Syntese og funksjon av 3D Nano-graphene Materialer: Graphene aerogels og Graphene Makro Assemblies

Abstract

Arbeidet med å montere graphene til tredimensjonale monolittiske strukturer har blitt hemmet av de høye kostnadene og dårlig prosesserbarhet av graphene. I tillegg har de fleste rapporterte graphene forsamlinger holdes sammen gjennom fysiske interaksjoner (f.eks van der Waals krefter) i stedet for kjemiske bindinger, som begrenser deres mekanisk styrke og ledningsevne. Videoen metoden detaljer nylig utviklet strategier for å dikte masseproduser, graphene-baserte bulkmaterialer fra enten polymerskum eller enkeltlags graphene oksid. Disse materialene består i hovedsak av individuelle graphene ark tilkoblet via kovalent bundet karbon linkerne. De opprettholde de gunstige egenskaper av graphene slik som høyt overflateareal og høy elektrisk og termisk ledningsevne, kombinert med fleksibel pore morfologi og utmerket mekanisk styrke og elastisitet. Denne fleksible syntesemetode kan utvides til fremstilling av polymer / karbon nanorør (CNT) etd polymer / graphene oksid (GO) komposittmaterialer. Videre er ytterligere post-syntetisk funksjonalisering med antrakinon som er beskrevet, noe som muliggjør en dramatisk økning i minnelager ytelse i supercapacitor anvendelser.

Introduction

Siden isolering av graphene i 2004, har ^en interesse i å utnytte sine unike egenskaper førte til intens innsats rettet mot montering graphene til tredimensjonale, monolittiske strukturer som beholder egenskapene til enkelt graphene ark. ^2-5 Arbeidet har blitt hemmet av At graphene i seg selv er kostbart og tidkrevende å fremstille og har en tendens til å aggregere i oppløsning, noe som begrenser skalerbarhet av materialer basert på graphene byggeklosser. I tillegg er graphene sammenstillinger vanligvis består av fysiske kryssbindings interaksjoner (f.eks van der Walls krefter) mellom de enkelte graphene ark, som er mye mindre ledende og mekanisk robust enn kjemisk binding tverrbindinger. Lawrence Livermore National Laboratory har vært involvert i utviklingen av nye porøse, lav tetthet karbonmaterialer siden 1980-tallet. ⁶ Flere strategier har blitt identifisert til å dikte masse-procible graphene-baserte monolittiske bulk materialer fra begge lavkost polymer-avledet karbon skum, som er kalt graphene aerogels ^(gass), 7 samt ved direkte kryssbinding av graphene oksid (GO) ark, som er kalt graphene makro- forsamlinger (GMAs). ^8,9 Disse ultrahøy areal bulk materialer har høy elektrisk og varmeledningsevne, eksepsjonell mekanisk styrke og elastisitet, og tunbare pore morfologi. Gass og GMAs har funnet nytte i en rekke applikasjoner, inkludert elektrodematerialer i supercapacitors og oppladbare batterier, avansert katalysator støtter, adsorbenter, varmeisolasjon, sensorer og desalinization. ¹⁰

Syntesen av graphene aerogeler begynner med sol-gel-polymerisasjon av en vandig oppløsning av resorcinol og formaldehyd til å generere svært tverrbundet organisk gel. Disse geler ble vasket med vann og aceton, deretter tørket ved hjelp av superkritisk _CO2 og pyrolysert i en inert atmosfære for å gi karbon aerogeler med relativt lavt overflateareal og porevolum. Karbon aerogeler aktiveres ved kontrollert fjerning av karbonatomer, under milde oksyderende tilstand (f.eks, CO ₂₎ for å danne et tverrbundet materiale som består av både amorfe karbon og grafitt nanoplatelets, med høyere overflateareal og åpne porer morfologi. ⁷ En unik fordel med sol-gel syntese er at gass kan fremstilles i en rekke former, inkludert monolitter og tynne filmer, avhengig av behovene for programmet. Karbon nanorør ¹¹ og / eller graphene ark ¹² kan integreres i gass ved å inkludere disse tilsetninger i den sol-gel-forløper-løsning. Dette skaper sammensatte konstruksjoner hvor additivet blir en del av den primære karbonnettstruktur. I tillegg kan GA rammeverket funksjonaliseres etter karbonisering / aktivering enten gjennom endring av aerogel overflate eller ved avsetning av materiale,for eksempel katalysator nanopartikler, på rammekonstruksjonen. ¹³

