石墨烯晶體是一種以sp²雜化連接的碳原子緊密堆積成單層二維蜂窩狀晶格結(jié)構(gòu)的新材料。石墨烯具有優(yōu)異的光學(xué)、電學(xué)、力學(xué)特性,在材料學(xué)、微納加工、能源、生物醫(yī)學(xué)和藥物傳遞等方面具有重要的應(yīng)用前景,被認(rèn)為是一種未來革命性的材料。其石墨烯具有非常好的熱傳導(dǎo)性能。純的無缺陷的單層石墨烯的導(dǎo)熱系數(shù)高達(dá)5300W/mK,是為止導(dǎo)熱系數(shù)最高的碳材料,高于單壁碳納米管(3500W/mK)和多壁碳納米管(3000W/mK)。當(dāng)它作為載體時(shí),導(dǎo)熱系數(shù)也可達(dá)600W/mK。
石墨烯晶體作為一種具有超高表面積和化學(xué)活性的二維納米材料,其保存需要嚴(yán)格避免外界環(huán)境(如氧氣、水汽、光照、機(jī)械損傷等)對其結(jié)構(gòu)和性能的破壞。以下是針對不同形態(tài)石墨烯晶體的保存方法:
一、根據(jù)形態(tài)分類的保存方法
1.固態(tài)石墨烯晶體(如石墨烯薄膜、粉體、塊體)
隔絕氧氣與水汽:
石墨烯的sp²雜化結(jié)構(gòu)在空氣中易被氧化(尤其在高溫或光照下),導(dǎo)致表面產(chǎn)生缺陷(如羥基、羧基),降低電學(xué)和力學(xué)性能。需將其密封于真空干燥器或惰性氣體(如氬氣、氮?dú)猓┍Wo(hù)的容器中,容器內(nèi)可放置干燥劑(如無水氯化鈣、分子篩)吸收殘留水汽。
避免機(jī)械摩擦與擠壓:
石墨烯薄膜(尤其是單層或少數(shù)層)質(zhì)地脆弱,易因摩擦產(chǎn)生破損或褶皺。保存時(shí)需用硬質(zhì)基板(如石英片、硅片)承載,并用透氣但防塵的薄膜覆蓋,單獨(dú)放置于平整的樣品盒中,避免堆疊或碰撞。
低溫避光保存:
長期保存(超過1個(gè)月)時(shí),建議置于**-20℃低溫環(huán)境**(如低溫冰箱),并遠(yuǎn)離強(qiáng)光(尤其是紫外線),防止光照引發(fā)的氧化反應(yīng)或結(jié)構(gòu)降解。
2.液態(tài)分散的石墨烯(如石墨烯溶液、膠體)
防止團(tuán)聚與沉降:
液態(tài)石墨烯易因分散劑失效或溫度變化發(fā)生團(tuán)聚,需密封于棕色玻璃瓶中(避免光照破壞分散劑),并存放于4-25℃的陰涼環(huán)境,定期(每1-2周)輕輕搖晃容器以維持分散穩(wěn)定性。
避免化學(xué)污染:
禁止與強(qiáng)酸、強(qiáng)堿或氧化劑(如雙氧水、高錳酸鉀)接觸,以防石墨烯被腐蝕或氧化;取用后需立即蓋緊瓶塞,防止空氣中的雜質(zhì)(如灰塵、CO?)混入。
3.石墨烯復(fù)合材料(如石墨烯/金屬、石墨烯/聚合物)
針對性防護(hù):
若基體為金屬,需額外注意防銹(如涂抹防銹油或密封于干燥盒);若為聚合物,需避免高溫(防止基體軟化)和有機(jī)溶劑(防止基體溶解),通常室溫干燥保存即可。
二、通用保存原則
環(huán)境控制:
核心是“干燥、無氧、避光、恒溫”。理想保存環(huán)境為:濕度<30%,溫度5-20℃,無強(qiáng)光直射,遠(yuǎn)離火源和腐蝕性氣體(如氯氣、二氧化硫)。
標(biāo)識(shí)與記錄:
所有容器需標(biāo)注石墨烯的類型(如單層/多層)、制備日期、純度及保存條件,便于追溯性能變化;定期(如每月)檢查保存狀態(tài),記錄是否出現(xiàn)氧化(如顏色變深)、團(tuán)聚或破損。
取用規(guī)范:
取用石墨烯晶體時(shí)需佩戴潔凈手套(避免指紋污染)和無塵服,在超凈工作臺(tái)或惰性氣體手套箱中操作,減少與空氣的接觸時(shí)間;單次取用不宜過多,剩余部分立即放回原保存環(huán)境。