學(xué)方面的應(yīng)用：理療、治癌、外科、體外碎石、牙科等。體外碎石、牙科等。 醫(yī)學(xué)超聲波醫(yī)學(xué)超聲波n醫(yī)學(xué)醫(yī)學(xué)超聲波檢查超聲波檢查的工作原理與聲的工作原理與聲納有一定的相似性，即將超聲波納有一定的相似性，即將超聲波發(fā)射到人體內(nèi)，當(dāng)它在體內(nèi)遇到發(fā)射到人體內(nèi)，當(dāng)它在體內(nèi)遇到界面時(shí)會(huì)發(fā)生反射及折射，并且界面時(shí)會(huì)發(fā)生反射及折射，并且在人體組織中可能被吸收而衰減。在人體組織中可能被吸收而衰減。因?yàn)槿梭w各種組織的形態(tài)與結(jié)構(gòu)因?yàn)?/p>

8、人體各種組織的形態(tài)與結(jié)構(gòu)是不相同的，因此其反射與折射是不相同的，因此其反射與折射以及吸收超聲波的程度也就不同，以及吸收超聲波的程度也就不同，醫(yī)生們正是通過儀器所反映出的醫(yī)生們正是通過儀器所反映出的波型、波型、曲線曲線，或影象的特征來辨，或影象的特征來辨別它們。此外再結(jié)合解剖學(xué)知識(shí)、別它們。此外再結(jié)合解剖學(xué)知識(shí)、正常與病理的改變，便可診斷所正常與病理的改變，便可診斷所檢查的器官是否有病。檢查的器官是否有病。 超聲波清洗機(jī)超聲波清洗機(jī)n清洗的超聲波應(yīng)用原理清洗的超聲波應(yīng)用原理是由是由超聲波發(fā)生器超聲波發(fā)生器發(fā)出的高頻振蕩信發(fā)出的高頻振蕩信號(hào)，通過號(hào)，通過換能器換能器轉(zhuǎn)換成高頻機(jī)械振蕩而傳播到介質(zhì)，

9、清洗溶轉(zhuǎn)換成高頻機(jī)械振蕩而傳播到介質(zhì)，清洗溶劑中超聲波在清洗液中疏密相間的向前輻射，使液體流動(dòng)而劑中超聲波在清洗液中疏密相間的向前輻射，使液體流動(dòng)而產(chǎn)生數(shù)以萬計(jì)的微小氣泡，存在于液體中的微小氣泡（空化產(chǎn)生數(shù)以萬計(jì)的微小氣泡，存在于液體中的微小氣泡（空化核）在聲場(chǎng)的作用下振動(dòng)，當(dāng)聲壓達(dá)到一定值時(shí)，氣泡迅速核）在聲場(chǎng)的作用下振動(dòng)，當(dāng)聲壓達(dá)到一定值時(shí)，氣泡迅速增長(zhǎng)，然后突然閉合，在氣泡閉合時(shí)產(chǎn)生沖擊波，在其周圍增長(zhǎng)，然后突然閉合，在氣泡閉合時(shí)產(chǎn)生沖擊波，在其周圍產(chǎn)生上千個(gè)大氣壓力，破壞不溶性污物而使它們分散于清洗產(chǎn)生上千個(gè)大氣壓力，破壞不溶性污物而使它們分散于清洗液中，當(dāng)團(tuán)體液中，當(dāng)團(tuán)體粒子粒子被油

10、污裹著而粘附在清洗件表面時(shí)，油被被油污裹著而粘附在清洗件表面時(shí)，油被乳化，乳化，固體粒子固體粒子即脫離，從而達(dá)到清洗件表面凈化的目的。即脫離，從而達(dá)到清洗件表面凈化的目的。 超聲波清洗機(jī)超聲波清洗機(jī)7.1.2 超聲霧化法制備金屬顆粒超聲霧化法制備金屬顆粒n超聲霧化法超聲霧化法是利用超聲波的是利用超聲波的高能分散機(jī)制。先將超細(xì)粉高能分散機(jī)制。先將超細(xì)粉末目標(biāo)物的前驅(qū)體溶解于特末目標(biāo)物的前驅(qū)體溶解于特定溶劑中配成一定濃度的溶定溶劑中配成一定濃度的溶液，然后經(jīng)過超聲霧化器產(chǎn)液，然后經(jīng)過超聲霧化器產(chǎn)生微米級(jí)的霧滴，前驅(qū)體被生微米級(jí)的霧滴，前驅(qū)體被載氣帶入高溫反應(yīng)器中發(fā)生載氣帶入高溫反應(yīng)器中發(fā)生熱分解，

11、從而可得到均勻粒熱分解，從而可得到均勻粒徑的超細(xì)粉體材料，材料顆徑的超細(xì)粉體材料，材料顆粒的大小可通過母液濃度得粒的大小可通過母液濃度得到控制。到控制。7.1.3 聲化學(xué)合成膠態(tài)鐵聲化學(xué)合成膠態(tài)鐵n傳統(tǒng)制備傳統(tǒng)制備鐵磁材料膠體鐵磁材料膠體的方法有有機(jī)金屬化合物的方法有有機(jī)金屬化合物的的熱分解熱分解和和金屬氣化金屬氣化制備磁流體法?，F(xiàn)在的新工制備磁流體法。現(xiàn)在的新工藝是將高強(qiáng)度的超聲波應(yīng)用于生化學(xué)分解揮發(fā)性藝是將高強(qiáng)度的超聲波應(yīng)用于生化學(xué)分解揮發(fā)性有機(jī)物金屬化合物，生產(chǎn)穩(wěn)定的鐵磁流膠體。有機(jī)物金屬化合物，生產(chǎn)穩(wěn)定的鐵磁流膠體。各種鐵磁流體各種鐵磁流體7.1.4 超聲波對(duì)鉬酸銨溶液結(jié)晶的影響超聲波

