Hoopeta Hoʻopaʻa Wiwoʻole, Ola Loa: Ka ʻOihana Graphene Hoʻonui i nā Pākeke Lithium

```html ຜູ້ຂຽນ: In Hyuk Son Jong Hwan Park Seongyong Park Kwangjin Park Sangil Han Jaeho Shin Seok-Gwang Doo Yunil Hwang Hyuk Chang Jang Wook Choi ບົດຄັດຫຍໍ້ ການປັບປຸງຄຸນນະພາບໜຶ່ງໂດຍບໍ່ໄດ້ເສຍສະລະຄຸນນະພາບອື່ນແມ່ນສິ່ງທ້າທາຍສໍາລັບແບັດເຕີຣີລິທຽມໄອອອນເນື່ອງຈາກລັກສະນະການແລກປ່ຽນລະຫວ່າງຕົວກໍານົດຄ່າຫຼັກ. ຢູ່ທີ່ນີ້, ພວກເຮົາຍັງລາຍງານກ່ຽວກັບຂະບວນການເຄມີ vapor deposition (CVD) ເພື່ອປູກການປະກອບກຣາຟີນ-ຊິລິກາ, ເຊິ່ງເອີ້ນວ່າ graphene ball. ໂຄງສ້າງສາມມິຕິທີ່ເປັນຊັ້ນຂອງມັນທີ່ມີສູນກາງຂອງ nanoparticle oxide ຊິລິກອນ, ອະນຸຍ A. 1% ຂອງ graphene ball ຖືກເຄືອບຢ່າງເປັນເອກະພາບໃສ່ cathode ຂອງຊັ້ນ nickel-rich ໂດຍໃຊ້ Nobilta milling ທີ່ສາມາດປັບຂະໜາດໄດ້. ການເຄືອບ graphene-ball ໄດ້ປັບປຸງຊີວິດການນໍາໃຊ້ແລະຄວາມສາມາດໃນການສາກໄຟໄວໂດຍການສະກັດກັ້ນການປະຕິກິລິยาຂ້າງຄຽງທີ່ເປັນອັນຕະລາຍແລະສະໜອງເສັ້ນທາງການນໍາໄຟຟ້າທີ່ມີປະສິດທິພາບ. Graphene ball ຕົວມັນເອງຍັງເຮັດຫນ້າທີ່ເປັນວັດສະດຸ anode ດ້ວຍຄວາມອາດສາມາດສະເພາະສູງ 716.2 mAh g−1. Full-cell ທີ່ປະກອບມີ graphene balls ໄດ້ເພີ່ມຄວາມໜາແໜ້ນຂອງພະລັງງານປະລິມານຂຶ້ນ 27.6% ເມື່ອທຽບກັບ cell ຄວບຄຸມທີ່ບໍ່ມີ graphene balls, ສະແດງໃຫ້ເຫັນຄວາມເປັນໄປໄດ້ທີ່ຈະໄດ້ຮັບ 800 Wh L−1 ໃນການຕັ້ງຄ່າ cell ການຄ້າ, ພ້ອມກັບຄວາມສາມາດໃນການນໍາໃຊ້ສູງ 78.6% retention ຫຼັງຈາກ 500 cycles ທີ່ 5C ແລະ 60 °C. ບົດນໍາ ການພັດທະນາແບັດເຕີຣີລິທຽມໄອອອນ (LIBs) ຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງໄດ້ເຮັດໃຫ້ເກີດການປັບປຸງຢ່າງໂດດເດັ່ນໃນດ້ານຕ່າງໆຂອງການດໍາເນີນງານ, ລວມທັງຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງພະລັງງານ, ຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງພະລັງງານ, ຊີວິດການນໍາໃຊ້, ແລະຄວາມປອດໄພ. ໃນປັດຈຸບັນ, ອຸປະກອນ IT ທີ່ເຄື່ອນທີ່ກວມເອົາສ່ວນໃຫຍ່ຂອງການນໍາໃຊ້ LIB, ບ່ອນທີ່ຂໍ້ມູນຈໍາເພາະການດໍາເນີນງານຂອງ LIB ທີ່ທັນສະໄຫມທີ່ສຸດແມ່ນພໍໃຈສ່ວນໃຫຍ່ , , . ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ຍ້ອນວ່າລົດຍົນໄຟຟ້າ (EVs) ໄດ້ເຈາະຕະຫຼາດ LIB, ຄຸນນະພາບໄຟຟ້າທີ່ສໍາຄັນໄດ້ກໍານົດມາດຕະຖານທີ່ທ້າທາຍຫຼາຍຂຶ້ນ; ໃນຂະນະທີ່ຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງພະລັງງານສູງຂຶ້ນແມ່ນເປັນທີ່ຕ້ອງການສໍາລັບໄລຍະການຂັບຂີ່ທີ່ເພີ່ມຂຶ້ນ, kinetics ປະຕິກິລິยาທີ່ໄດ້ຮັບການປັບປຸງແມ່ນຕ້ອງການສໍາລັບການສາກໄຟໄວແລະການດໍາເນີນງານອັດຕາສູງ. ຄວາມປອດໄພກໍ່ເປັນປັດໄຈທີ່ສໍາຄັນສໍາລັບການນໍາໃຊ້ EV. ຄວາມທ້າທາຍທີ່ຫນ້າຢ້ານກົວແມ່ນການເອົາຊະນະຄວາມສໍາພັນຂອງການແລກປ່ຽນລະຫວ່າງຄຸນນະພາບທີ່ສໍາຄັນເຫຼົ່ານີ້; ມັນມັກຈະບໍ່ແມ່ນເລື່ອງງ່າຍທີ່ຈະປັບປຸງຄຸນນະພາບໜຶ່ງໂດຍບໍ່ໄດ້ເສຍສະລະຄຸນນະພາບອື່ນ. 1 2 3 ຄວາມສໍາພັນຂອງການແລກປ່ຽນດັ່ງກ່າວແມ່ນເຫັນໄດ້ຊັດເຈນໂດຍສະເພາະລະຫວ່າງຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງພະລັງງານແລະການສາກໄຟໄວ (ຫຼືຄວາມສາມາດຂອງພະລັງງານ). ໃນຂະນະທີ່ການໃຊ້ nanomaterials ເປັນສ່ວນປະກອບທີ່ໃຊ້ໄດ້ , ແລະການລວມເອົາ nanomaterials ຄາບອນ , , ໃນຖານະຕົວແທນການນໍາໄຟຟ້າໄດ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນອັດຕາການສາກໄຟທີ່ປັບປຸງໂດຍການຫຼຸດຜ່ອນໄລຍະການແຜ່ diffusion ຂອງໄອອອນ ແລະ ຄວາມຕ້ານທານພາຍໃນ, ວິທີການສ່ວນຫຼາຍຍັງຕ້ອງການການປັບປຸງຕື່ມອີກກ່ອນທີ່ພວກມັນຈະສາມາດນໍາໄປໃຊ້ໃນເຕັກໂນໂລຍີ LIB ປັດຈຸບັນໄດ້. ຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງ tap ຂອງ nanomaterials ຕ່ໍາກວ່າຂອງອະນຸພາກຈຸນລະພາກແບບດັ້ງເດີມ, ເຊິ່ງເປັນອັນຕະລາຍຕໍ່ຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງພະລັງງານປະລິມານ, ເຊິ່ງເປັນປັດໄຈສໍາຄັນສໍາລັບການນໍາໃຊ້ LIB ຫຼາຍກ່ວາຄູ່ຮ່ວມງານ. ໃນສະພາບການດຽວກັນກັບການຫຼຸດຜ່ອນຄວາມຕ້ານທານພາຍໃນ, ການລວມເອົາ nanomaterials ຄາບອນເຊັ່ນ graphene ໄດ້ພິສູດແລ້ວວ່າមានປະສິດທິພາບໃນການເພີ່ມການນໍາໄຟຟ້າຂອງ electrodes ລະດັບຫ້ອງທົດລອງ. ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ການບັນລຸການແຈກຢາຍທີ່ເປັນເອກະພາບຂອງເນື້ອໃນນ້ໍາຫນັກຫນ້ອຍ (ນັ້ນຄື, <3 wt%) ຂອງ nanomaterials ຄາບອນໃນຂະບວນການ slurry ລະດັບໃຫຍ່ຍັງບໍ່ທັນໄດ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນ. ການດັດແປງວັດສະດຸທີ່ໃຊ້ການໄດ້ທີ່ມີຢູ່ແລ້ວໂດຍການ doping ດ້ວຍອົງປະກອບຕ່າງປະເທດ , ຫຼືການຄວບຄຸມ stoichiometric , , ຍັງສາມາດເພີ່ມ diffusivity ຂອງ Li ions ແລະດັ່ງນັ້ນອັດຕາການສາກໄຟຂອງວັດສະດຸທີ່ໃຊ້ການໄດ້ແບບດັ້ງເດີມທີ່ມີຂະຫນາດ micrometer. ວິທີການສ່ວນຫຼາຍແມ່ນ, ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ມີປະສິດທິພາບໃນຄ່າໃຊ້ຈ່າຍຂອງຄວາມອາດສາມາດສະເພາະ. 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 ຍິ່ງໄປກວ່ານັ້ນ, ນອກເຫນືອຈາກຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງພະລັງງານແລະການສາກໄຟໄວ, ການບັນລຸຊີວິດການນໍາໃຊ້ທີ່ຍາວນານ, ໂດຍສະເພາະໃນອຸນຫະພູມສູງ (ນັ້ນຄື, 60 °C), ຍັງຄົງເປັນສິ່ງທ້າທາຍສໍາລັບ LIBs ທີ່ກ້າວຫນ້າທີ່ປະກອບມີວັດສະດຸ electrode ທີ່ມີຄວາມອາດສາມາດສູງ. ໃນຂະນະທີ່ວັດສະດຸ oxide ທີ່ມີຊັ້ນ nickel (Ni)-rich ແລະ Li-rich ໄດ້ຖືກພິຈາລະນາເປັນວັດສະດຸ cathode ທີ່ກໍາລັງຈະມາເຖິງເນື່ອງຈາກຄວາມອາດສາມາດສະເພາະທີ່ດີກວ່າເມື່ອທຽບກັບຄູ່ຮ່ວມງານ LiCoO2 ທີ່ເປັນຄລາສສິກ, ມັນເປັນທີ່ຮູ້ຈັກກັນດີວ່າການປະສົມ cation ທີ່ຫຼີກລ່ຽງບໍ່ໄດ້ໃນລະຫວ່າງການສາກໄຟໄດ້ທໍາລາຍໂຄງສ້າງຊັ້ນໄປສູ່ໂຄງສ້າງ spinel ຫລື rock-salt, ພ້ອມກັບການປະຕິກິລິยาຂ້າງຄຽງທີ່ບໍ່ຕ້ອງການຢູ່ດ້ານ electrode. ໂດຍການພິຈາລະນາຄວາມພະຍາຍາມທີ່ໄດ້ດໍາເນີນມາ, ຫນຶ່ງໃນການແກ້ໄຂທີ່ເປັນຈິງທີ່ສຸດສໍາລັບການບັນລຸການສາກໄຟໄວທັນທີຂອງວັດສະດຸ cathode ດ້ວຍການສູນເສຍຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງພະລັງງານແລະຊີວິດການນໍາໃຊ້ທີ່ບໍ່ມີການສັງເກດເຫັນແມ່ນການຊອກຫາວັດສະດຸປ້ອງກັນການນໍາໄຟຟ້າທີ່ສາມາດເຄືອບໄດ້ຢ່າງເປັນເອກະພາບໃສ່ວັດສະດຸທີ່ໃຊ້ການໄດ້ດ້ວຍເນື້ອໃນຫນ້ອຍທີ່ສຸດ. ການຊອກຫາວັດສະດຸ anode ທີ່ກ້າວຫນ້າກໍ່ມີຄວາມຈໍາເປັນເນື່ອງຈາກ anode graphite ປັດຈຸບັນປະສົບກັບການຝາກ Li metal ໃນລະຫວ່າງການສາກໄຟອັດຕາສູງ. ຢູ່ທີ່ນີ້, ພວກເຮົາຍັງລາຍງານກ່ຽວກັບການປະກອບ graphene–silica (SiO x ) ທີ່ເອີ້ນວ່າ graphene ball (GB), ເປັນວັດສະດຸເຄືອບສໍາລັບວັດສະດຸ cathode ທີ່ມີຊັ້ນ nickel-rich ທີ່ມີຄວາມອາດສາມາດສູງ, ເຊັ່ນດຽວກັນກັບວັດສະດຸ anode LIB. ແຕ່ລະ GB ປະກອບດ້ວຍສູນກາງຂອງ nanoparticle SiO x ແລະຊັ້ນ graphene ທີ່ຢູ່ອ້ອມຮອບ, ສ້າງເປັນໂຄງສ້າງສາມມິຕິ (3D) ຄ້າຍຄື popcorn. nanoparticles SiO x ມີບົດບາດສໍາຄັນໃນຫຼາຍດ້ານ, ເຊັ່ນການຫຼີກລ້ຽງການສ້າງຊັ້ນ silicon carbide (SiC) ຢູ່ທີ່ SiO x –graphene interface ໃນລະຫວ່າງການປູກ graphene, ຮັບປະກັນການເຄືອບ GB ທີ່ເປັນເອກະພາບໃສ່ວັດສະດຸ cathode, ແລະສະຫນອງຄວາມອາດສາມາດສະເພາະສູງເມື່ອ GB ຖືກໃຊ້ເປັນວັດສະດຸ anode. ການເຄືອບ GB ທີ່ເປັນເອກະພາບໃສ່ cathode ຂອງຊັ້ນ nickel-rich ໄດ້ປັບປຸງຄວາມຫມັ້ນຄົງຂອງ interface ກັບ electrolyte ແລະການນໍາໄຟຟ້າໃນທົ່ວ electrode, ປັບປຸງ cyclability ແລະຄວາມສາມາດໃນການສາກໄຟໄວຂອງ cathode ຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ. ໂດຍການນໍາໃຊ້ຂໍ້ໄດ້ປຽບທີ່ເປັນເອກະລັກຂອງ GB, full-cell ທີ່ປະກອບດ້ວຍ cathode ທີ່ເຄືອບດ້ວຍ GB ແລະ anode GB ໄດ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນຄວາມເປັນໄປໄດ້ຂອງຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງພະລັງງານປະລິມານໃກ້ຄຽງ 800 Wh L−1 ໃນສະພາບ cell ການຄ້າ, ພ້ອມກັບການ retention ຄວາມອາດສາມາດ 78.6% ຫຼັງຈາກ 500 cycles ທີ່ 5C ແລະ 60 °C. ຜົນໄດ້ຮັບ ການສັງເຄາະ graphene ball ເພື່ອສັງເຄາະ GB ທີ່ຄ້າຍຄື