石墨烯分散液制备与稳定性提升实战课程

📚 共计 30 章节

石墨烯概述

结构、性质（电学、热学、力学、光学）及在复合材料、能源、电子等领域的应用前景。

分散液制备基础

分散液定义、组成（溶剂、溶质、分散剂），关键性能指标：浓度、稳定性、分散均匀性。

石墨烯原料选择

机械剥离、CVD、氧化还原法、液相剥离特性对比，根据应用场景选择原料。

溶剂选择策略

水、NMP、DMF、乙醇等溶解度参数、表面张力、沸点影响，绿色溶剂选择。

溶剂绿色化学

分散剂的作用机理

表面活性剂(SDS/SDBS/CTAB)、聚合物(PVP/PVA/PEG)吸附机制，空间位阻与静电排斥。

超声分散技术

功率、频率、时间、温度影响，探头选择与维护，避免过度超声破坏结构。

高剪切分散技术

高剪切均质机原理、操作参数（转速、间隙、时间），与超声对比及组合策略。

球磨分散技术

行星式球磨机原理、球料比、球径、转速、时间，干法与湿法适用场景。

微流控分散技术

微流控芯片设计、通道尺寸、流速控制，优势与局限性。

分散液浓度控制

浓度梯度设计、浓缩与稀释方法，高浓度分散液挑战与解决方案。

石墨烯表面官能团与pH关系，Zeta电位测量，最佳pH范围确定。

界面电化学

离子强度与电解质

盐类对双电层影响，临界聚沉浓度(CCC)测定，控制离子强度提升稳定性。

温度稳定性

高温/低温影响，热循环测试方法，温度稳定剂添加。

紫外光照射影响，光降解机理，光稳定剂筛选。

离心分离与分级

离心速度、时间对片层尺寸分级影响，去除大颗粒与未剥离石墨。

过滤与纯化

膜过滤(微滤/超滤)、透析、渗析，去除多余分散剂与副产物。

冷冻干燥与再分散

预冻温度、真空度、升温速率，冻干粉再分散性评估。

喷雾干燥技术

原理、进料浓度、进/出风温度对粉体形貌影响，再分散性优化。

表征方法(一)

紫外-可见光谱(UV-Vis)定量，拉曼光谱(Raman)评估结构缺陷。

表征方法(二)

动态光散射(DLS)测量粒径与分布，Zeta电位分析稳定性。

表征方法(三)

透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)观察形貌，原子力显微镜(AFM)测厚。

表征方法(四)

热重分析(TGA)、差示扫描量热(DSC)评估热稳定性与组分含量。

稳定性加速测试

静置沉降、离心加速、高温加速、循环冻融，建立稳定性预测模型。

稳定性提升策略(一)

表面化学修饰：共价键修饰(氧化/胺化/磺化)与非共价修饰(π-π堆积/氢键)。

稳定性提升策略(二)

聚合物包覆：原位聚合、接枝聚合、层层自组装技术。

稳定性提升策略(三)

无机纳米颗粒复合：SiO₂、TiO₂、Al₂O₃等协同效应。

稳定性提升策略(四)

离子液体辅助分散：种类、浓度影响，回收与再利用。

规模化制备工艺

实验室到中试放大策略，连续流工艺设计，批次一致性控制。

质量控制与标准

行业标准(ISO/IEC)，质量检测流程，常见问题与解决方案。

应用案例与展望

导电油墨、导热膏、涂料、电池电极、传感器等案例，未来趋势。