12、對(duì)鉬酸銨溶液結(jié)晶的影響n我國(guó)目前制備金屬鉬粉的企業(yè)一般以四鉬酸銨為我國(guó)目前制備金屬鉬粉的企業(yè)一般以四鉬酸銨為原料，四鉬酸銨的分子式為（原料，四鉬酸銨的分子式為（NH4）2Mo4O13，含，含鉬鉬61.12%，是由鉬酸銨溶液加無機(jī)酸中和、結(jié)晶，是由鉬酸銨溶液加無機(jī)酸中和、結(jié)晶制得。無水四鉬酸銨的結(jié)晶有三種：制得。無水四鉬酸銨的結(jié)晶有三種： 型、型、 型和型和微粉型。微粉型。 型型晶體粒粗細(xì)不均，熱穩(wěn)定性差；晶體粒粗細(xì)不均，熱穩(wěn)定性差； 型型晶體粒粗大均勻，熱分解過程中不生成中間化合晶體粒粗大均勻，熱分解過程中不生成中間化合物，生產(chǎn)的鉬粉加工性能好。物，生產(chǎn)的鉬粉加工性能好。微粉型微粉型是一種新型

13、是一種新型鉬酸銨，可制備高純氧化鉬和高質(zhì)量鉬粉，生產(chǎn)鉬酸銨，可制備高純氧化鉬和高質(zhì)量鉬粉，生產(chǎn)的鉬粉適合壓制薄片。的鉬粉適合壓制薄片。n通過研究超聲場(chǎng)對(duì)四鉬酸銨結(jié)晶的影響，得出如通過研究超聲場(chǎng)對(duì)四鉬酸銨結(jié)晶的影響，得出如下結(jié)論：下結(jié)論： 對(duì)于結(jié)晶速率較慢的鉬酸銨溶液反應(yīng)體對(duì)于結(jié)晶速率較慢的鉬酸銨溶液反應(yīng)體系，超聲場(chǎng)的影響非常顯著，在同樣的條件下，系，超聲場(chǎng)的影響非常顯著，在同樣的條件下，無聲場(chǎng)作用制得結(jié)晶為無聲場(chǎng)作用制得結(jié)晶為型四鉬酸銨，聲場(chǎng)作用型四鉬酸銨，聲場(chǎng)作用制得的結(jié)晶為制得的結(jié)晶為微粉型微粉型；同時(shí)聲場(chǎng)作用下只需要十；同時(shí)聲場(chǎng)作用下只需要十幾分鐘可以完成反應(yīng)，而無聲場(chǎng)下則需要幾分鐘可以

14、完成反應(yīng)，而無聲場(chǎng)下則需要1-21-2天才天才能得到產(chǎn)物。能得到產(chǎn)物。 聲場(chǎng)對(duì)鉬酸銨結(jié)晶產(chǎn)物的晶型有顯著的聲場(chǎng)對(duì)鉬酸銨結(jié)晶產(chǎn)物的晶型有顯著的影響，無聲場(chǎng)作用下制得的樣品大而不均勻，聲影響，無聲場(chǎng)作用下制得的樣品大而不均勻，聲場(chǎng)條件下得到的場(chǎng)條件下得到的產(chǎn)品顆粒細(xì)而均勻產(chǎn)品顆粒細(xì)而均勻。7.1.5 超聲波場(chǎng)中硫酸氧鈦水解的研究超聲波場(chǎng)中硫酸氧鈦水解的研究n目前鈦白粉的生產(chǎn)方法是硫酸法，最關(guān)鍵的一步目前鈦白粉的生產(chǎn)方法是硫酸法，最關(guān)鍵的一步是鈦液水解。是鈦液水解。n研究發(fā)現(xiàn)，采用適當(dāng)頻率、振幅、聲強(qiáng)的探頭式研究發(fā)現(xiàn)，采用適當(dāng)頻率、振幅、聲強(qiáng)的探頭式的超聲發(fā)生器，改進(jìn)超聲水解的工藝參數(shù)，增加的超聲發(fā)

15、生器，改進(jìn)超聲水解的工藝參數(shù)，增加成核速率，抑制晶體生長(zhǎng)，控制晶粒形貌，有可成核速率，抑制晶體生長(zhǎng)，控制晶粒形貌，有可能獲得更小粒徑分布窄的二氧化鈦顆粒。能獲得更小粒徑分布窄的二氧化鈦顆粒。7.2.1 微波及其特性微波及其特性 1. 微波微波:是頻率大約是頻率大約300MHz-300GHz，即波長(zhǎng)，即波長(zhǎng)是是100cm1mm的電磁波，它位于電磁波譜的的電磁波，它位于電磁波譜的紅外輻射紅外輻射(光波光波)和無線電波之間和無線電波之間(圖圖4-7)。 可以用電磁波和電磁場(chǎng)理論處理與微波有關(guān)可以用電磁波和電磁場(chǎng)理論處理與微波有關(guān)的一些問題，特別是微波在空間的傳播及其與的一些問題，特別是微波在空間的傳