popcorn, ພວກເຮົາຍັງໄດ້ພັດທະນາຂະບວນການ chemical vapor deposition (CVD) ສໍາລັບການປູກ graphene. ກ๊າຊ CH4 ຖືກປ້ອນເຂົ້າໃນເຕົາອົບໃນການມີຢູ່ຂອງ nanoparticles SiO2 ທີ່ມີເສັ້ນຜ່າສູນກາງ 20–30 nm ທີ່ 1000 °C. ທີ່ອຸນຫະພູມນີ້, CH4 ຖືກ decomposition ເພື່ອຜະລິດ hydrogen atoms, ເຊິ່ງຕໍ່ມາສາມາດຫຼຸດຜ່ອນ SiO2 ໄປເປັນ SiO x (x < 2). OH− ກໍ່ຖືກຜະລິດຂຶ້ນພ້ອມກັນຜ່ານປະຕິກິລິยาຕໍ່ໄປນີ້: ຄຸນນະສົມບັດຫຼັກໃນປະຕິກິລິยา ນີ້ແມ່ນວ່າ SiO x ທີ່ຜະລິດຂຶ້ນສະຫນອງຈຸດ catalytic ສໍາລັບການປູກ graphene, ແລະ OH− ຫນ້າທີ່ເປັນ oxidant ທີ່ອ່ອນໂຍນເພື່ອອໍານວຍຄວາມສະດວກໃນການສ້າງຄາບອນ graphitic ໄປສູ່ graphene , . ບົດບາດຂອງ oxidants ທີ່ອ່ອນໂຍນໃນການສ້າງຄາບອນ graphitic ໄດ້ຖືກອະທິບາຍຢ່າງມີເຫດຜົນບໍ່ດົນມານີ້ ໃນແບບທີ່, ຖ້າບໍ່ມີ oxidant ທີ່ອ່ອນໂຍນ, ການສ້າງຄາບອນ amorphic ແມ່ນໂດດເດັ່ນກວ່າ. ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ດ້ວຍການມີຢູ່ຂອງ oxidant ທີ່ອ່ອນໂຍນ, ມັນໄດ້ຖືກຄົ້ນພົບວ່າປະຕິກິລິยาໄປສູ່ການສ້າງ CO ຫລື CO2 ຖືກມັກສໍາລັບ atoms ຄາບອນທີ່ອາດຈະວິວັດທະນາການໄປເປັນຄາບອນ amorphic. ຕາມຄວາມເປັນຈິງ, ການປູກ graphene ງ່າຍດາຍໂດຍໃຊ້ catalysts ໂລຫະແມ່ນເປັນທີ່ຮູ້ຈັກທີ່ຈະເກີດຂຶ້ນໃນລັກສະນະທີ່ຄ້າຍຄືກັນ , , , ບ່ອນທີ່ອົກຊີເຈນທີ່ຍັງເຫຼືອຢູ່ເທິງພື້ນຜິວໂລຫະນໍາໄປສູ່ປະຕິກິລິยาທີ່ມັກສໍາລັບການສ້າງຄາບອນ graphitic. ການມີຢູ່ຂອງ oxidant ທີ່ອ່ອນໂຍນປ້ອງກັນການສ້າງຊັ້ນ silicon carbide (SiC) ຢູ່ເທິງພື້ນຜິວຂອງ SiO x ເພາະວ່າ oxidant ປ້ອງກັນການຫຼຸດລົງຂອງ Si ໄປສູ່ການສ້າງ SiC . 14 15 16 17 18 19 19 ໃນແຜນການປະຕິກິລິยาຂອງພວກເຮົາໂດຍອີງໃສ່ການໃຊ້ CH4 ທີ່ເປັນເອກະລັກ, ຢູ່ທີ່ອຸນຫະພູມຕ່ໍາກວ່າ 900 °C, graphene ໄດ້ເຕີບໂຕເລັກນ້ອຍ. ໃນທາງກົງກັນຂ້າມ, ຢູ່ທີ່ 1050 °C ແລະສູງກວ່າ, ການປູກ graphene ໄດ້ກາຍເປັນການຮຸກຮານຫຼາຍເກີນໄປຕໍ່ການສ້າງ graphite (Supplementary Fig. ). ທີ່ຫນ້າສັງເກດ, ອຸນຫະພູມການປູກ 