Graphene makroheter (GMAs) er utarbeidet av direkte kryssbinding suspendert graphene oksid (GO) ark, dra nytte av deres iboende kjemiske funksjonalitet. ⁹ GO ark inneholder en rekke funksjonelle grupper, inkludert epoksidet og hydroksid-deler, som kan tjene som kjemiske tverrbindingssteder. Som i den GA fremstillingen, montert GMAs er superkritisk tørket for å bevare den porøse nettverket, så pyrolysert for å redusere den kjemiske kryssbindinger til ledende karbonbroer som gir strukturell støtte for sammenstillingen. På grunn av de kovalente karbon broer mellom graphene ark, GMAs har elektriske ledningsevne og mekanisk stivhet som er størrelsesordener høyere enn graphene forsamlinger dannet med fysisk kryssbinding. I tillegg GMAs har overflatearealer som nærmer seg den teoretiske verdi av et enkelt graphene ark. Post-syntetisk termisk treatment ved høye temperaturer (> 1050 ° C) kan forbedre krystallinitet GMAs, fører til enda høyere ledningsevner og Youngs moduler så vel som bedre termisk oksidasjonsmotstand. ¹⁴ Post-syntetisk kjemisk behandling av GMAs med redoks-aktive organiske molekyler så som antrakinon kan forbedre kostnad lagringskapasitet i supercapacitor applikasjoner. ¹⁵

De tunbare materialegenskaper av gass og GMAs er delvis et resultat av nøye varierende syntetiske forhold som reagenvolumer og katalysator konsentrasjoner, herdetid og temperatur, tørkeforhold og karbo / aktivering prosesser. ¹⁶ Denne detaljerte video-protokollen har som mål å løse tvetydigheter i den publiserte metoder, og for å lede forskere forsøker å reprodusere de materialer og betingelser.