16、播及其與物質(zhì)的相互作用等。物質(zhì)的相互作用等。7.2 微波輻照技術(shù)微波輻照技術(shù) 發(fā)現(xiàn)微波的熱效應(yīng)，將微波作為一種非通信的能源廣泛應(yīng)用發(fā)現(xiàn)微波的熱效應(yīng)，將微波作為一種非通信的能源廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療、科學(xué)于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療、科學(xué) 研究乃至家庭是第二次世界大戰(zhàn)結(jié)研究乃至家庭是第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束以后的事。束以后的事。 1945年美國(guó)雷聲公司的研究人員發(fā)現(xiàn)了微波的熱效應(yīng)，兩年年美國(guó)雷聲公司的研究人員發(fā)現(xiàn)了微波的熱效應(yīng)，兩年后他們即研制成了世界上第一臺(tái)采用微波加熱食品的后他們即研制成了世界上第一臺(tái)采用微波加熱食品的“雷達(dá)雷達(dá)爐爐”。今天，家用微波爐在美國(guó)的普及率已達(dá)。今天，家用微波爐在美國(guó)的普及率已

17、達(dá)80以上，年銷以上，年銷量逾量逾l 200萬臺(tái)。萬臺(tái)。 微波加熱作用的特點(diǎn)：微波加熱作用的特點(diǎn)：是可在不同深度同時(shí)產(chǎn)生熱，這種是可在不同深度同時(shí)產(chǎn)生熱，這種“體加熱作用體加熱作用”，不僅使加熱更快速，而且更均勻，大大縮短，不僅使加熱更快速，而且更均勻，大大縮短了處理材料所需的時(shí)間，節(jié)省了寶貴的能源，還可大大改善加了處理材料所需的時(shí)間，節(jié)省了寶貴的能源，還可大大改善加熱的質(zhì)量，保持食品的營(yíng)養(yǎng)成分，防止材料中有用熱的質(zhì)量，保持食品的營(yíng)養(yǎng)成分，防止材料中有用(有效有效)成分成分的破壞和流失等。的破壞和流失等。對(duì)于微波加快化學(xué)反應(yīng)速度的解釋：對(duì)于微波加快化學(xué)反應(yīng)速度的解釋：（1）人們大多認(rèn)為是）人們

18、大多認(rèn)為是微波的致熱效應(yīng)微波的致熱效應(yīng)：微波是一種內(nèi)加熱，：微波是一種內(nèi)加熱，加熱速度快，只需外加熱的加熱速度快，只需外加熱的1/101/100的時(shí)間即可完成；的時(shí)間即可完成；受熱體系溫度均勻，無滯后效應(yīng)，熱效率高。受熱體系溫度均勻，無滯后效應(yīng)，熱效率高。（2）除了微波效應(yīng)以外，還有電磁場(chǎng)對(duì)反應(yīng)物分子間行為）除了微波效應(yīng)以外，還有電磁場(chǎng)對(duì)反應(yīng)物分子間行為的直接作用，的直接作用，改變了反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)，降低了反應(yīng)的活化能改變了反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)，降低了反應(yīng)的活化能。（3）同時(shí)，微波對(duì)化學(xué)反應(yīng)體系不產(chǎn)生污染，微波化學(xué)技）同時(shí)，微波對(duì)化學(xué)反應(yīng)體系不產(chǎn)生污染，微波化學(xué)技術(shù)屬于術(shù)屬于清潔技術(shù)。清潔技術(shù)。 首先首先

19、人們?cè)趯?shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)微波不僅可以人們?cè)趯?shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)微波不僅可以加快加快化學(xué)反應(yīng)，在一定條化學(xué)反應(yīng)，在一定條件下也能件下也能抑制抑制反應(yīng)的進(jìn)行。反應(yīng)的進(jìn)行。 除此之外除此之外微波還可以改變反應(yīng)的途徑。微波還可以改變反應(yīng)的途徑。 微波對(duì)化學(xué)反應(yīng)的作用除了對(duì)反應(yīng)物加熱引起反應(yīng)速率改變以微波對(duì)化學(xué)反應(yīng)的作用除了對(duì)反應(yīng)物加熱引起反應(yīng)速率改變以外，還具有電磁場(chǎng)對(duì)反應(yīng)分子間行為的直接作用而引起的所謂外，還具有電磁場(chǎng)對(duì)反應(yīng)分子間行為的直接作用而引起的所謂“非熱效應(yīng)非熱效應(yīng)”。 微波對(duì)反應(yīng)的作用程度除了與反應(yīng)類型有關(guān)外，還與微波的強(qiáng)微波對(duì)反應(yīng)的作用程度除了與反應(yīng)類型有關(guān)外，還與微波的強(qiáng)度、頻率、調(diào)制方式及環(huán)境條件有關(guān)

20、。度、頻率、調(diào)制方式及環(huán)境條件有關(guān)。 此外，重要的是由于化學(xué)反應(yīng)是一個(gè)此外，重要的是由于化學(xué)反應(yīng)是一個(gè)非平衡系統(tǒng)非平衡系統(tǒng)，舊的物質(zhì)在，舊的物質(zhì)在不斷消耗，新的物質(zhì)在不斷生成，各相界面可能發(fā)生隨機(jī)的變化；不斷消耗，新的物質(zhì)在不斷生成，各相界面可能發(fā)生隨機(jī)的變化； 與此同時(shí)，與此同時(shí)，系統(tǒng)的宏觀電磁特性系統(tǒng)的宏觀電磁特性也在發(fā)生變化，而且在微波輻也在發(fā)生變化，而且在微波輻射下這種變化還與所用的微波緊密相關(guān)。這些都導(dǎo)致射下這種變化還與所用的微波緊密相關(guān)。這些都導(dǎo)致反應(yīng)系統(tǒng)對(duì)反應(yīng)系統(tǒng)對(duì)微波的非線性響應(yīng)微波的非線性響應(yīng)。 鹽類的水解鹽類的水解是制備均分散體系最常用的方法。是制備均分散體系最常用的方法。

