石墨烯晶体是一种以sp²杂化连接的碳原子紧密堆积成单层二维蜂窝状晶格结构的新材料。石墨烯具有优异的光学、电学、力学特性,在材料学、微纳加工、能源、生物医学和药物传递等方面具有重要的应用前景,被认为是一种未来革命性的材料。其石墨烯具有非常好的热传导性能。纯的无缺陷的单层石墨烯的导热系数高达5300W/mK,是为止导热系数最高的碳材料,高于单壁碳纳米管(3500W/mK)和多壁碳纳米管(3000W/mK)。当它作为载体时,导热系数也可达600W/mK。
石墨烯晶体作为一种具有超高表面积和化学活性的二维纳米材料,其保存需要严格避免外界环境(如氧气、水汽、光照、机械损伤等)对其结构和性能的破坏。以下是针对不同形态石墨烯晶体的保存方法:
一、根据形态分类的保存方法
1.固态石墨烯晶体(如石墨烯薄膜、粉体、块体)
隔绝氧气与水汽:
石墨烯的sp²杂化结构在空气中易被氧化(尤其在高温或光照下),导致表面产生缺陷(如羟基、羧基),降低电学和力学性能。需将其密封于真空干燥器或惰性气体(如氩气、氮气)保护的容器中,容器内可放置干燥剂(如无水氯化钙、分子筛)吸收残留水汽。
避免机械摩擦与挤压:
石墨烯薄膜(尤其是单层或少数层)质地脆弱,易因摩擦产生破损或褶皱。保存时需用硬质基板(如石英片、硅片)承载,并用透气但防尘的薄膜覆盖,单独放置于平整的样品盒中,避免堆叠或碰撞。
低温避光保存:
长期保存(超过1个月)时,建议置于**-20℃低温环境**(如低温冰箱),并远离强光(尤其是紫外线),防止光照引发的氧化反应或结构降解。
2.液态分散的石墨烯(如石墨烯溶液、胶体)
防止团聚与沉降:
液态石墨烯易因分散剂失效或温度变化发生团聚,需密封于棕色玻璃瓶中(避免光照破坏分散剂),并存放于4-25℃的阴凉环境,定期(每1-2周)轻轻摇晃容器以维持分散稳定性。
避免化学污染:
禁止与强酸、强碱或氧化剂(如双氧水、高锰酸钾)接触,以防石墨烯被腐蚀或氧化;取用后需立即盖紧瓶塞,防止空气中的杂质(如灰尘、CO₂)混入。
3.石墨烯复合材料(如石墨烯/金属、石墨烯/聚合物)
针对性防护:
若基体为金属,需额外注意防锈(如涂抹防锈油或密封于干燥盒);若为聚合物,需避免高温(防止基体软化)和有机溶剂(防止基体溶解),通常室温干燥保存即可。
二、通用保存原则
环境控制:
核心是“干燥、无氧、避光、恒温”。理想保存环境为:湿度<30%,温度5-20℃,无强光直射,远离火源和腐蚀性气体(如氯气、二氧化硫)。
标识与记录:
所有容器需标注石墨烯的类型(如单层/多层)、制备日期、纯度及保存条件,便于追溯性能变化;定期(如每月)检查保存状态,记录是否出现氧化(如颜色变深)、团聚或破损。
取用规范:
取用石墨烯晶体时需佩戴洁净手套(避免指纹污染)和无尘服,在超净工作台或惰性气体手套箱中操作,减少与空气的接触时间;单次取用不宜过多,剩余部分立即放回原保存环境。