Protocol

1. Resorcinol-formaldehyd (RF) Avledet Graphene Aerogels

1. Na _{2 CO 3} katalysert karbon aerogel (11% tørrstoff, CRF)
   1. I en 40 ml scintillasjonsglass, tilsett deionisert vann (7,1 ml) for å resorcinol (0,625 g, 5,68 mmol) og blandes på et vortex i 1 min. Knuse store resorcinol- stykker til pulver ved hjelp av en morter før vannet tillegg. Legg merke til at de kanskje ikke helt oppløses før neste trinn.
   2. Legg 37% formaldehydoppløsning (0,900 g, 11,4 mmol) til den resorcinol slurry og virvle i 1 min.
   3. Legg natriumkarbonat (0,003 g, 0,028 mmol) til reaksjonsblandingen og virvle i 1 min.
   4. Overfør reaksjonsblandingen til glassformer som kan forsegles lufttett (f.eks ampulle eller glassplater som er adskilt med en silikonpakning) som definerer formen av den resulterende faste delen.
   5. Plasser de forseglede muggsopp i en 80 ° C ovn og kur for 72 timer.
   6. Etter herding fjerne solid monolitter fra glasset formen og vask med vann gjenværende uomsatte utgangsmaterialer og katalysatoren for å fjerne. Vanligvis utfører vi 3 x 12 hr vasker med fersk DI H _{2 O.} Materialet er nå klar for tørking.
2. Eddiksyre katalysert karbon aerogel (AARF) ¹⁷
   1. I en 40 ml scintillasjonsglass, tilsett deionisert vann (15 ml) for å resorcinol (12,3 g, 0,112 mol) og blandes på et vortex i 1 min. Knuse store resorcinol- stykker til pulver ved hjelp av en morter før vannet tillegg. Legg merke til at de kanskje ikke helt oppløses før neste trinn.
   2. Legg 37% formaldehydoppløsning (17,9 g, 0,224 mol) til den resorcinol slurry og virvle i 1 min.
   3. Legg iseddik (0,44 g, 0,007 mol) til reaksjonsblandingen og virvle i 1 min.
   4. Overfør reaksjonsblandingen til glassformer som kan forsegles lufttett (som medisinglass eller glassplater som er adskilt med en silikonpakning), som definerer formen på resulting solid del.
   5. Plasser de forseglede muggsopp i en 80 ° C ovn og kur for 72 timer.
   6. Etter herding, fjernes de faste monolitter av glass formen og vask med vann gjenværende uomsatte utgangsmaterialer og katalysatoren for å fjerne. Vanligvis utfører vi 3 x 12 hr vasker med fersk DI H _{2 O.} Materialet er nå klar for tørking.
3. Carbon Tilsetningsstoffer i RF forløperoppløsningen (CNT, GO)
   1. Karbon nanorør / RF kompositt ¹¹
      1. Suspendere en wt% single-vegger karbon nanorørene i avionisert vann og grundig spre bruker et ultralydbad (sonisk effekt 90 W, frekvens 40 kHz).
      2. Legg resorcinol (1,235 g, 11,2 mmol), formaldehyd (1,791 g, 22,1 mmol), og natriumkarbonat-katalysator (5,95 mg, 0,056 mmol) til 1,5 g av det CNT dispersjon.
      3. Overfør reaksjonsblandingen til glassformer som kan forsegles lufttett (f.eks, medisinglass eller glassplater som er adskilt med en silikonpakning), som define formen av det resulterende faste del.
      4. Plasser de forseglede muggsopp i en 80 ° C ovn og kur for 72 timer.
      5. Etter herding, fjernes de faste monolitter av glass formen og vask med vann gjenværende uomsatte utgangsmaterialer og katalysatoren for å fjerne. Vanligvis utfører 3 x 12 hr vasker med fersk DI H _{2 O.} Materialet er nå klar for tørking.
