學位論文
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Item 界面活性劑對電化學/機械複合剝離製程之石墨烯產率與品質影響(2016) 陳姿穎; Chen, Zi-Ying本研究結合液相剝離法中的電化學剝離法與剪切剝離法(Shear exfoliation)，另外輔以界面活性劑的添加，企圖以此製程技術提升產率，期望解決電化學剝離法無法連續性生產的缺點。傳統電化學剝離法多是以塊狀、棒狀、箔片狀石墨作為研究材料，一旦電解剝離完後，其剩下非石墨烯之產物(細小石墨微粒)無法再反覆剝離成為石墨烯，只能丟棄造成浪費或另尋其他用途。然而，本研究所提出的實驗方法可以連續性生產，而且以較低成本之天然石墨顆粒為剝離原料，非石墨烯之產物也能夠重複剝離。本研究整合兩種技術，在剪切高速剝離處理前，以施加電壓進行電化學離子插層處理，增加石墨層與層間距離而使剪切剝離較為容易，以獲得較大尺寸的石墨烯薄片，藉由上述的複合方式來達到提升產率與品質之目標。本研究透過X光粉末繞射儀(XRD)分析樣品結晶，判斷是否為石墨烯，再輔以拉曼光譜分析儀(Raman spectroscope)確認樣品有無缺陷，另以化學分析影像能譜儀(ESCA)判別氧碳值，另藉由掃描式電子顯微鏡(SEM)、穿透式電子顯微鏡(TEM)及原子力顯微鏡(AFM)等儀器設備，評估石墨烯片的大小、表面形貌及厚度均勻性。本研究成功藉由此製程製備石墨烯片，具有低成本與高產量的優勢，期許未來可應用於導電漿料、透明導電層、超級電容或鋰電池等開發。本研究藉由整合電化學插層法、剪切剝離法與複合式界面活性劑的使用，成功將石墨粉剝離為石墨烯，剝離後石墨烯的氧碳比值(O/C)提升至2.39，經過後處理之氧碳比值降為1.37，接近初始石墨粉氧碳比1.02，剝離後經酒精清洗的石墨烯缺陷程度ID/IG為0.899，再經過高溫處理的缺陷程度為0.630，亦較近於初始材料石墨粉之缺陷程度0.604，剝離後石墨烯層數多為2奈米，經兩次反覆實驗後，寡層石墨烯的整體產率為72.48 %，意為投入10克石墨粉，可獲得7.248克之寡層石墨烯。