目前，研究人员正在高度关注有效3D石墨烯的发展，适用于储能和环境纯化领域。但是，在商业化之前，有必要开发一种方法可以大规模生产此类材料并实现良好的控制其结构和化学性质。为了这个目标，这里，在过热液体-蒸汽界面处通过自组装石墨烯片，可以生产大尺度（4英寸晶圆）3D石墨烯网络。通过控制汽化速率，基材的表面温度和排出胶体数量，可以调控多孔网络的结构形态。此外，通过对微滴行为的高速可视化和广泛的热分析，揭示了其背后的关键机制。这种自组装的3D石墨烯具有出色的电气和机械性能，该方法可以直接用于石墨烯基材料的批量生产。
 
 
Figure 1. ABM过程的原理示意图，以及BLG和STG的区别。（a）STG和ABM诱导的界面现象。（b）通过定期喷洒STG的生长。（c）STG结构生长的SEM图。 BLG和STG的（d-e）SEM图像。
 
  
Figure 2. STG的结构分析。（a）STG的分级结构的示意图。 STG的高分辨率SEM图像（b-c）顶视图和（d和e）截面图。STG的（f-h）TEM和（i）高分辨率TEM图像。（j）BLG和STG的N2等温线。（k）通过DFT方法计算的STG的PSD。
 
  
Figure 3. STG形成和热分析的标准。影响STG形成的因素，包括目标表面的温度以及在给定时间段内排出的胶体数量，如图（a）所示。（b）rGO片自组装机制。（c）微滴汽化供应和汽化热通量的热模拟。（d）基板的温度情况。（e）评估STG形成的实验条件。
 
 
Figure 4. STG的化学表征。（a）XRD光谱。（b）XPS光谱。（c）高分辨率C 1s XPS光谱。（d）XPS总谱获得的化学成分。（e）由C 1s XPS光谱计算得出的键浓度。
  
        该研究工作由韩国仁川国立大学Ho Seon Ahn课题组于2021年发表在ACS Nano期刊上。原文：Advanced Boiling−A Scalable Strategy for Self-Assembled Three-Dimensional Graphene。

转自《石墨烯杂志》公众号