   2. Graphene oksid / RF kompositt ¹²
      1. Suspendere en vekt% graphene oksid (GO, 300-800 nm diameter) i avionisert vann og grundig spre bruker et ultralydbad (sonisk effekt 90 W, frekvens 40 kHz).
      2. Legg resorcinol (1,235 g, 11,2 mmol), formaldehyd (1,791 g, 22,1 mmol, 37% oppløsning), og natriumkarbonat-katalysator (5,95 mg, 0,056 mmol) til 1,5 g av GO dispersjon.
      3. Overfør reaksjonsblandingen til glassformer som kan forsegles lufttett (som medisinglass eller glassplater som er adskilt med en silikonpakning) som definerer formen avresulterende faste delen.
      4. Plasser de forseglede muggsopp i en 80 ° C ovn og kur for 72 timer.
      5. Etter herding, fjernes de faste monolitter av glass formen og vask med vann gjenværende uomsatte utgangsmaterialer og katalysatoren for å fjerne. Vanligvis utfører 3 x 12 hr vasker med fersk DI H _{2 O.} Materialet er nå klar for tørking.
4. Tørking
   1. Kritisk CO ₂
      1. Forbered vasket prøver for tørking med superkritisk CO ₂ ved å utveksle H _{2 O} løsemiddel med aceton. Fjern prøven fra vannbad og fyll i bad som inneholder ren aceton. Erstatte med frisk aceton to ganger på 12 timers mellomrom.
      2. Load aceton-utvekslet prøvene inn i en superkritisk tørkeapparat, med aceton og fylt med sirkulerende kjølemiddel ved 12-15 ° C.
      3. Forsegle kritisk tørketrommel og utveksling med flytende CO ₂ til det ikke aceton restene (4-24 timer avhengig on prøvestørrelse, tetthet, pore morfologi, etc.).
      4. Stenge av CO ₂ tilførselen og heve temperaturen av sirkulerende kjølevann til 55 ° C, og samtidig opprettholde trykket i den superkritiske tørketrommelen mellom 1,200-1,600 psi (80-110 bar). Hold ved 55 ° C i 1 time.
      5. Sakte ventilere CO ₂ (2-12 timer) under opprettholdelse av temperaturen av sirkulerende kjølemiddel ved 55 ° C. Fjern prøver.
   2. Ambient tørking (xerogel)
      1. Forbered vaskede prøver for tørking under omgivelsesbetingelser ved å utveksle H _{2 O} løsemiddel med aceton. Fjern prøven fra vannbad og fyll i bad som inneholder ren aceton. Erstatte med frisk aceton to ganger på 12 timers mellomrom.
      2. Plasser aceton utvekslet prøvene på en ren overflate (f.eks teflon blokk). For å redusere frekvensen av fordampning av løsningsmiddel for å hindre sprekkdannelse og ujevn krymping, dekke prøven med en omvendt beger med tilstrekkelig volum til å gi rikelig med heaDSpace.
      3. Tillat løsemiddel fordampe for (24-72 timer).
5. Karbo
   1. Utfør karbonisering av det tørkede skum ved 1050 ° C _under N2 atmosfære. Rampe fra RT med en hastighet på 5 ° C / min, og hold på 1050 ° C i 3 timer. Legg merke til at tynne prøver kan trenge å bli plassert mellom to ark av grafittpapir (eller annen temperatur stabilt, ikke-reaktivt materiale) med vekt på toppen for å unngå krølling og "potetchipping".
6. Aktivisering
   1. Aktivere en AARF karbon skum del (2 cm x 3 cm x 4 mm, 1.2 g) for å generere 3D nanographene (3D-NG) under strømmende CO ₂ (10 sccm) ved 950 ° C i 5 timer. ⁷

2. Graphene Oxide Avledet Graphene Makro Assemblies

1. _NH4OH katalysert sperreanordning
   1. I en 40 ml scintillasjonsglass, tilsett deionisert vann (20 ml) til 400 mg enkelt lag graphene oxide (GO, 300-800 nm diameter). Grundig spre bruker et ultralydbad (sonisk effekt 90 W, frekvens 40 kHz) O / N.
   2. Legg konsentrert _{NH4OH-løsning} (0,211 ml pr g GO suspensjon).
   3. Overfør i glassformer som kan forsegles lufttett (f.eks hetteglass eller glass som er atskilt med en silikonpakning, som definerer formen av den resulterende faste delen).
   4. Plasser de forseglede muggsopp i en 80 ° C ovn og kur for 72 timer.
   5. Etter herding, fjernes de faste monolitter av glass formen og vask med vann gjenværende uomsatte utgangsmaterialer og katalysatoren for å fjerne. Vanligvis utfører 3 x 12 hr vasker med fersk DI H _{2 O.} Materialet er nå klar for tørking.
2. Tørking
   1. Kritisk CO ₂
      1. Forbered vasket prøver for tørking med superkritisk CO ₂ ved å utveksle H _{2 O} løsemiddel med aceton. Fjern prøven fra vannbad og legg inn badekar containing ren aceton. Erstatte med frisk aceton to ganger på 12 timers mellomrom.
      2. Load aceton-utvekslet prøvene inn i en superkritisk tørkeapparat, med aceton og fylt med sirkulerende kjølemiddel ved 12-15 ° C.
      3. Forsegle kritisk tørketrommel og utveksling med flytende CO ₂ til det ikke aceton restene (4-24 timer avhengig av utvalgsstørrelse, tetthet, pore morfologi, etc.). Fullstendig utbytting indikeres ved opphør av aceton drypper ved eksosventil av det superkritiske tørketrommel.
      4. Stenge av CO ₂ tilførselen og heve temperaturen av sirkulerende kjølevann til 55 ° C, og samtidig opprettholde trykket i den superkritiske tørketrommelen mellom 1,200-1,600 psi (80-110 bar). Hold ved 55 ° C i 1 time.
      5. Sakte ventilere CO ₂ (2-12 timer) under opprettholdelse av temperaturen av sirkulerende kjølemiddel ved 55 ° C. Fjern prøver.
   2. Ambient tørking (xerogel)
      Vær oppmerksom på at tynne prøver kanskje må plasseres mellomto ark av Teflon (eller et annet ikke-klebende materiale) med vekt på toppen for å unngå krølling og "potetchipping".
      1. Forbered vaskede prøver for tørking under omgivelsesbetingelser ved å utveksle H _{2 O} løsemiddel med aceton. Fjern prøven fra vannbad og fyll i bad som inneholder ren aceton. Erstatte med frisk aceton to ganger på 12 timers mellomrom.
      2. Plasser aceton utvekslet prøvene på en ren overflate (f.eks teflon blokk). For å redusere frekvensen av fordampning av løsningsmiddel for å hindre sprekkdannelse og ujevn krymping, dekke prøven med en omvendt beger med tilstrekkelig volum til å gi rikelig med headspace.
      3. Tillat løsemiddel fordampe for (24-72 timer).
3. Karbo
   1. Utfør karbonisering av det tørkede skum ved 1050 ° C _under N2 atmosfære. Rampe fra RT med en hastighet på 5 ° C / min, og hold på 1050 ° C i 3 timer. Vær oppmerksom på at tynne prøver kan trenge å bli plassert between to ark av grafittpapir (eller annen temperatur stabilt, ikke-reaktivt materiale) med vekt på toppen for å unngå krølling og "potetchipping".
   2. Termisk gløding for høykrystallinsk GMA. Utføre ekstra varme gløding av forkullede skum ved temperaturer opp til 2500 ° C under Han atmosfære. Rampe fra RT med en hastighet på 100 ° C / min og hold ved forhøyet temperatur i 1 time.
4. Post-karbonisefunksjon
   1. Ikke-kovalent antrachinon funksjon (AQ-GMA)
      1. Forbered en 3 mM løsning av antrakinon (AQ) i tørr EtOH. Varme i et forseglet rør ved 75 ° C for å sikre fullstendig oppløsning.
      2. Legg varme AQ løsning GMA prøve (~ 2 ml / mg av prøven). Sug i et forseglet rør for 2 timer ved 75 ° C.
      3. Fjern overflødig AQ løsning fra hetteglasset og la prøven tørke i 75 ° CO / N (hetteglass hetten av).

