O método de esfoliação química para a síntese de grafeno éesfoliação em fase líquida.
Este método envolve a utilização de energia para esfoliar grafite a granel num solvente com uma tensão superficial adequada para estabilizar o grafeno resultante.
O solvente é normalmente não aquoso, como a n-metil-2-pirrolidona (NMP), ou pode ser aquoso com a adição de um tensioativo.
A energia para a esfoliação é inicialmente fornecida por sonicação ultrassónica, mas estão a ser cada vez mais utilizadas forças de corte elevadas.
O rendimento deste processo é tipicamente baixo, cerca de alguns por cento, sendo necessária a utilização de centrifugação para obter uma fração significativa de flocos de grafeno de monocamada e de poucas camadas na suspensão final.
Explicação das 3 etapas principais
1. Seleção do solvente
A escolha do solvente é crucial, uma vez que este deve ter a tensão superficial correta para estabilizar os flocos de grafeno.
Os solventes não aquosos, como o NMP, são normalmente utilizados, mas as soluções aquosas também podem ser eficazes se for adicionado um tensioativo para evitar a agregação.
2. Entrada de energia
Inicialmente, a sonicação por corneta ultra-sónica foi o principal método utilizado para fornecer a energia necessária à esfoliação.
Este método envolve a exposição da mistura grafite-solvente a ondas sonoras de alta frequência, que criam bolhas de cavitação que colapsam e geram alta energia localizada, esfoliando assim a grafite em grafeno.
No entanto, as forças de cisalhamento elevadas, como as geradas em misturas de alta velocidade ou em dispositivos microfluídicos, estão a tornar-se mais populares devido ao seu potencial para uma esfoliação mais controlada e eficiente.
3. Aumento do rendimento
Devido ao baixo rendimento do processo de esfoliação, é utilizada a centrifugação para separar os flocos de grafeno monocamada e de poucas camadas desejados do material a granel e dos flocos maiores, de várias camadas.
Este passo é fundamental para obter uma suspensão com uma elevada concentração dos flocos de grafeno pretendidos.
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