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構的新材料。石墨烯具有優異的光學、電學、力學特性,在材料學、微納加工、能源、生物醫學和藥物傳遞等方面具有重要的應用前景,被認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性能。純的無缺陷的單層石墨烯的導熱系數高達5300W/mK,是為止導熱系數最高的碳材料,高于單壁碳納米管(3500W/mK)和多壁碳納米管(3000W/mK)。當它作為載體時,導熱系數也可達600W/mK。
石墨烯晶體作為一種具有超高表面積和化學活性的二維納米材料,其保存需要嚴格避免外界環境(如氧氣、水汽、光照、機械損傷等)對其結構和性能的破壞。以下是針對不同形態石墨烯晶體的保存方法:
一、根據形態分類的保存方法
1.固態石墨烯晶體(如石墨烯薄膜、粉體、塊體)
隔絕氧氣與水汽:
石墨烯的sp²雜化結構在空氣中易被氧化(尤其在高溫或光照下),導致表面產生缺陷(如羥基、羧基),降低電學和力學性能。需將其密封于真空干燥器或惰性氣體(如氬氣、氮氣)保護的容器中,容器內可放置干燥劑(如無水氯化鈣、分子篩)吸收殘留水汽。
避免機械摩擦與擠壓:
石墨烯薄膜(尤其是單層或少數層)質地脆弱,易因摩擦產生破損或褶皺。保存時需用硬質基板(如石英片、硅片)承載,并用透氣但防塵的薄膜覆蓋,單獨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個月)時,建議置于**-20℃低溫環境**(如低溫冰箱),并遠離強光(尤其是紫外線),防止光照引發的氧化反應或結構降解。
2.液態分散的石墨烯(如石墨烯溶液、膠體)
防止團聚與沉降:
液態石墨烯易因分散劑失效或溫度變化發生團聚,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℃的陰涼環境,定期(每1-2周)輕輕搖晃容器以維持分散穩定性。
避免化學污染:
禁止與強酸、強堿或氧化劑(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(如灰塵、CO?)混入。
3.石墨烯復合材料(如石墨烯/金屬、石墨烯/聚合物)
針對性防護:
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
環境控制:
核心是“干燥、無氧、避光、恒溫”。理想保存環境為:濕度<30%,溫度5-20℃,無強光直射,遠離火源和腐蝕性氣體(如氯氣、二氧化硫)。
標識與記錄:
所有容器需標注石墨烯的類型(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,記錄是否出現氧化(如顏色變深)、團聚或破損。
取用規范:
取用石墨烯晶體時需佩戴潔凈手套(避免指紋污染)和無塵服,在超凈工作臺或惰性氣體手套箱中操作,減少與空氣的接觸時間;單次取用不宜過多,剩余部分立即放回原保存環境。