CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN
1.3. Tổng quan về vật liệu graphene
1.3.2. Các phương pháp tổng hợp graphene
Việc chế tạo được graphene bằng kỹ thuật bóc táchcơ học đãthu hút được sự quan tâm nghiên cứu đặc biệt, đồng thời xác định và mở ra tiềm năng phát triển to lớn của graphene. Tuy nhiên, phương pháp này không thể áp dụng cho hầu hết các ứng dụng địi hỏi sốlượng lớn graphene, do đó cần phải có một sốquy trình thay thế để sản xuất graphene quy mơ lớn và phân phối rộng rãi nó. Trong những năm gần đây, một số công nghệ thay thế đã được phát triển để sản xuất graphene bao gồm:
a) Phương pháp cắt vi cơ (micromechanical cleavage): phương pháp này tách graphite thành những miếng mỏng bằng cách nạo hoặc chà graphite vào một mặt phẳng khác, từ đó có thể gỡ những miếng graphite với độ dày khoảng 100 nguyên tử.
b) Phương pháp sử dụng băng keo: Phương pháp này sử dụng băng keo để
tách các lớp graphite thành graphene. Tấm graphite được gắn lên một miếng băng keo đặc biệt, dán hai đầu lại với nhau, rồi mở băng keo ra. Cứ làm như vậy nhiều lần cho đến khi miếng graphite trở nên thật mỏng. Qua đó, mảnh graphite được tách ra từng lớp một, ngày càng mỏng, sau đó chúng được hịa vào acetone. Trong hỗn hợp thu được có cả những đơn lớp carbon chỉ dày một nguyên tử. Phương pháp này được Geim và các cộng sự sử dụng để tạo ra graphene vào năm 2004 [22].
c) Phương pháp bóc tách pha lỏng: Trong khi các phương pháp đã nêu ở trên
dùng để tạo graphene trong mơi trường chân khơng hoặc mơi trường khí trơ.Phương pháp này có thể sử dụng năng lượng hóa học để tách các lớp graphene từ graphite.
Q trình bóc tách pha lỏng bao gồm ba bước: phân tán graphite trong dung mơi, bóc tách và lọc lấy sản phẩm.
Nhìn chung,các phương pháp này sử dụng năng lượng cơ học, năng lượng hóa học để tách các tấm graphite có độ tinh khiết cao thành các lớp graphene riêng lẻ. Chúng có ưu điểm là chế tạo đơn giản, rẻ tiền và không cần các thiết bị đặc biệt. Tuy nhiên, nhược điểm của chúng là chất lượng màng không đồng đều, độ lặp lại thấp, khơng thể chế tạo với số lượng lớn và khó khống chế [125].
d) Phương pháp lắng đọng pha hơi hóa học (CVD): Lắng đọng pha hơi hóa
học là quátrình sử dụng để lắng đọng và phát triển màng mỏng, tinh thể từ các tiền chất dạng rắn, lỏng, khí của nhiều loại vật liệu. Có nhiều loại CVD khác nhau như lắng đọng pha hơi nhiệt hóa học, lắng đọng pha hơi hóa học tăng cường plasma, … [125].
e) Phương pháp Epitaxy chùm phân tử: là phương pháp sử dụng năng lượng của chùm phân tử tạo ra hơi carbon và lắng đọng chúng trên đơn tinh thể trong chân không siêu cao. Đây là một phương pháp đầy hứa hẹn dùng để chế tạo graphene với độ tinh khiết cao trên nhiều loại đế khác nhau. Graphene chế tạo theo phương pháp này phù hợp cho các thiết bị có yêu cầu cao về chất lượng và độ tinh khiết [125].