21、 其關(guān)鍵：其關(guān)鍵：是控制從金屬鹽溶液中產(chǎn)生沉淀的動(dòng)力學(xué)是控制從金屬鹽溶液中產(chǎn)生沉淀的動(dòng)力學(xué)過程，即設(shè)法使沉淀相的核在瞬間萌發(fā)出來，然后讓過程，即設(shè)法使沉淀相的核在瞬間萌發(fā)出來，然后讓所有的核盡可能同步地生長(zhǎng)成一定形狀和尺寸的粒子。所有的核盡可能同步地生長(zhǎng)成一定形狀和尺寸的粒子。 進(jìn)一步的理論研究認(rèn)為，當(dāng)沉淀相達(dá)到第一批結(jié)晶進(jìn)一步的理論研究認(rèn)為，當(dāng)沉淀相達(dá)到第一批結(jié)晶核萌發(fā)的臨界過飽和度以后，晶體的成長(zhǎng)速率必須超核萌發(fā)的臨界過飽和度以后，晶體的成長(zhǎng)速率必須超過結(jié)晶核的形成速率，否則，會(huì)因二次成核導(dǎo)致不同過結(jié)晶核的形成速率，否則，會(huì)因二次成核導(dǎo)致不同粒度的膠體粒子生成。粒度的膠體粒子生成。 從這個(gè)

22、意義上講，從這個(gè)意義上講，第一批萌發(fā)的結(jié)晶核的大小和數(shù)第一批萌發(fā)的結(jié)晶核的大小和數(shù)量，成為決定最終粒子尺寸的重要因素量，成為決定最終粒子尺寸的重要因素。 7.2.2 微波輻照下的鹽類水解微波輻照下的鹽類水解 鹽類的水解一般都需要外界提供能量，使體系保持在一定鹽類的水解一般都需要外界提供能量，使體系保持在一定溫度。溫度。 傳統(tǒng)的加熱方式傳統(tǒng)的加熱方式，如利用烘箱或水浴，由于是靠對(duì)流、傳導(dǎo)，如利用烘箱或水浴，由于是靠對(duì)流、傳導(dǎo)和輻射三種方式，傳導(dǎo)時(shí)間長(zhǎng)，反應(yīng)初始速度慢，建立熱平衡和輻射三種方式，傳導(dǎo)時(shí)間長(zhǎng)，反應(yīng)初始速度慢，建立熱平衡以前，體系從外到內(nèi)有個(gè)溫度梯度，由分散度以前，體系從外到內(nèi)有個(gè)溫度

23、梯度，由分散度K(QS)S可知，相對(duì)過飽和可知，相對(duì)過飽和 度大的地方，分散度大，粒子尺寸?。欢却蟮牡胤?，分散度大，粒子尺寸??； 相對(duì)過飽和度小的地方，分散度小，粒子尺寸大。相對(duì)過飽和度小的地方，分散度小，粒子尺寸大。 因此，在傳統(tǒng)加熱方式中，因此，在傳統(tǒng)加熱方式中，反應(yīng)初期體系不同區(qū)域的成核和反應(yīng)初期體系不同區(qū)域的成核和晶核生長(zhǎng)是不同步的，這勢(shì)必影響了粒子的尺寸的均勻性。晶核生長(zhǎng)是不同步的，這勢(shì)必影響了粒子的尺寸的均勻性。 在微波輻照下來實(shí)現(xiàn)金屬鹽的水解在微波輻照下來實(shí)現(xiàn)金屬鹽的水解：由于微波：由于微波能使鹽溶液在很短時(shí)間內(nèi)被均勻地加熱，大大能使鹽溶液在很短時(shí)間內(nèi)被均勻地加熱，大大消除了溫度

24、梯度的影響，同時(shí)有可能使沉淀相消除了溫度梯度的影響，同時(shí)有可能使沉淀相在瞬間內(nèi)萌發(fā)成核，從而獲得均勻的超細(xì)粉體。在瞬間內(nèi)萌發(fā)成核，從而獲得均勻的超細(xì)粉體。 微波輻照來實(shí)現(xiàn)微波輻照來實(shí)現(xiàn)FeCl3的升溫強(qiáng)迫水解的升溫強(qiáng)迫水解(FeCl3+HCl)及及(FeCl3+尿素尿素)兩個(gè)體系兩個(gè)體系 與相同條件下的水浴加熱升溫強(qiáng)迫水解進(jìn)行了比較，結(jié)果發(fā)與相同條件下的水浴加熱升溫強(qiáng)迫水解進(jìn)行了比較，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：微波輻照能加快現(xiàn)：微波輻照能加快Fe3的水解速度，在采用適量尿素為沉淀的水解速度，在采用適量尿素為沉淀劑的條件下，微波輻照既能使體系迅速升溫，同時(shí)，又能促使劑的條件下，微波輻照既能使體系迅速升溫，同時(shí)，

25、又能促使尿素迅速電離和水解，從而使晶核大量地尿素迅速電離和水解，從而使晶核大量地“爆炸式爆炸式”萌發(fā)，制萌發(fā)，制備出了粒徑為備出了粒徑為10-100nm，70以上的粒子直徑在以上的粒子直徑在64-82nm范范圍內(nèi)的相當(dāng)均勻的球形圍內(nèi)的相當(dāng)均勻的球形-Fe2O3粉體，以及平均長(zhǎng)度為粉體，以及平均長(zhǎng)度為70nm、寬為寬為10nm的棒狀的棒狀-FeO(OH)粉體。粉體。 采用微波輻照的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是幾乎能實(shí)現(xiàn)定量的沉淀，大大采用微波輻照的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是幾乎能實(shí)現(xiàn)定量的沉淀，大大提高了產(chǎn)率，而且儲(chǔ)備液無需經(jīng)濾膜抽濾。提高了產(chǎn)率，而且儲(chǔ)備液無需經(jīng)濾膜抽濾。一系列氧化物或復(fù)合氧化物超細(xì)粉體一系列氧化物或復(fù)合氧

