CHẾ TẠO VẬT LIỆU GRAPHEN ÍT LỚP TỪ GRAPHIT BẰNG PHƯƠNG PHÁP SIÊU ÂM MẬT ĐỘ CÔNG SUẤT LỚN

jos.hueuni.edu.vn Tập 132, Số 2A, 2023 25 ngoài ra phương pháp này chỉ chế tạo được graphen ở nồng độ thấp [13]. Một phương pháp để khắc phục vấn đề này là sử dụng thêm chất phụ gia hoặc chất hoạt động bề mặt. Lotya và đồng nghiệp [13] đã cho thấy việc kết hợp chất hoạt động bề mặt trong quá trình rung siêu âm giúp tăng năng suất chế tạo, sự ổn định cũng như chất lượng của graphen. Các dung môi như oligothiophene-terminated poly (ethylene glycol), Nmethyl-pyrrolidone và nhiều dung môi khác [14-16], đã được sử dụng để tăng khả năng tách lớp graphen. Nhìn chung, việc sử dụng chất hoạt động bề mặt trong LPE đã chứng minh được hiệu quả về hiệu suất và chất lượng graphen. LPE cũng có thể được thực hiện chỉ với các dung môi như chloroform, 1-propanol và organosilanes [17-19]. Bên cạnh đó việc sử dụng nước cất thay vì dung môi hữu cơ trong quá trình bóc tách graphit thành graphen hiện nay vẫn chưa có nhiều nghiên cứu do phương pháp này đòi hỏi phải sử dụng thiết bị siêu âm mật độ công suất lớn. Tuy nhiên việc sử dụng nước thay vì dung môi giúp tiết kiệm chi phí về nguyên vật liệu và là phương pháp chế tạo graphen thân thiện với môi trường. Vì vậy trong bài báo này, chúng tôi trình bày những kết quả đạt được trong việc sử dụng thiết bị siêu âm mật độ công suất lớn để tách lớp thành công graphit trong nước cất tạo thành vật liệu graphen đa lớp với chất lượng cao. 2 Quy trình thí nghiệm Nguyên liệu graphit được sử dụng trong nghiên cứu được khai thác từ mỏ Yên Thái - Văn Yên - Yên Bái do Công ty Tập đoàn Graphit Việt Nam cung cấp với hàm lượng C là 96%.

Chất hoạt động bề mặt Tween 80 được mua từ Sigma-Aldrich. Thiết bị rung siêu âm mật độ công suất lớn do Trung tâm Ứng dụng và Triển khai Công nghệ - Viện Khoa học Vật liệu thiết kế và chế tạo như hình 1. Thiết bị siêu âm bao gồm 5 đầu rung siêu âm và 1 đầu dò với tần số 40 kHz, mỗi đầu có công suất 40W được lắp vào 6 mặt của bể rung dung tích 120 ml. Dựa trên tổng công suất và thể tích chúng tôi tính được mật độ công suất tối đa của thiết bị là 2000W/lít. Hình 1. Minh họa quy trình tách lớp và thiết bị rung siêu âm được thiết kế