مقالة منهجية

توليفات قابلة للتطوير لأكسيد الجرافين وأكسيد الجرافين المختزل باستخدام أكسدة التصميم المتتالي وتفاعلات الاختزال الأساسية للغاية

DOI:

10.3791/68313

⸱

يوليو 3, 2025

 ,  ,  ,  ,  ,  , 
1Faculty of Materials Science and Technology, VNUHCM University of Science, 2Vietnam National University, Ho Chi Minh City (VNUHCM), 3Multifunctional Materials Laboratory, VNUHCM University of Science

في هذه المقالة

ملخص

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

تقدم المقالة بروتوكولات عملية أكسدة التصميم المتتالي وتفاعل اختزال أساسي للغاية لتحويل الجرافيت المبتكر والقابل للتطوير إلى مسحوق أكسيد الجرافيت متعدد الطبقات ، والصفائح النانوية لأكسيد الجرافين ، وهيدروجيل أكسيد الجرافين المخفض فوق الجزيئي ، والمواد النانوية لأكسيد الجرافين المختزلة.

الملخص

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

يصف هذا العمل هذا الطرق الاصطناعية القابلة للتطوير لتفاعلات الأكسدة والاختزال لإنتاج أكسيد الجرافين والمواد النانوية لأكسيد الجرافين المختزل. يتم تطبيق التصميم المتتالي لتفاعل الأكسدة القائم على Mn (VII) لتحويل الجرافيت إلى مسحوق أكسيد الجرافيت متعدد الطبقات ، وهو مقدمة للصفائح النانوية أحادية الطبقة من أكسيد الجرافين. نظرا لاستخدام درجات الحرارة الطاردة للحرارة والنسب الكيميائية ذات الصلة والاستراتيجية التوافقية ، فإن عملية تصميم التتالي توفر كميات كبيرة من طاقة التسخين والكواشف الكيميائية والوقت التركيبي. في المرحلة التالية ، يتم تقشير الهيكل متعدد الطبقات الرطب لأكسيد الجرافيت في الماء بدعم من الصوتنة. يتم تثبيت صفائح أكسيد الجرافين النانوية إلكتروستاتيكيا وتقليلها كيميائيا باستخدام محلول الأمونيا الأساسي للغاية عند درجة الحموضة >11 ودرجة حرارة 90 درجة مئوية. يعتبر محلول هيدروكسيد الأمونيوم القلوي عاملا كيميائيا صديقا للبيئة وغير مكلف لتصنيع صفائح نانوية من أكسيد الجرافين المختزل مجمعة في هيكل هيدروجيل. يمكن تقشير صفائح أكسيد الجرافين المائية المائية في الهيدروجيل فوق الجزيئي بالموجات فوق الصوتية لإنتاج تشتتات مائية متجانسة. يقوم البروتوكول العام لتفاعلات الأكسدة والحد من تصنيع مسحوق أكسيد الجرافيت بالتتابع ، والصفائح النانوية لأكسيد الجرافين ، وهيدروجيل أكسيد الجرافين المختزل ، والصفيحة النانوية لأكسيد الجرافين المختزلة لمختلف الأبحاث العلمية والتطبيقات متعددة التخصصات. من المتوخى التطوير المستقبلي للنهج التركيبي من نطاق المختبر إلى الإنتاج الصناعي لتوضيح الإمكانات.

المقدمة

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

تتمتع المواد القائمة على الجرافين بإمكانيات كبيرة لإحداث ثورة في العديد من التطبيقات والصناعات ، بما في ذلك تنقية المياه ، ومركبات البوليمر النانوية ، والدهانات ، والطلاء ، والأحبار ، والمكثفات الفائقة ، وبطاريات الليثيوم أيون ، والخلايا الشمسية ، وخلايا الوقود ، والتمثيل الضوئيالاصطناعي 1. اليوم ، يتم تصنيع المواد القائمة على الجرافين من مواد خام مختلفة ، مثل الجرافيت الطبيعي / الاصطناعي والكربونات الحيوية وغازات الهيدروكربونات / الهيدروجين. تشمل طرق الإنتاج على نطاق واسع للمواد القائمة على الجرافين تقشير الجرافيت في الطور السائل ، وعمليات تقليل الأكسدة ، وترسيب البخار الكيميائي (CVD) 1. تم توسيع نطاق طريقة التقشير في الطور السائل للتصنيع الصناعي لصفائح الجرافين النانوية البكر. تعد كفاءة الجرافين الأصلي وقياسه وقابليته للمعالجة من القضايا الحاسمة للتطوير في هذا النهج2. حول طريقة CVD ، يتم تصنيع طبقات الجرافين أحادية الطبقة من ترسب غازات الهيدروكربون / الهيدروجين (عادة الميثان والهيدروجين) على ركائز معدنية. الجرافين القلبي الوعائي رقيق ذريا وموصل وشفاف للاستشعار الحيوي والإلكترونيات الضوئية والإلكترونية. في نهج عمليات الأكسدة والحد ، تتأكسد هياكل الجرافيت الطبيعية / الاصطناعية لتصنيع أكسيد الجرافيت (GrO) والصفائح النانوية لأكسيد الجرافين (GO) التي يتم تقليلها بعد ذلك للحصول على صفائح نانوية منخفضة من أكسيد الجرافين (RGO)3. ينتج مسار تقليل الأكسدة كلا من المواد النانوية GO و RGO التي تكون لبنات بناء قابلة للمعالجة بالحلول ومتعددة الاستخدامات لمجموعة متنوعة من التركيبات والتطبيقات.

