Nghiên cứu chế tạo vật liệu graphene từ graphite bằng thiết bị siêu âm mật độ công suất lớn liên hoàn

Abstract

In this paper, a method for exfoliating graphite into graphene using a continuous high-power ultrasonic device with a frequency of 40 kHz and a power density of up to 2.2 kW/l was presented. Graphene from graphite in distilled water and Tween-80 after 1 - 5 hours of ultrasonic treatment was fabricated successfully. FESEM and TEM surface morphology surveys showed that the obtained graphene had uniformity and a thickness of approximately 9 nm. Raman spectroscopy results indicated the presence of characteristic peaks of graphene. ZetaSizer analysis revealed that the graphene had a size distribution ranging from 80 nm to 3 μm, with a peak around 450 nm. Energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDX) analysis showed that after 5 hours of sonication, the intensity of the (002) peak of the graphene decreased and the width of the (002) peak broadened. These results confirm the effectiveness of the continuous ultrasonic device in fabricating graphene from graphite.

Tóm tắt

Phương pháp bóc tách graphite thành graphene bằng thiết bị siêu âm mật độ công suất lớn liên hoàn với tần số 40 kHz và mật độ công suất lên đến 2,2 kW/l được trình bày trong bài viết. Graphene được chế tạo thành công từ graphite trong chất lỏng là nước cất và Tween-80 với thời gian khảo sát từ 1 giờ đến 5 giờ siêu âm. Kết quả khảo sát hình thái học bề mặt FESEM và TEM cho thấy graphene thu được có sự đồng đều và độ dày khoảng 9 nm. Kết quả khảo sát phổ Raman có thấy sự xuất hiện của các đỉnh đặc trưng của graphene chế tạo được. Phân tích ZetaSizer cho thấy graphene có phổ phân bố kích thước từ 80 nm đến 3 μm với cực đại khoảng 450 nm. Kết quả phân tích EDX cho thấy, sau thời gian rung siêu âm 5 giờ, vật liệu graphene có cường độ đỉnh (002) giảm và độ rộng của đỉnh (002) mở rộng.  Những kết quả này đã khẳng định hiệu quả của thiết bị siêu âm liên hoàn trong chế tạo vật liệu graphene từ nguyên liệu graphite.