ग्राफीन उत्पादन विधि

1, यांत्रिक स्ट्रिपिंग विधि
मैकेनिकल स्ट्रिपिंग विधि वस्तुओं और ग्राफीन के बीच घर्षण और सापेक्ष गति का उपयोग करके ग्राफीन की पतली परत वाली सामग्री प्राप्त करने की एक विधि है। विधि को संचालित करना सरल है, और प्राप्त ग्राफीन आमतौर पर एक पूर्ण क्रिस्टल संरचना रखता है। 2004 में, दो ब्रिटिश वैज्ञानिकों ने ग्राफीन प्राप्त करने के लिए प्राकृतिक ग्रेफाइट परत को परत दर परत छीलने के लिए पारदर्शी टेप का उपयोग किया, जिसे यांत्रिक स्ट्रिपिंग विधि के रूप में भी वर्गीकृत किया गया था। इस पद्धति को एक समय अप्रभावी और बड़े पैमाने पर उत्पादन में असमर्थ माना जाता था।
हाल के वर्षों में, उद्योग ने ग्राफीन के उत्पादन के तरीकों में बहुत सारे अनुसंधान और विकास नवाचार किए हैं। वर्तमान में, ज़ियामेन, गुआंग्डोंग और अन्य प्रांतों और शहरों में कई कंपनियों ने कम लागत और उच्च गुणवत्ता के साथ औद्योगिक रूप से ग्राफीन का उत्पादन करने के लिए यांत्रिक स्ट्रिपिंग विधि का उपयोग करके कम लागत वाले बड़े पैमाने पर ग्राफीन की तैयारी की उत्पादन बाधा को दूर कर लिया है।

2. रेडॉक्स विधि
ऑक्सीकरण-कमी विधि में सल्फ्यूरिक एसिड और नाइट्रिक एसिड जैसे रासायनिक अभिकर्मकों और पोटेशियम परमैंगनेट और हाइड्रोजन पेरोक्साइड जैसे ऑक्सीडेंट का उपयोग करके प्राकृतिक ग्रेफाइट को ऑक्सीकरण करना, ग्रेफाइट परतों के बीच अंतर बढ़ाना और ग्रेफाइटऑक्साइड तैयार करने के लिए ग्रेफाइट परतों के बीच ऑक्साइड डालना है। फिर, अभिकारक को पानी से धोया जाता है, और ग्रेफाइट ऑक्साइड पाउडर तैयार करने के लिए धुले हुए ठोस को कम तापमान पर सुखाया जाता है। ग्रेफीन ऑक्साइड को भौतिक छीलने और उच्च तापमान विस्तार द्वारा ग्रेफाइट ऑक्साइड पाउडर को छीलकर तैयार किया गया था। अंत में, ग्राफीन (आरजीओ) प्राप्त करने के लिए ग्राफीन ऑक्साइड को रासायनिक विधि द्वारा कम किया गया। यह विधि संचालित करने में सरल है, इसमें उपज अधिक है, लेकिन उत्पाद की गुणवत्ता कम है [13]। ऑक्सीकरण-कमी विधि में सल्फ्यूरिक एसिड और नाइट्रिक एसिड जैसे मजबूत एसिड का उपयोग किया जाता है, जो खतरनाक है और सफाई के लिए बहुत अधिक पानी की आवश्यकता होती है, जो बहुत बड़ा पर्यावरण प्रदूषण लाता है।

रेडॉक्स विधि द्वारा तैयार ग्राफीन में समृद्ध ऑक्सीजन युक्त कार्यात्मक समूह होते हैं और इसे संशोधित करना आसान होता है। हालांकि, ग्राफीन ऑक्साइड को कम करते समय, कमी के बाद ग्राफीन की ऑक्सीजन सामग्री को नियंत्रित करना मुश्किल होता है, और सूर्य के प्रभाव, गाड़ी में उच्च तापमान और अन्य बाहरी कारकों के तहत ग्राफीन ऑक्साइड लगातार कम हो जाएगा, इसलिए ग्राफीन उत्पादों की गुणवत्ता रेडॉक्स विधि द्वारा उत्पादित उत्पाद अक्सर बैच-दर-बैच असंगत होता है, जिससे गुणवत्ता को नियंत्रित करना मुश्किल हो जाता है।
वर्तमान में, बहुत से लोग ग्रेफाइट ऑक्साइड, ग्राफीन ऑक्साइड और अपचित ग्राफीन ऑक्साइड की अवधारणाओं को भ्रमित करते हैं। ग्रेफाइट ऑक्साइड भूरे रंग का होता है और ग्रेफाइट और ऑक्साइड का एक बहुलक है। ग्राफीन ऑक्साइड एक ऐसा उत्पाद है जो ग्रेफाइट ऑक्साइड को एक परत, एक दोहरी परत या एक ऑलिगो परत में छीलकर प्राप्त किया जाता है, और इसमें बड़ी संख्या में ऑक्सीजन युक्त समूह होते हैं, इसलिए ग्राफीन ऑक्साइड गैर-प्रवाहकीय होता है और इसमें सक्रिय गुण होते हैं, जो लगातार कम होते रहेंगे और उपयोग के दौरान, विशेष रूप से उच्च तापमान सामग्री प्रसंस्करण के दौरान, सल्फर डाइऑक्साइड जैसी गैसें छोड़ते हैं। ग्राफीन ऑक्साइड को कम करने के बाद के उत्पाद को ग्राफीन (कम ग्राफीन ऑक्साइड) कहा जा सकता है।

3. (सिलिकॉन कार्बाइड) SiC एपिटैक्सियल विधि
SiC एपिटैक्सियल विधि सामग्री से दूर सिलिकॉन परमाणुओं को उर्ध्वपातित करना और अल्ट्रा-हाई वैक्यूम और उच्च तापमान वातावरण में स्व-संयोजन द्वारा शेष C परमाणुओं का पुनर्निर्माण करना है, इस प्रकार SiC सब्सट्रेट पर आधारित ग्राफीन प्राप्त करना है। इस विधि से उच्च गुणवत्ता वाला ग्राफीन प्राप्त किया जा सकता है, लेकिन इस विधि के लिए उच्च उपकरण की आवश्यकता होती है।