1000 °C ຕ່ໍາກວ່າອຸນຫະພູມ (1100–1400 °C) ທີ່ໃຊ້ໂດຍທົ່ວໄປສໍາລັບການປູກ graphene ໂດຍອີງໃສ່ CVD ໂດຍໃຊ້ substrate Si ແລະ SiO2 ໂດຍບໍ່ມີ catalysts ໂລຫະ , , . ບົດບາດທີ່ສໍາຄັນຂອງສະພາບແວດລ້ອມການປູກໄດ້ຖືກຊີ້ແຈງໂດຍການທົດລອງຄວບຄຸມ (Supplementary Fig. ); ປະຕິບັດຕາມຂະບວນການ CVD ທີ່ນິຍົມໂດຍໃຊ້ catalysts ໂລຫະ, CH4 ແລະ H2 ຖືກປ້ອນເຂົ້າໃນອັດຕາສ່ວນການໄຫຼປະລິມານ 3:7 ທີ່ 1000 °C. ເນື່ອງຈາກການ decomposition ຂອງ CH4 ຖືກຂັດຂວາງໂດຍ H2 ປະລິມານຫຼາຍ, ການປູກ graphene ໄດ້ຊ້າຫຼາຍ, ສະແດງໃຫ້ເຫັນເຖິງຄວາມສໍາຄັນຂອງການໃຊ້ CH4 ທີ່ເປັນເອກະລັກໃນການປູກ graphene ທີ່ມີປະສິດທິພາບໃນການສັງເຄາະຂອງພວກເຮົາ. ໂດຍລວມ, ການເລືອກສານຕັ້ງຕົ້ນ ແລະ ອຸນຫະພູມປະຕິກິລິยาໃນແຜນການປະຕິກິລິยาປັດຈຸບັນແມ່ນແຕກຕ່າງຈາກຄູ່ຮ່ວມງານ CVD ທີ່ໃຊ້ສານ catalytic ໂລຫະ ແລະ ມີບົດບາດສໍາຄັນໃນການຜະລິດການປະກອບ graphene–SiO x ດ້ວຍໂຄງສ້າງສາມມິຕິ. 1 20 21 22 2 ການວິເຄາະ scanning electron microscope (SEM) (Supplementary Fig. ) ແລະ transmission electron microscope (TEM) (Fig. ) ທີ່ດໍາເນີນການໃນລະຫວ່າງຂະບວນການ CVD ສະທ້ອນໃຫ້ເຫັນເຖິງການປ່ຽນແປງໃນການປູກ graphene ແລະ morphology. ຫຼັງຈາກ 5 ນາທີຂອງຂະບວນການ CVD, ຟິล์ມ graphene ຫນາ 2-3 ຊັ້ນໄດ້ຖືກສັງເກດເຫັນຢ່າງລາງໆຕາມພື້ນຜິວຂອງ SiO2 (Fig. , e), ໂດຍສີຂອງຜົງປ່ຽນເປັນສີດໍາ (Supplementary Fig. ). ການປູກ graphene ໄດ້ກາຍເປັນທີ່ໂດດເດັ່ນຫຼາຍຂຶ້ນຫຼັງຈາກ 30 ນາທີຂອງຂະບວນການ CVD, ບ່ອນທີ່ morphology sheet 3D ໄດ້ຖືກເຫັນໄດ້ຊັດເຈນ (Fig. , f). ຮູບພາບ TEM ທີ່ມີການຂະຫຍາຍສູງ (Fig. ) ຈັບເອົາການຈັດລຽງຂອງ atoms ຫົກດ້ານໃນສ່ວນຫນຶ່ງຂອງ graphene, ເຊິ່ງສະທ້ອນໃຫ້ເຫັນພື້ນຜິວຂອງມັນ. ຫຼັງຈາກ 30 ນາທີ, ມັນຍັງໄດ້ຖືກສັງເກດເຫັນວ່າຂະຫນາດຂອງ nanoparticles SiO2 ຫຼຸດລົງຈາກ 28.2 ຫາ 15.3 nm ໂດຍສະເລ່ຍ (Supplementary Fig. ). ນີ້ເກີດຂື້ນເພາະວ່າການປູກ graphene ປະກອບມີການຫຼຸດລົງຂອງ SiO2 ທີ່ກ່າວມາຂ້າງເທິງແລະການສ້າງ OH− ທີ່ຕາມມາ. ດັ່ງນັ້ນ, ການປູກ graphene ໂດຍລວມແມ່ນຄ້າຍຄືກັນກັບ popcorn ທີ່ຂະຫຍາຍອອກໃນໂຄງສ້າງ bulk 3D, ຜະລິດຂຶ້ນໃນຄ່າໃຊ້ຈ່າຍຂອງ kernels ຕົ້ນສະບັບ (Fig. ). 