26、化物超細(xì)粉體 Kladning等將等將2.45GHz、600W的家用微波爐經(jīng)過改裝，的家用微波爐經(jīng)過改裝，讓金屬鹽溶液或含有金屬讓金屬鹽溶液或含有金屬有有 機(jī)化合物的溶液通過一個(gè)與反應(yīng)機(jī)化合物的溶液通過一個(gè)與反應(yīng)器壁垂直的噴嘴噴入反應(yīng)器，反應(yīng)器采用聚丙烯材料為襯里，器壁垂直的噴嘴噴入反應(yīng)器，反應(yīng)器采用聚丙烯材料為襯里，反應(yīng)液的噴射角為反應(yīng)液的噴射角為30，反應(yīng)過程中產(chǎn)生的水氣以及有機(jī)或無，反應(yīng)過程中產(chǎn)生的水氣以及有機(jī)或無機(jī)化合物通過真空泵抽入收集器，用活性炭作為吸收劑，反應(yīng)機(jī)化合物通過真空泵抽入收集器，用活性炭作為吸收劑，反應(yīng)液經(jīng)微波輻照高溫分解產(chǎn)生的金屬氧化物或氧化物粉體經(jīng)由不液經(jīng)微波輻照高

27、溫分解產(chǎn)生的金屬氧化物或氧化物粉體經(jīng)由不銹鋼制成的卸料裝置收集。銹鋼制成的卸料裝置收集。 利用這種裝置，他們成功地制備了利用這種裝置，他們成功地制備了一系列氧化物或復(fù)合氧化一系列氧化物或復(fù)合氧化物超細(xì)粉體。物超細(xì)粉體。7.3 電場(chǎng)作用下的無機(jī)合成（略）電場(chǎng)作用下的無機(jī)合成（略）石墨烯的制備、結(jié)構(gòu)、性能及應(yīng)用前景 主要內(nèi)容3石墨烯的結(jié)構(gòu)和性能1石墨烯的制備方法2本項(xiàng)目的石墨烯制備1. 石墨烯的結(jié)構(gòu)和性質(zhì) 英國(guó)曼徹斯特大學(xué)教授英國(guó)曼徹斯特大學(xué)教授安德烈安德烈海姆海姆和和康斯坦丁康斯坦丁諾沃肖洛夫諾沃肖洛夫于于2004年年最早制作出石墨烯，并因此共同獲得最早制作出石墨烯，并因此共同獲得2010年諾貝

28、爾物理學(xué)獎(jiǎng)年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)人類目前最強(qiáng)功能材料人類目前最強(qiáng)功能材料 他的研究小組把石墨烯加工為氧化石墨烯后，制成一種薄膜，其他的研究小組把石墨烯加工為氧化石墨烯后，制成一種薄膜，其強(qiáng)度強(qiáng)度和韌性和韌性都很好。具有特殊的都很好。具有特殊的隔氣透水隔氣透水的性能。用這種薄膜封裝的絕大部分氣的性能。用這種薄膜封裝的絕大部分氣體和液體都無法逸出來，顯示出良好的體和液體都無法逸出來，顯示出良好的密封性密封性，唯有，唯有水水能夠照常蒸發(fā)。能夠照常蒸發(fā)。石墨烯的結(jié)構(gòu)The shadowed area delineates the unit cell of graphene with its two non-

29、equivalent atoms一種新型碳材料一種新型碳材料單原子層構(gòu)成，其基本結(jié)構(gòu)單元為有機(jī)材料中最穩(wěn)定的苯六元環(huán)，其理論厚度僅為單原子層構(gòu)成，其基本結(jié)構(gòu)單元為有機(jī)材料中最穩(wěn)定的苯六元環(huán)，其理論厚度僅為0.35 nm，是目前所發(fā)現(xiàn)的最薄的二維材料，是目前所發(fā)現(xiàn)的最薄的二維材料一個(gè)一個(gè)SP2雜化的碳片雜化的碳片Monolayer 石墨烯中電子間以及電子與蜂窩狀柵格間石墨烯中電子間以及電子與蜂窩狀柵格間均存在著強(qiáng)烈的相互作用均存在著強(qiáng)烈的相互作用 類似石墨表面，石墨烯可以吸附類似石墨表面，石墨烯可以吸附和脫附各種原子和分子和脫附各種原子和分子石墨烯的結(jié)構(gòu)單層石墨烯的電子結(jié)構(gòu)。單層石墨烯的電子結(jié)構(gòu)

30、。A是價(jià)帶和導(dǎo)帶在第一布里淵區(qū)的是價(jià)帶和導(dǎo)帶在第一布里淵區(qū)的K點(diǎn)接觸。點(diǎn)接觸。B是由于石墨層的堆積而破壞了能帶的對(duì)稱性。是由于石墨層的堆積而破壞了能帶的對(duì)稱性。C是由于不對(duì)稱性而使價(jià)帶和導(dǎo)帶之間形成能量間隙。是由于不對(duì)稱性而使價(jià)帶和導(dǎo)帶之間形成能量間隙。（b）眾多的）眾多的“獨(dú)特性質(zhì)獨(dú)特性質(zhì)”高性能傳感器功能類似“催化劑”的功能吸氫功能雙極半導(dǎo)體常溫下可實(shí)現(xiàn)無散射傳輸只需變形即可獲得施加磁場(chǎng)的電子能量效果可檢測(cè)出單個(gè)有機(jī)分子添加少量至樹脂材料等，可強(qiáng)化電子輸送性能已在低溫下有一定效果無需添加劑即可實(shí)CMOS構(gòu)造的半導(dǎo)體材料英特爾等公司正在積極研究能否應(yīng)用于應(yīng)變傳感器石墨烯的特性最薄最輕載流子遷

31、移速率最高載流子遷移速率最高電流密度耐性最大強(qiáng)度最大最堅(jiān)硬強(qiáng)度最大最堅(jiān)硬導(dǎo)熱率最高導(dǎo)熱率最高室溫下為20萬cm2/Vs（硅的100倍）有望達(dá)到2億A/cm2（銅的100倍）破壞強(qiáng)度：42N/m；楊氏模量與金剛石相當(dāng)30005000W/mK（與CNT相當(dāng)）厚0.34nm,比表面積2630m2/g（a）“最強(qiáng)性能最強(qiáng)性能”有許多有許多2 石墨烯的制備方法制備方法A id range of subjects機(jī)械方法化學(xué)方法微機(jī)械剝離法 外延生長(zhǎng)法取向附生法化學(xué)氧化還原法化學(xué)溶液直接剝離法化學(xué)氣相沉積法液相剝離膨脹石墨法SiC高溫分解法PMMA碳化法碳納米管剪切法有機(jī)合成法微機(jī)械剝離法是最簡(jiǎn)單的一種方

32、法，英國(guó)曼徹斯特大學(xué)于微機(jī)械剝離法是最簡(jiǎn)單的一種方法，英國(guó)曼徹斯特大學(xué)于2004年用年用此此方法方法成功地從高定向熱解石墨上剝離成功地從高定向熱解石墨上剝離出出單層石墨烯。單層石墨烯。過程是：過程是：用氧等用氧等離子束在高取向熱解石墨表面刻蝕出深離子束在高取向熱解石墨表面刻蝕出深5m的溝槽，從而形成多個(gè)寬的溝槽，從而形成多個(gè)寬為為20m- 2mm的平臺(tái)。將刻蝕過的熱解石墨壓制在光刻膠上，用透明的平臺(tái)。將刻蝕過的熱解石墨壓制在光刻膠上，用透明膠反復(fù)地去剝離石墨平臺(tái)，直至光刻膠上只剩下很薄的石墨片為止，膠反復(fù)地去剝離石墨平臺(tái)，直至光刻膠上只剩下很薄的石墨片為止，并將其分散于丙酮溶液當(dāng)中。用原子力顯

33、微鏡觀察，可以找到幾個(gè)原并將其分散于丙酮溶液當(dāng)中。用原子力顯微鏡觀察，可以找到幾個(gè)原子厚度的石墨片層甚至單層的石墨烯。子厚度的石墨片層甚至單層的石墨烯。微機(jī)械剝離法取向附生法取向附生法取向附生法是利用生長(zhǎng)基質(zhì)原子結(jié)構(gòu)是利用生長(zhǎng)基質(zhì)原子結(jié)構(gòu)“種種”出石墨烯，首先讓出石墨烯，首先讓碳原子在碳原子在 11501150下滲入釕，然后冷卻至下滲入釕，然后冷卻至850850后，之前吸收的后，之前吸收的大量碳原子就會(huì)浮到釕表面，鏡片形狀的單層的碳原子大量碳原子就會(huì)浮到釕表面，鏡片形狀的單層的碳原子“ “ 孤島孤島” ” 布滿了整個(gè)基質(zhì)表面，最終它們可長(zhǎng)成完整的一層石墨烯。第布滿了整個(gè)基質(zhì)表面，最終它們可長(zhǎng)成

34、完整的一層石墨烯。第一層覆蓋一層覆蓋 80%80%后，第二層開始生長(zhǎng)。底層的石墨烯會(huì)與釕產(chǎn)生后，第二層開始生長(zhǎng)。底層的石墨烯會(huì)與釕產(chǎn)生強(qiáng)烈的交互作用，而第二層后就幾乎與釕完全分離，只剩下弱強(qiáng)烈的交互作用，而第二層后就幾乎與釕完全分離，只剩下弱電耦合，得到的單層石墨烯薄片表現(xiàn)令人滿意。電耦合，得到的單層石墨烯薄片表現(xiàn)令人滿意。外延生長(zhǎng)法外延生長(zhǎng)法是利用生長(zhǎng)基質(zhì)的結(jié)構(gòu)是利用生長(zhǎng)基質(zhì)的結(jié)構(gòu)“種種”出石墨烯。該方法一般出石墨烯。該方法一般是通過加熱是通過加熱6H-SiC6H-SiC單晶表面，脫附單晶表面，脫附SiSi原子制備出石墨烯。先原子制備出石墨烯。先將將6H-SiC6H-SiC（六方晶型）（六方

35、晶型）單晶單晶表面進(jìn)行氧化或表面進(jìn)行氧化或H H2 2刻蝕預(yù)處理，在超高刻蝕預(yù)處理，在超高真空下真空下(1.33(1.3310-8Pa)10-8Pa)加熱至加熱至10001000去除表面氧化物，通過俄歇去除表面氧化物，通過俄歇電子能譜電子能譜(Auger electron spectroscopy)(Auger electron spectroscopy)確認(rèn)氧化物已完全去確認(rèn)氧化物已完全去除后，樣品再加熱至除后，樣品再加熱至1250-14501250-1450并恒溫并恒溫10-20 min10-20 min，所制得的石，所制得的石墨烯片層厚度主要由這一步驟的溫度所決定墨烯片層厚度主要由這一步

