目前，研究人員正在高度關(guān)注有效3D石墨烯的發(fā)展，適用于儲能和環(huán)境純化領(lǐng)域。但是，在商業(yè)化之前，有必要開發(fā)一種方法可以大規(guī)模生產(chǎn)此類材料并實現(xiàn)良好的控制其結(jié)構(gòu)和化學性質(zhì)。為了這個目標，這里，在過熱液體-蒸汽界面處通過自組裝石墨烯片，可以生產(chǎn)大尺度（4英寸晶圓）3D石墨烯網(wǎng)絡(luò)。通過控制汽化速率，基材的表面溫度和排出膠體數(shù)量，可以調(diào)控多孔網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)形態(tài)。此外，通過對微滴行為的高速可視化和廣泛的熱分析，揭示了其背后的關(guān)鍵機制。這種自組裝的3D石墨烯具有出色的電氣和機械性能，該方法可以直接用于石墨烯基材料的批量生產(chǎn)。
Figure 1. ABM過程的原理示意圖，以及BLG和STG的區(qū)別。（a）STG和ABM誘導的界面現(xiàn)象。（b）通過定期噴灑STG的生長。（c）STG結(jié)構(gòu)生長的SEM圖。 BLG和STG的（d-e）SEM圖像。
Figure 2. STG的結(jié)構(gòu)分析。（a）STG的分級結(jié)構(gòu)的示意圖。 STG的高分辨率SEM圖像（b-c）頂視圖和（d和e）截面圖。STG的（f-h）TEM和（i）高分辨率TEM圖像。（j）BLG和STG的N2等溫線。（k）通過DFT方法計算的STG的PSD。
Figure 3. STG形成和熱分析的標準。影響STG形成的因素，包括目標表面的溫度以及在給定時間段內(nèi)排出的膠體數(shù)量，如圖（a）所示。（b）rGO片自組裝機制。（c）微滴汽化供應(yīng)和汽化熱通量的熱模擬。（d）基板的溫度情況。（e）評估STG形成的實驗條件。
Figure 4. STG的化學表征。（a）XRD光譜。（b）XPS光譜。（c）高分辨率C 1s XPS光譜。（d）XPS總譜獲得的化學成分。（e）由C 1s XPS光譜計算得出的鍵濃度。
該研究工作由韓國仁川國立大學Ho Seon Ahn課題組于2021年發(fā)表在ACS Nano期刊上。原文：Advanced Boiling−A Scalable Strategy for Self-Assembled Three-Dimensional Graphene。
轉(zhuǎn)自《石墨烯雜志》公眾號
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