3a–f 1a–g 1b 3g 1c 1g 4 1h ການປູກ graphene ຈາກ nanoparticles SiO2. – ການວິເຄາະ TEM ກ່ອນການປູກ CVD, ຫຼັງຈາກ 5 ນາທີການປູກ, ແລະ ຫຼັງຈາກ 30 ນາທີການປູກ (ແຖບຂະຫນາດ, 50 nm). – ຮູບພາບຂະຫຍາຍຂອງພວກເຂົາຕາມລໍາດັບ (ແຖບຂະຫນາດ, 10 nm). ຮູບພາບຂະຫຍາຍສູງຂອງ graphene ຫຼັງຈາກ 30 ນາທີການປູກ ແລະມຸມເບິ່ງລະດັບ atom ຈາກກ່ອງສີຂາວ (inset) (ແຖບຂະຫນາດ, 2 nm). ພາບປະກອບຂອງການປູກ graphene ຄ້າຍຄື popcorn ຈາກ nanoparticles SiO2 a c a b c d f g h ການປູກ graphene ໄດ້ຖືກອະທິບາຍເພີ່ມເຕີມໂດຍການວິເຄາະເພີ່ມເຕີມ. X-ray diffraction (XRD) spectra ທີ່ໄດ້ຮັບໃນລະຫວ່າງການປູກສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າເມື່ອຂະບວນການ CVD ດໍາເນີນໄປ, ຈຸດທີ່ 2θ = 26.44° ແລະ 44°, ທີ່ສອດຄ້ອງກັບແຜ່ນ (002) ແລະ (101) ຂອງ graphite, ໄດ້ເພີ່ມຂຶ້ນຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງ (Fig. ), ສະຫນັບສະຫນູນອີກຄັ້ງຫນຶ່ງການສ້າງຄາບອນ graphitic , , . ການປູກ graphene ຍັງໄດ້ຖືກສະທ້ອນໃນຈຸດທີ່ 284.5 ແລະ 291.5 eV ໃນສາຂາ C 1s ຂອງ X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) analysis (Fig. ) , . ຈຸດທີ່ 284.5 eV ຖືກກໍານົດເປັນ C–C ແລະ C = C bonds, ເຊິ່ງປາກົດຂຶ້ນຢ່າງໂດດເດັ່ນຫຼັງຈາກ 30 ນາທີຂອງການປູກເນື່ອງຈາກການສ້າງຄາບອນ graphitic. ຈຸດ XPS ທີ່ກ້າວຫນ້າໃນສາຂາ Si 1s ຂອງ XPS analysis (Fig. ) ຢືນຢັນອີກຄັ້ງ ການຫຼຸດລົງຂອງ SiO2 ໃນລະຫວ່າງຂະບວນການ CVD. ດ້ວຍການເພີ່ມເວລາການປູກ, ຈຸດໃກ້ຄຽງ 103 eV ໄດ້ຍ້າຍໄປສູ່ພະລັງງານການຜູກພັນທີ່ຕ່ໍາລົງເນື່ອງຈາກສະຖານະ oxidation ຂອງ Si ຫຼຸດລົງ. ອີງໃສ່ການມີຢູ່ແລະຄວາມເຂັ້ມຂອງສັນຍານຄາບອນໃນ energy