36、驟的溫度所決定。外延生長(zhǎng)法碳納米管碳納米管可以看作卷成柱狀的石墨烯，因此將碳納米管縱向剪開可以看作卷成柱狀的石墨烯，因此將碳納米管縱向剪開可以得到石墨烯帶。最近，很多研究小組已經(jīng)用這種方法成功實(shí)可以得到石墨烯帶。最近，很多研究小組已經(jīng)用這種方法成功實(shí)現(xiàn)了石墨烯帶的制備?，F(xiàn)了石墨烯帶的制備。TourTour在低溫加熱條件下利用濃硫酸和高錳在低溫加熱條件下利用濃硫酸和高錳酸鉀與多壁碳納米管反應(yīng)，沿著縱向打開碳管的酸鉀與多壁碳納米管反應(yīng)，沿著縱向打開碳管的C C一一C C鍵，形成石鍵，形成石墨烯帶。墨烯帶。碳納米管剪切法微機(jī)械剝微機(jī)械剝離法離法 優(yōu)點(diǎn)：工藝簡(jiǎn)單、制備成本低和樣品質(zhì)量高優(yōu)點(diǎn)：工藝簡(jiǎn)單、

37、制備成本低和樣品質(zhì)量高 不足：制備的石墨烯其尺寸不易控制，無法可靠不足：制備的石墨烯其尺寸不易控制，無法可靠地地 制備制備出出足夠長(zhǎng)度的石墨烯足夠長(zhǎng)度的石墨烯取向附生取向附生法法 優(yōu)點(diǎn)：?jiǎn)螌邮┍∑憩F(xiàn)令人滿意優(yōu)點(diǎn)：?jiǎn)螌邮┍∑憩F(xiàn)令人滿意 不足：生產(chǎn)的石墨烯薄片往往厚度不均勻不足：生產(chǎn)的石墨烯薄片往往厚度不均勻外延生長(zhǎng)外延生長(zhǎng)法法 優(yōu)點(diǎn)：能夠制備出優(yōu)點(diǎn)：能夠制備出1-21-2碳原子層厚的石墨烯碳原子層厚的石墨烯 不足：難以獲得大面積、厚度均一的石墨烯不足：難以獲得大面積、厚度均一的石墨烯氧化石墨還原法氧化石墨還原法是以鱗片石墨為原料是以鱗片石墨為原料, , 經(jīng)過經(jīng)過一系列一系列的氧化獲得

38、的氧化獲得氧化石墨氧化石墨, ,氧化石墨氧化石墨再經(jīng)還原而獲得石墨烯的方法。再經(jīng)還原而獲得石墨烯的方法。氧化還原法 Brodie法法 Hummers法法Staudenmaier法法微波還原微波還原高溫?zé)徇€原高溫?zé)徇€原維生素維生素C、硼氫化鈉的還原劑替代毒性較、硼氫化鈉的還原劑替代毒性較高的聯(lián)氨高的聯(lián)氨直接在強(qiáng)堿環(huán)境中脫除含氧基團(tuán)直接在強(qiáng)堿環(huán)境中脫除含氧基團(tuán)含氧基團(tuán)的引入破壞了原有的碳碳鍵，而這含氧基團(tuán)的引入破壞了原有的碳碳鍵，而這些含氧基團(tuán)并不能在還原過程中完全除去些含氧基團(tuán)并不能在還原過程中完全除去。有些部分的氧化還會(huì)造成碳原子的脫離，這有些部分的氧化還會(huì)造成碳原子的脫離，這將在最終獲得的石

39、墨稀內(nèi)部留下晶格缺陷，將在最終獲得的石墨稀內(nèi)部留下晶格缺陷，不論是剩余的含氧基團(tuán)還是晶格缺陷都嚴(yán)重不論是剩余的含氧基團(tuán)還是晶格缺陷都嚴(yán)重?fù)p害了損害了石墨稀的晶格特性石墨稀的晶格特性，從而進(jìn)一步破壞，從而進(jìn)一步破壞石墨稀原有的電子結(jié)構(gòu)。石墨稀原有的電子結(jié)構(gòu)。Hummer 法 Li等人在用等人在用水合肼水合肼還原氧化石墨烯的過程中，通過加入還原氧化石墨烯的過程中，通過加入氨水來調(diào)節(jié)溶液的氨水來調(diào)節(jié)溶液的pH值到值到10左右。由于堿性環(huán)境提高了石墨烯表面的電荷密度，還原后的石墨烯左右。由于堿性環(huán)境提高了石墨烯表面的電荷密度，還原后的石墨烯通過靜電排斥力仍能夠在水中處于分散狀態(tài)。但是這種方法制備的石墨

40、烯分通過靜電排斥力仍能夠在水中處于分散狀態(tài)。但是這種方法制備的石墨烯分散液散液穩(wěn)定性較差，穩(wěn)定性較差，加入加入NaCI或者長(zhǎng)時(shí)間的放置都會(huì)產(chǎn)生沉淀?；蛘唛L(zhǎng)時(shí)間的放置都會(huì)產(chǎn)生沉淀。 在在還原過程中防止石墨烯團(tuán)聚最常用的方法還是對(duì)石墨烯表面進(jìn)行物理或者還原過程中防止石墨烯團(tuán)聚最常用的方法還是對(duì)石墨烯表面進(jìn)行物理或者化學(xué)修飾。化學(xué)修飾。Samulski等人通過對(duì)經(jīng)過等人通過對(duì)經(jīng)過硼氫化鈉硼氫化鈉預(yù)還原的氧化石墨烯磺化，在預(yù)還原的氧化石墨烯磺化，在石墨烯上引入磺酸基團(tuán)，再用石墨烯上引入磺酸基團(tuán)，再用水合臍進(jìn)一步還原水合臍進(jìn)一步還原。還原后的石墨烯通過磺酸。還原后的石墨烯通過磺酸基團(tuán)相互之間的靜電排斥力

