實驗名稱：高壓放大器在石墨烯電化學(xué)制備中的應(yīng)用

　　研究方向：石墨烯

　　測試設(shè)備：ATA-2021H功率放大器、石墨烯電化學(xué)制備儀器、信號發(fā)生器

　　圖：石墨烯電化學(xué)反應(yīng)裝置

　　實驗內(nèi)容：石墨烯電化學(xué)方法在離子液體（ionicliquid，IL）和水的混合液中電解石墨，最后得到了因為IL功能化而分散性更好的石墨烯。一般情況下，用電解法制備石墨烯，主要分為陽極氧化法和陰極還原法。

　　陽極氧化剝離制備石墨烯就是將石墨作為陽極，電源在工作時，電解質(zhì)中的陰離子向陽極移動，進(jìn)而進(jìn)入陽極石墨導(dǎo)致石墨被插層而體積膨脹，當(dāng)陽極石墨的體積增加到一定程度時，就會由于層間范德華作用力的減小而最終從塊體上脫落下來，形成層狀具有一定含氧官能團(tuán)的石墨烯或氧化石墨烯（包括單層和2~10層的少層氧化石墨烯）。在電解過程中陽極的水，部分分解生成氧氣，氧氣也進(jìn)入石墨層間中，二者共同作用導(dǎo)致石墨體積劇烈膨脹最終從表面脫落。

　　實驗過程：

　　采用石墨片做陽極，Pt做陰極，硫酸鉀和氫氧化鉀作為電解液的石墨陽極氧化剝離法。

　　實驗材料：100ml去離子水；2.4g98%H2SO4；4.7g30%KOH。

　　具體實驗步驟：

　?。?）配置溶液。清洗電極和玻璃容器，首先稱取4.7gKOH固體，配置質(zhì)量分?jǐn)?shù)30%的溶液，經(jīng)過計算取11ml水，將KOH固體倒入水中并攪拌溶解。之后，稱取2.4g98%H2SO4溶液，和KOH溶液一起倒入100ml去離子水中，溶液配置完成；

　?。?）電源配置。用銅導(dǎo)線一端連接陰、陽極電極材料。然后把電極放入上述配置的溶液中，銅導(dǎo)線的另一端分別與直流穩(wěn)壓電源的正、負(fù)極連接。在信號發(fā)生器中設(shè)置峰值1.6V的方波，將信號發(fā)生器與功放連接起來，放大倍數(shù)大約為×16，即可得到±15V的方波，并控制溫度為25℃，接通電源；

　?。?）裝置連接。將功放信號與電極連接，兩個電極分別為石墨片和Pt。

　?。?）清洗石墨烯溶液。電化學(xué)還原反應(yīng)的時間為10min，等待石墨剝離后，通過離心的方式對生成的石墨烯溶液進(jìn)行清洗（溶液呈強(qiáng)堿性），利用去離子水不斷清洗。

　　實驗結(jié)果：

　　圖：石墨烯分散液表征圖

　　石墨烯分散液的表征需要通過電子顯微鏡來進(jìn)行，上圖為石墨烯分散液在不同比例尺下的TEM表征圖，該圖能夠看出電化學(xué)剝離出的石墨烯納米結(jié)構(gòu)特征。在圖（b）中選取衍射邊界區(qū)域，經(jīng)過放大在圖（c）中我們可以看出石墨烯的層數(shù)在6-8層，所以這個石墨烯樣品為少數(shù)層石墨烯（少于10層），圖（d）為高分辨圖可以看出六邊形晶格結(jié)構(gòu)，呈現(xiàn)蜂窩狀，證明用這種方法制備的石墨烯材料結(jié)構(gòu)性能非常好。

　　高壓放大器在該實驗中的作用：放大電壓信號

　　實驗中用到的ATA-2021H功率放大器的參數(shù)指標(biāo)：

　　圖：ATA-2021H功率放大器的參數(shù)指標(biāo)

　　本文實驗素材由西安安泰電子整理發(fā)布，西安安泰電子科技有限公司（Aigtek）是國內(nèi)專業(yè)從事測量儀器研發(fā)、生產(chǎn)和銷售的高科技企業(yè)。公司致力于功率放大器、計量校準(zhǔn)產(chǎn)品、線束測試儀等產(chǎn)品為核心的相關(guān)行業(yè)測試解決方案的研究，為用戶提供具有競爭力的測試方案，Aigtek已經(jīng)成為在業(yè)界擁有廣泛產(chǎn)品線，且具有相當(dāng)規(guī)模的儀器設(shè)備供應(yīng)商，樣機(jī)都支持免費試用。如想了解更多實驗方案，請持續(xù)關(guān)注安泰電子。