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石墨烯

石墨烯是一种从天然鳞片石墨中剥离得到的单层碳原子面材料,厚度0.335nm。其特殊的SP2杂化结构,从而具有优异的机械性能,力学性能和电学性能等特性。本公司采用物理法在溶液中将天然鳞片石墨彻底剥离,经过分离后,得到了高质量高纯度的石墨烯,厚度3~5nm,5~10层。石墨烯的宏观和微观形貌和晶形结构如图1~5所示。

图1  物理法石墨烯宏观形貌(2000倍)

 

图2  物理法石墨烯宏观形貌(10000倍)

 

图3  物理法石墨烯微观形貌(150000倍)

     图4  物理法石墨烯微观形貌(300000倍)

 

图5  石墨烯微观形貌和晶型(TEM)

 

由图1和2可知,从宏观来看,得到的石墨烯片径和厚度分布非常均匀,片径集中在2~5μm,并没有特别厚的石墨烯。由图3和图4可以看出,石墨烯的厚度很薄,片层之间都已经被彻底剥离。由图5可以清楚观察到石墨烯在厚度3~5nm左右,6~8层。透射电镜的衍射图看到,它仍然非常好的保持了石墨的六元环晶体结构。上述检测证明本公司生产的石墨烯层数少,晶体结构完整,几乎不含氧元素,其优点具体如下:

(1)优异的导电性和导热性:常温下子迁移率超过15000 cm2/V•s,电阻率仅0.02-0.03微欧姆/米,是最好的电子导体;导热系数5300 W/m•K,最好的导热体。

(2)优异的化学稳定性:除了强氧化剂之外,几乎不与任何物质反应,包括各种有机溶剂;热稳定性非常好,高温不氧化不蠕变,低温不脆化;

(3)优异的机械性能:石墨烯比钻石还坚硬,强度高达6×107Nm/kg;

(4)巨大的比表面积和低的密度:理论上石墨烯的比表面积高达2630m2/g;可以广泛应用于催化剂领域;密度低(2.1~2.2g/cm3),相同体积下重量轻;

(5)价格低廉,远远低于目前市场上石墨烯和氧化石墨烯。本公司在生产过程,注重石墨烯的分散性和均匀性,同时适当的表面改性可以使其均匀分散于任何溶剂中,与下游用户的使用实现无缝对接;

(6)可以直接应用于锂电池负极材料,由于其巨大的比表面积,其理论容量不再是传统石墨的372mAh/g,其甚至可以超过1700mAh/g。与化学法制备石墨烯相比较,本公司生产的石墨烯中完全不含有氧元素,所以首次充放电,不需要额外的电荷来还原氧原子,不可逆容量损失较少,首次充放电效率超过87%。

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