Zu den natürlichen Quellen von Graphen gehören vor allem Graphit und Methangas. Graphit, ein natürlich vorkommendes Mineral, dient als Hauptquelle für die "Top-down"-Methode der Graphenherstellung, bei der Graphen mechanisch aus Graphit herausgelöst wird. Methangas hingegen wird in großem Umfang bei der "Bottom-up"-Methode verwendet, insbesondere bei der chemischen Gasphasenabscheidung (CVD), wo es die notwendige Kohlenstoffquelle für die Graphen-Synthese liefert.
Graphit als Quelle:
Graphit ist eine kristalline Form von Kohlenstoff, die aus gestapelten Graphenschichten besteht. Beim "Top-down"-Ansatz wird Graphen aus Graphit durch mechanisches Exfolieren gewonnen, ein Verfahren, bei dem Graphenschichten mit Klebeband oder anderen mechanischen Mitteln abgeschält werden. Diese Methode, die erstmals 2004 von Andre Geim und Kostya Novoselov demonstriert wurde, wird aufgrund ihrer begrenzten Skalierbarkeit für die Massenproduktion hauptsächlich für Forschungszwecke eingesetzt. Das aufgeblätterte Graphen wird in verschiedenen Anwendungen eingesetzt, darunter Energiespeicherung, Polymerverbundwerkstoffe und Beschichtungen.Methan als Quelle:
Methan, ein Kohlenwasserstoffgas, ist die beliebteste Kohlenstoffquelle, die im CVD-Verfahren zur Synthese von Graphen verwendet wird. Bei dieser Methode wird Methan bei hohen Temperaturen auf einer Metallkatalysatoroberfläche, wie Kupfer oder Nickel, zersetzt, um Graphenschichten zu bilden. Methan spielt dabei eine entscheidende Rolle, da es die für das Wachstum von Graphen notwendigen Kohlenstoffatome liefert. Das CVD-Verfahren ermöglicht die Herstellung großflächiger, hochwertiger Graphenschichten, die für kommerzielle Anwendungen, insbesondere in der Elektronik, unerlässlich sind.
Katalysatoren und andere Überlegungen:
