目前，研究人員正在高度關注有效3D石墨烯的發展，適用于儲能和環境純化領域。但是，在商業化之前，有必要開發一種方法可以大規模生產此類材料并實現良好的控制其結構和化學性質。為了這個目標，這里，在過熱液體-蒸汽界面處通過自組裝石墨烯片，可以生產大尺度（4英寸晶圓）3D石墨烯網絡。通過控制汽化速率，基材的表面溫度和排出膠體數量，可以調控多孔網絡的結構形態。此外，通過對微滴行為的高速可視化和廣泛的熱分析，揭示了其背后的關鍵機制。這種自組裝的3D石墨烯具有出色的電氣和機械性能，該方法可以直接用于石墨烯基材料的批量生產。
Figure 1. ABM過程的原理示意圖，以及BLG和STG的區別。（a）STG和ABM誘導的界面現象。（b）通過定期噴灑STG的生長。（c）STG結構生長的SEM圖。 BLG和STG的（d-e）SEM圖像。
Figure 2. STG的結構分析。（a）STG的分級結構的示意圖。 STG的高分辨率SEM圖像（b-c）頂視圖和（d和e）截面圖。STG的（f-h）TEM和（i）高分辨率TEM圖像。（j）BLG和STG的N2等溫線。（k）通過DFT方法計算的STG的PSD。
Figure 3. STG形成和熱分析的標準。影響STG形成的因素，包括目標表面的溫度以及在給定時間段內排出的膠體數量，如圖（a）所示。（b）rGO片自組裝機制。（c）微滴汽化供應和汽化熱通量的熱模擬。（d）基板的溫度情況。（e）評估STG形成的實驗條件。
Figure 4. STG的化學表征。（a）XRD光譜。（b）XPS光譜。（c）高分辨率C 1s XPS光譜。（d）XPS總譜獲得的化學成分。（e）由C 1s XPS光譜計算得出的鍵濃度。
該研究工作由韓國仁川國立大學Ho Seon Ahn課題組于2021年發表在ACS Nano期刊上。原文：Advanced Boiling−A Scalable Strategy for Self-Assembled Three-Dimensional Graphene。
轉自《石墨烯雜志》公眾號
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