Representative Results

Utviklingen av materialets sammensetning og morfologi i løpet av fremstillingen kan spores på forskjellige måter, for eksempel røntgenstråle-diffraksjon, Raman-spektroskopi og NMR-, elektronmikroskopi, og porosimetri. For eksempel ved syntesen, pyrolyse, og CO _to aktivering av gass, ble omdannelsen fulgt av røntgenstråle-diffraksjon (XRD) (figur 1E). Fraværet av stablerelaterte (002) diffraksjon topp i XRD-mønsteret etter aktivering (blå strek) viser overgangen fra en struktur som inneholder grafitt nanoplatelets til en som består av enkelt-lags graphene. Scanning elektronmikroskopi (SEM) og høy oppløsning transmisjonselektronmikroskopi (HRTEM) avslørte korte, lineære funksjoner, som kan identifiseres som individuelle graphene ark så på kanten-on (figur 1C og D). Raman funksjoner for GA er lik de som ble observert for kommersielle graphene prøvene dyrkes ved kjemisk dampavsetning (Figur 1F). Fastfase kjernemagnetisk resonans (NMR) ble benyttet for å følge endringen av GO i GMA (figur 2), ^{9, som} viser at den betydelige epoksyd og hydroksyl-funksjonalitet (topper mellom 50 og 75 ppm), så vel som karbonylgrupper (168 ppm ) i sin ¹³ C-NMR-spektrum er praktisk talt eliminert etter herding, og et alifatisk karbon topp (26 ppm) vises, noe som tyder på at epoksydgrupper og hydroksylgrupper er involvert i tverrbindingsmekanisme. Etter pyrolyse / karbonisering, bare de ^sp2 karbontopp rester og ^{1H NMR-spektrum} (figur 2B) viser også eliminering av-CH ₂ - og _{-CH2-O-grupper} som tyder på at de sp3 karbon tverrbindinger ble termisk omdannet til ledende sp ^{2 karbon} veikryss. GMA mikro ble analysert ved hjelp av SEM, og ligner den som er rapportert i andre graphene sammenstillinger (figur 3 vist i figur 4A er Type IV, en indikasjon på et mesoporøst materiale. Post syntetisk modifikasjon av GMA med antrakinon var preget av termogravimetrisk analyse (TGA), med representative isotermer presentert i figur 5B og C. Derivatene av massetapet kurvene viser topper ved forskjellige temperaturer for AQ-GMA og bulk AQ på grunn av adsorpsjon av AQ-molekylet på karbon substratet. Elektrokjemisk karakterisering inkludert cyklisk voltametri (CV), noe som viser at AQ adsorpsjon på GMA elektrode produsert reversible og stabil Faraday minnelager (figur 6A).

Figur 1. Behandling og arkitektur av 3D-NG (GA). (A) Skjematisk av polymerbaserttop-down tilnærming. (B) Illustrasjon av mekanisk robusthet en centimeter store 3D-NG prøven. (C) Åpne macroporous nettverksarkitektur består av mikrometerstore porer og leddbånd. (D) Interne strukturen av leddbånd består av buede og flettet graphene ark. Valgte tolags regionene er preget av ovaler, og en typisk intensitet profil over en slik dobbel-layer regionen er vist til venstre. (E) Røntgen diffraksjonsdata som bekrefter at transformasjonen av den første flerlags graphene komponent til en som er dominert av ettlags graphene. (F) Sammenligning av Raman-spektrene i D / G båndet region fra 3D-NG og fler-lags graphene. Dette tallet har blitt forandret fra Ref. 7. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

tynn-side = "always">
Figur 2. NMR karakterisering under GMA montering og termisk prosessering. (A) ¹³ C NMR spektra for GO pulver, GO etter første gelering, og 3D graphene macroassembly. (B) ¹ H-NMR-spektra for GMA før og etter termisk gløding. Dette tallet har blitt forandret fra Ref. 9. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figur 3. FE-SEM-bilder av en bruddflate på 3D-graphene macroassembly. (A) Lav forstørrelse. (B) Høy forstørrelse. Dette tallet har blitt forandret fra Ref. 9.s: //www.jove.com/files/ftp_upload/53235/53235fig3large.jpg "target =" _ blank "> Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figur 4. Pore morfologi GMAs. (A) Nitrogen adsorpsjon / desorpsjon isotermen. (B) porestørrelsesfordeling. Dette tallet har blitt forandret fra Ref. 9. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figur 5. Syntese og karakterisering av AQ-GMAs. (A) Syntetisk fremgangsmåte og skjematisk illustrasjon av ikke-kovalent AQ funksjonalisering av GMA elektroder. (B (C) TGA-kurve for bulk AQ (Ar strømning 10 ml ^min-1, 10 ° C ^min -1 temperatur rampe). Derivative massetap kurver (stiplede linjer) viser topper ved forskjellige temperaturer for AQ-GMA vs bulk AQ. En høyere temperatur på mer enn 60 ° C viser adsorpsjon av AQ molekyler på karbon substratet. Dette tallet har blitt forandret fra Ref. 15. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figur 6. Elektrokjemisk karakterisering av AQ-GMAs. (A) Cyclic voltammogram (2 mV sek ^-1, 1 M HCl) til 250 mm tykke GMA-plater, som fremstilles (fast line), og med 12,4 vekt% AQ lasting (stiplet linje). (B) CV'er av samme 12,4 vekt% AQ-GMA prøven ved ulike potensielle feie priser. Det innfelte tomten illustrerer at AQ bidrag til å lade lagringskapasitet forblir konstant til> 60 mV sek ^-1, hvor løsningen motstand fører slike store overpotentials at AQ ikke kan lade fullt innenfor påtrykt spenning vinduet. (Kapasitet verdier ble utledet ved å integrere utslippet peak forbundet med AQ og trekke underliggende kapasitet på GMA.) Dette tallet har blitt forandret fra Ref. 15. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Discussion