في جانب العملية الأولية في نهج الأكسدة والحد ، يمكن إجراء أكسدة الجرافيت باستخدام طريقة كهروكيميائية أو تفاعل كيميائي. في الوقت الحاضر ، يعتبر تفاعل أكسدة الجرافيت باستخدام كواشف همرز (حمض الكبريتيك وبرمنجنات البوتاسيوم والماء وبيروكسيد الهيدروجين) الطريقة الكيميائية الأكثر شيوعا لإنتاج GrO / GO في المختبرات العلمية والمصانع الصناعية4،5،6. مركب المنغنيل (السابع) أو المغنيز (السابع) ، المشتق من خليط برمنجنات البوتاسيوم وحمض الكبريتيك المركز ، هو عامل غير مكلف وقوي لتفاعلات الأكسدة ، ولكنه أيضا خطير ومتفجر في درجات حرارة أعلى من 55 درجةمئوية 7. تستخدم التصميمات التقليدية لتفاعل أكسدة الجرافيت كمية عالية من مركب Mn (VII) (الجرافيت: KMnO4 = 1: 3 w / w) والإضافة الطاردة للحرارة للماء إلى خليط تفاعل الجرافيت / المنظون (VII) ، مما يؤدي إلى مخاطر جسيمة للانفجار الحراري الجامح وعمليات التبريد / التسخين الإضافية المستهلكة للطاقة8. لذلك ، قدمت أوراقنا البحثية الحديثة التصميم المتتالي لتفاعل الأكسدة القائم على Mn (VII) (باستخدام الجرافيت: نسبة KMnO4 من 1: 2 w / w وخطوتين متتاليتين طاردة للحرارة) ، مما يوفر مزايا سلامة العملية ، وتوفير الطاقة ، والكفاءة الكيميائية لتكنولوجيا الإنتاج القابلة للتطوير3،8. نتيجة لذلك ، يتم تحويل الجرافيت كيميائيا إلى GrO ، وهو هيكل متعدد الطبقات يتكامل مع جزيئات الماء في صالات العرض بين الألواح. عندما صوتنة في الماء ، فإن الاهتزازات فوق الصوتية والتجاويف في القنوات المائية تقشر GrO متعددة الطبقات إلى صفائح نانوية GO أحادية الطبقة.

فيما يتعلق بالعملية الثانوية في نهج تقليل الأكسدة ، يتم تقليل صفائح GO النانوية المشتتة في محلول مائي كيميائيا للحصول على صفائح RGO النانوية. أظهرت ورقتنا الحديثة أن محلول الأمونيا الأساسي للغاية عند درجة الحموضة >11 هو بيئة فعالة لتفاعل الاختزال3. بالمقارنة مع عوامل الاختزال من الهيدرازين ، وحمض الهيدريود ، وحمض الأسكوربيك ، وبوروهيدريد الصوديوم ، فإن محلول الأمونيا أرخص وقلوية لتصنيع هيدروجيل RGO فوق الجزيئي3. لا تزال صفائح RGO النانوية المركبة تحتوي على عدد من المجموعات الوظيفية المحتوية على الأكسجين (نسبة C / O للصفائح النانوية RGO حوالي 4.17) للاحتفاظ بترطيب السطح. مع هيكل الهيدروجيل المدمج بالماء ، يمكن إعادة تشتيت صفائح RGO النانوية المائية بالموجات فوق الصوتية في الماء بتركيزات مناسبة.

في هذه المخطوطة ، تم وصف بروتوكولات تفاعل الأكسدة بتصميم التتالي وتفاعل الاختزال الأساسي للغاية من أجل إنتاج آمن وفعال وقابل للتطوير ل GO و RGO في المقاييس المختبرية والتجريبية. تم الإبلاغ عن تحسينات كبيرة في الإجراءات التركيبية لتطوير النطاق. في جانب تخليق GrO / GO ، يتم تنفيذ وتحليل استراتيجية التتالي التوافقي لإضافة عدة وحدات كيميائية إلى الماء لتوضيح إمكانات التوسع. في جانب تخليق RGO ، يتم تثبيت هياكل سلائف GrO إلكتروستاتيكيا ، وتقشيرها بالموجات فوق الصوتية ، وتحويلها بالكامل إلى هيدروجيل RGO. يعزز الإجراء المحسن لتفاعل الاختزال القلوي بشكل كبير من كفاءة الإنتاج بسبب التحويل الكامل لمادة GrO إلى هيدروجيل RGO. يتميز الهيدروجيل RGO الذي تم الحصول عليه بخصائص جيدة للتشكل ثلاثي الأبعاد ، والتجميع الذاتي فوق الجزيئي ، والتشتت المائي ، والهياكل النانوية القائمة على الجرافين. بشكل عام ، تنتج عمليات تقليل الأكسدة الكيميائية منتجات عالية الجودة من مسحوق GrO ، والصفائح النانوية GO ، والهيدروجيل RGO ، والصفائح النانوية RGO.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