41、，可以在水中穩(wěn)定分散?；鶊F(tuán)相互之間的靜電排斥力，可以在水中穩(wěn)定分散。 利用利用兩性分子物理修飾石墨烯表面兩性分子物理修飾石墨烯表面，也可以有效防止還原后石墨烯的團(tuán)聚。，也可以有效防止還原后石墨烯的團(tuán)聚。這類特殊的分子通?？梢酝ㄟ^這類特殊的分子通?？梢酝ㄟ^-作用吸附在石墨烯表面，其親水端可以通過作用吸附在石墨烯表面，其親水端可以通過靜電排斥力或者空間位阻來達(dá)到石墨烯的穩(wěn)定分散。靜電排斥力或者空間位阻來達(dá)到石墨烯的穩(wěn)定分散。典型的兩性分子有芳香典型的兩性分子有芳香族焦磷酸族焦磷酸 ，DNA，聚電解質(zhì)，纖維素衍生物，葉琳，離子型液體，非離子聚，聚電解質(zhì)，纖維素衍生物，葉琳，離子型液體，非離子聚合物表

42、面活性劑，環(huán)糊精等合物表面活性劑，環(huán)糊精等 Zhang等報(bào)道了使用等報(bào)道了使用抗壞血酸抗壞血酸取代肼作為還原劑。取代肼作為還原劑。 Dong等使用了等使用了還原性的糖還原性的糖，比如葡萄糖、果糖、蔗糖等，作為還原劑同時(shí)也，比如葡萄糖、果糖、蔗糖等，作為還原劑同時(shí)也作為保護(hù)劑來還原氧化作為保護(hù)劑來還原氧化石墨石墨烯烯化學(xué)氣相沉積法提供了一種可控制備石墨烯的有效方法，是將平面化學(xué)氣相沉積法提供了一種可控制備石墨烯的有效方法，是將平面基底基底（如金屬薄膜、金屬單晶等（如金屬薄膜、金屬單晶等)置于高溫可分解的置于高溫可分解的前驅(qū)體前驅(qū)體（如甲烷、乙烯等（如甲烷、乙烯等)氣氛中氣氛中,通過高溫退火使碳原

43、子沉積在基底表面形成石墨烯，最后用通過高溫退火使碳原子沉積在基底表面形成石墨烯，最后用化學(xué)腐化學(xué)腐蝕法蝕法去除金屬基底后即可得到獨(dú)立的石墨烯片。通過選擇基底的類型、生去除金屬基底后即可得到獨(dú)立的石墨烯片。通過選擇基底的類型、生長(zhǎng)的溫度、前驅(qū)體的流量等參數(shù)可調(diào)控石墨烯的生長(zhǎng)（如生長(zhǎng)速率、厚度、長(zhǎng)的溫度、前驅(qū)體的流量等參數(shù)可調(diào)控石墨烯的生長(zhǎng)（如生長(zhǎng)速率、厚度、面積等面積等)，此方法最大的優(yōu)點(diǎn)在于可制備出面積較大的石墨烯片，缺點(diǎn)是，此方法最大的優(yōu)點(diǎn)在于可制備出面積較大的石墨烯片，缺點(diǎn)是必須在高溫下完成，且在制作的過程中，石墨烯膜有可能形成缺陷。必須在高溫下完成，且在制作的過程中，石墨烯膜有可能形成缺

44、陷?；瘜W(xué)氣相沉積法實(shí)現(xiàn)溶劑直接剝離的關(guān)鍵就在于實(shí)現(xiàn)溶劑直接剝離的關(guān)鍵就在于找到一種溶劑使溶劑與石墨層之間的作用力與石找到一種溶劑使溶劑與石墨層之間的作用力與石墨層與層之間的作用力相當(dāng)墨層與層之間的作用力相當(dāng)，如此便從另一角度減弱了石墨層與層間的相互作用，如此便從另一角度減弱了石墨層與層間的相互作用，使其在外部加入一定的機(jī)械力的情況可是實(shí)現(xiàn)較好的剝離。使其在外部加入一定的機(jī)械力的情況可是實(shí)現(xiàn)較好的剝離。化學(xué)溶液直接剝離法Vmix為混合溶液的體積；為混合溶液的體積；Tflake為層石墨稀層的厚度；為層石墨稀層的厚度；G與與sol分別為石墨與溶分別為石墨與溶劑的表面能；劑的表面能；少為石墨稀的容積率

45、。少為石墨稀的容積率。石墨石墨/碳納米管的表面能在碳納米管的表面能在70-80 mJ/m2范圍內(nèi)，所以最終可以推斷出，范圍內(nèi)，所以最終可以推斷出，表面張力在表面張力在40-50 mJ/m2內(nèi)的溶劑應(yīng)該可以實(shí)現(xiàn)石墨較好的分散剝離內(nèi)的溶劑應(yīng)該可以實(shí)現(xiàn)石墨較好的分散剝離該方法卻同樣面該方法卻同樣面臨著與機(jī)械法剝臨著與機(jī)械法剝離同樣的問題，離同樣的問題，即存在大量未剝即存在大量未剝離的石墨，將石離的石墨，將石墨稀從大量的多墨稀從大量的多層石墨中分出來，層石墨中分出來，必須要經(jīng)過苛刻必須要經(jīng)過苛刻的梯度離心。的梯度離心。由于高溫條件，層間化合物會(huì)發(fā)生分解，產(chǎn)沿石墨層間由于高溫條件，層間化合物會(huì)發(fā)生分解，產(chǎn)沿石墨層間C軸方的推力，這種推力遠(yuǎn)軸方的推力，這種推力遠(yuǎn)大