Det er viktig å merke seg at prosedyrene skissert her er kun eksempler. Mange justeringer er mulig å tune materialer for et bestemt program. For eksempel, varierende utgangsmaterialet konsentrasjoner, samtidig resorcinol / formaldehyd (RF) ratio konstant, kan ha en innvirkning på det endelige materialtetthet. Catalyst lasting kan endre pore morfologi, som en høyere lasting i RF prosedyren fører til mindre primærpartikler og vice-versa. Aktivering tid kan spille en rolle i tillegg; med kortere aktiveringstid er ny porøsitet genereres i form av mikroporer, mens ved lengre aktiveringstid mikroporer er utvidet til størrelser som krysser det mikroporøse-mesoporøs grensen ¹⁵ I tillegg er aktiveringstiden må ta hensyn til vekten av utgangs-karbon skum.; Typiske utbytter fra aktiveringsprosessen beskrevet ovenfor, ble ca. 25% -30%, basert på vekten av utgangs karbon skum.

Karbonise temperatur gir også muligheter for materiale tuning. Elektrisk ledningsevne øknings dramatisk over 800 ° C for RF-baserte materialer. Ved karbonise temperaturer over 1500 ° C, GMAs mister areal og bli mer grafitt, med færre feil i graphene ark.

I motsetning til fleksibiliteten i materialet syntesen som er beskrevet ovenfor, har vi funnet at når funksjonalise GMA materialer med antrakinon, økt konsentrasjon og suge lengre tider resulterte ikke i høyere AQ lasting. Dette kan tilbakeføres til omtrent monolag AQ dekning, med lag utover de første mangler stabiliserende van der Waals-interaksjoner med GMA substratet.

Fremtidige anvendelser av den syntetiske protokollen beskrevet her inkluderer innlemme offer maler inn materiale fabrikasjon å definere makroporøsitet og optimalisere massetransport i, for eksempel, flyt batteri elektroder. ^18,19 Det arbeides også med å formulere RF og GO forløper løsninger for kompatibilitet med avansert produksjon (3Dutskrift) teknikker som direkte blekket skrive- og projeksjon microstereo litografi. ²⁰ Endelig er vi fortsetter å utvikle nye komposittmaterialer basert på 3D graphene stillaser. ²¹

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
Single Layer Graphene Oxide	Cheap Tubes	n/a	300-800 nm XY dimensions
single wall carbon nano tubes (SWCNTs)	Carbon Solutions	P2-SWNT
resorcinol	Aldrich	398047-500G
37% formaldehyde solution in water	Aldrich	252549
acetic acid	Aldrich	320099
ammonium hydroxide solution 28-30% NH3 basis	Aldrich	320145
sodium carbonate	Aldrich	791768
anthraquinone	Aldrich	a90004
Polaron supercritical dryer	Electron Microscopy Sciences	EMS 3100	this is a representative model, any critical point dryer compatible with acetone should work