البروتوكول

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. إنتاج أكسيد الجرافيت القابل للتطوير باستخدام تفاعل أكسدة التصميم المتتالي

  1. تحضير ثلاث أكواب من الجرافيت / تعليق H2SO4
    1. أضف 5.0 جم من مسحوق الجرافيت إلى دورق زجاجي سعة 50 مل. أضف 50 مل من 97٪ من حمض الكبريتيك (H2SO4) إلى الدرق. قم بإعداد كوبين إضافيين من تعليق الجرافيت / H2SO4 بنفس الطريقة.
      تنبيه: حامض الكبريتيك المركز 97٪ مادة كيميائية قوية مسببة للتآكل قد تسبب حروقا شديدة عند ملامستها للمواد العضوية.
    2. حرك (مغناطيسيا) معلقات الجرافيت / H2SO4 الثلاثة في الظروف المحيطة لمدة ساعة واحدة على الأقل.
  2. تحضير ثلاثة erlens من محلول Mn (VII) / H2SO4
    1. أضف 100 مل من 97٪ من حمض الكبريتيك إلى 250 مل من زجاج إرلين. أضف ببطء 10 جم برمنجنات البوتاسيوم (KMnO4) ليذوب في محلول H2SO4 تحت التحريك المغناطيسي ، مما ينتج عنه حوالي 100 مل من محلول Mn (VII) / H2SO4 . وبالمثل ، قم بإعداد الحلقة الثانية والثالثة من محلول Mn (VII) / H2SO4 ، على التوالي.
      تنبيه: محلول Mn (VII) / H2SO4 هو مركب مؤكسد خطير قد يصبح متفجرا عند درجات حرارة أعلى من 55 درجة مئوية أو عند ملامسته للمواد العضوية (المناديل الورقية وشحوم التشحيم والإيثانول والأسيتون).
    2. استخدم مقياس حرارة بالأشعة تحت الحمراء لقياس درجات حرارة المفاعل. قلب (مغناطيسيا) المحاليل الثلاثة Mn (VII) / H2 SO4 لمدة 15 دقيقة على الأقل قبل خطوة التفاعل التالية.
  3. الشلال الأول من تعليق الجرافيت / H2SO4 في محلول Mn (VII) / H2SO4
    1. ضع إرلين واحد محضر من محلول Mn (VII) / H2SO4 في حمام مائي بدرجة حرارة مياه محيطة تبلغ حوالي 27 درجة مئوية. استخدم مقياس حرارة بالأشعة تحت الحمراء لقياس درجات حرارة المفاعل أثناء عمليات التفاعل.
    2. قم بإجراء الخطوة المتتالية الأولى عن طريق صب تعليق الجرافيت / H2SO4 المعد أعلاه (50 مل) ببطء شديد في محلول Mn (VII) / H2SO4 (100 مل) تحت التحريك المغناطيسي في زجاج Erlen سعة 250 مل.
      تنبيه: قد تكون مرحلة التفاعل هذه متفجرة إذا ارتفعت درجة حرارة التفاعل الطارد للحرارة إلى أعلى من 55 درجة مئوية أو إذا كان خليط التفاعل ملوثا بالشوائب العضوية و / أو الماء.
    3. بعد 9 دقائق من وضع Erlen في الحمام المائي ، أخرج Erlen مع خليط التفاعل (الجرافيت / Mn (VII) / H2SO4) من الحمام المائي واستمر في تقليب خليط التفاعل في درجة حرارة الغرفة. ترتفع درجة حرارة التفاعل تدريجيا إلى ذروتها في حدود 48-52 درجة مئوية ثم تنخفض ببطء إلى درجة حرارة قريبة من الغرفة.
    4. قم بإعداد مخاليط الجرافيت / Mn (VII) / H2SO4 كما هو موضح أعلاه عن طريق الإضافة البطيئة لتعليق الجرافيت / H2SO4 إلى محلول Mn (VII) / H2SO4 .
    5. قلب (مغناطيسيا) الخلائط الثلاثة من تفاعل الجرافيت / Mn (VII) / H2SO4 لمدة 4 ساعات على الأقل ، مما ينتج عنه ثلاثة إرلين من مخاليط الجرافيت / Mn (VII) / H2SO4 .
  4. الشلال الثاني من خليط الجرافيت / Mn (VII) / H2SO4 في الماء
    1. قم بإجراء الخطوة المتتالية الثانية باستخدام الإستراتيجية التوافقية لإضافة ثلاثة مخاليط من الجرافيت / Mn (VII) / H2SO4 المحضرة إلى كمية مناسبة من الماء. في البداية ، أضف 1080 مل من الماء النقي إلى دورق زجاجي سعة 2 لتر ، متبوعا بالتحريك المغناطيسي.
    2. صب بعناية أول إرلين من خليط الجرافيت / