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1.2.5 氧化铝模板

Bachmatiuk等介绍了一条使用氧化铝和二氧化钛纳米粉末作为生长模板,通过用乙醇作碳源的热CVD法制备具有三维纳米结构、石墨烯包覆的氧化物纳米粉末的廉价且可规模化的路线。

将数克氧化物纳米粉末(Al 2 O 3 、TiO 2 、MgO)模板放在一个陶瓷坩埚里,然后将坩埚放在一个水平管式炉的中央,在炉子加热到775℃的过程中持续通入氩气(流量为200 mL·min -1 )。达到775℃之后,打开另一个阀门以通入另一股充满乙醇的氩气(流速为600 mL·min -1 的氩气在液态乙醇中鼓泡)。反应持续1h,之后关掉氩气/乙醇混合气流并在继续通入纯净氩气气流(200 mL·min -1 )下自然冷却到室温。在此过程中,氧化物纳米粒子表面形成了石墨片层。降到室温后,取出产物并做大量表征。就石墨层包覆的MgO纳米粒子来说,将一些材料用稀盐酸(5 mol·L -1 )处理来溶解掉Al 2 O 3 以留下中空的石墨壳。用盐酸处理后,再把材料用去离子水彻底冲洗,之后将材料自然烘干,即可得到最终产品。详细的TEM探究表明这种在纳米粒子表面的层状材料具有0.3~0.4nm的层间距,这是典型的少层石墨烯包覆结构(图1-41)。

图1-41 石墨烯包覆的氧化物纳米粒子的TEM图

(a)氧化铝;(b)二氧化钛;(c)氧化镁;(d)除去氧化镁后的碳壳

对该样品也进行了拉曼表征,基本上, I D / I G 比值在1.3~2之间,表明该石墨烯材料是具有缺陷的,这可能是相对较多地带有悬挂键的边缘导致的。使用氧化物代替金属作CVD的模板,可以避免在石墨烯中残留非碳杂质。但是,模板的化学蚀刻并不是一个绿色环保的合成过程。 j4g8Ksu1y8KZu0VdmzGb3dd8XJYkQ6+mDr9p2i2nJDOpfQhVaPRxCno5ohuXOsv9

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