dispersive X-ray (EDX) mapping (Fig. ), ມັນໄດ້ຖືກພົບເຫັນວ່າແມ່ນແຕ່ຫຼັງຈາກ 5 ນາທີ, ການປູກ graphene ໄດ້ເກີດຂຶ້ນຕາມພື້ນຜິວຂອງ SiO x , ແລະຫຼັງຈາກ 30 ນາທີ, ການປູກໄດ້ແຜ່ຂະຫຍາຍໄປທົ່ວພື້ນທີ່ຮູບພາບທັງຫມົດ, ໃນຂະນະທີ່ Si ແລະ O ຍັງຄົງແຈກຢາຍຢ່າງເປັນເອກະພາບ. ສ່ວນນ້ໍາຫນັກຂອງ graphene, ແລະຜົນໄດ້ຮັບຂອງການວິເຄາະ Raman, ພື້ນທີ່ຜິວສະເພາະ, ແລະ conductivity ຂອງ GB ທີ່ເວລາການປູກ CVD ທີ່ແຕກຕ່າງກັນແມ່ນສະຫຼຸບຢູ່ໃນ Table . ສໍາລັບພື້ນທີ່ຜິວສະເພາະ, ການຫຼຸດລົງຂອງມັນດ້ວຍການເພີ່ມເວລາປະຕິກິລິยาແມ່ນມາຈາກການ graphitization ທີ່ກ້າວຫນ້າໃນລະຫວ່າງນັ້ນຊັ້ນ graphene ໄດ້ຖືກລວມເຂົ້າແລະວາງຊ້ອນກັນ. ການວິເຄາະ Raman ແລະ thermogravimetric (TG) ລະອຽດແມ່ນສະເຫນີຢູ່ໃນ Supplementary Fig. . 2a 23 24 25 2b 22 23 2c 25 2d–g 1 5 ການວິເຄາະ graphene-ball ໃນລະຫວ່າງການປູກຂອງມັນ. – ການຕິດຕາມການປູກ graphene ໃນລະຫວ່າງຂະບວນການ CVD ໂດຍໃຊ້ XRD, XPS ໃນສາຂາ C 1s, ແລະ XPS ສາຂາ Si 2p. – EDX elemental mapping ທີ່ກ່ຽວຂ້ອງກັບ C, O, ແລະ Si ຫຼັງຈາກ , 5 ນາທີແລະ , 30 ນາທີການປູກ graphene ຈາກ SiO2 (ແຖບຂະຫນາດ, 50 nm) a c a b c d g d e f g ການເຄືອບ graphene ball ໃສ່ cathode material ທີ່ອຸດົມດ້ວຍ Ni ເນື່ອງຈາກ morphology ຂອງ layer ທີ່ໜາເທົ່າກັບ atom, graphene ໄດ້ຖືກພິຈາລະນາວ່າເປັນຫນຶ່ງໃນວັດສະດຸທີ່ເຫມາະສົມທີ່ສຸດສໍາລັບການເຄືອບປ້ອງກັນດ້ານຂອງວັດສະດຸ cathode ທີ່ມີຄວາມອາດສາມາດສູງ. ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ໃນກໍລະນີຂອງຂະບວນການວິທີແກ້ໄຂທີ່ຮູ້ຈັກກັນດີ , , , ອີງໃສ່ວິທີການ Hummer, ການບັນລຸການເຄືອບທີ່ເປັນເອກະພາບດ້ວຍເນື້ອໃນ graphene ທີ່ຈໍາກັດແມ່ນບໍ່ແມ່ນເລື່ອງງ່າຍເນື່ອງຈາກການລວມຕົວ, ເຊິ່ງເກີດຂື້ນຈາກການໂຕ້ຕອບ electrostatic ທີ່ເຂັ້ມແຂງລະຫວ່າງ graphene sheets. ໃນຄວາມພະຍາຍາມທີ່ຈະເອົາຊະນະບັນຫາການລວມຕົວ, ວິທີການທີ່ແຕກຕ່າງກັນ, ເຊັ່ນການ 26 27 28 29