El método de exfoliación química para la síntesis de grafeno esexfoliación en fase líquida.
Este método implica el uso de energía para exfoliar el grafito a granel dentro de un disolvente con la tensión superficial adecuada para estabilizar el grafeno resultante.
El disolvente suele ser no acuoso, como la n-metil-2-pirrolidona (NMP), o puede ser acuoso con la adición de un tensioactivo.
La energía para la exfoliación la proporciona inicialmente la sonicación por ultrasonidos, pero cada vez se utilizan más las fuerzas de cizallamiento elevadas.
El rendimiento de este proceso suele ser bajo, en torno a un pequeño porcentaje, por lo que es necesario recurrir a la centrifugación para obtener una fracción significativa de copos de grafeno monocapa y de pocas capas en la suspensión final.
Explicación de los 3 pasos clave
1. Selección del disolvente
La elección del disolvente es crucial, ya que debe tener la tensión superficial adecuada para estabilizar los copos de grafeno.
Normalmente se utilizan disolventes no acuosos como el NMP, pero las soluciones acuosas también pueden ser eficaces si se añade un tensioactivo para evitar la agregación.
2. Entrada de energía
Inicialmente, la sonicación por ultrasonidos era el principal método utilizado para proporcionar la energía necesaria para la exfoliación.
Este método consiste en exponer la mezcla de grafito y disolvente a ondas sonoras de alta frecuencia, que crean burbujas de cavitación que se colapsan y generan alta energía localizada, exfoliando así el grafito hasta convertirlo en grafeno.
Sin embargo, las fuerzas de cizallamiento elevadas, como las generadas en la mezcla a alta velocidad o en dispositivos microfluídicos, son cada vez más populares debido a su potencial para una exfoliación más controlada y eficiente.
3. Aumento del rendimiento
Debido al bajo rendimiento del proceso de exfoliación, se emplea la centrifugación para separar los copos de grafeno monocapa y de pocas capas deseados del material a granel y de los copos multicapa de mayor tamaño.
Este paso es fundamental para obtener una suspensión con una alta concentración de los copos de grafeno deseados.
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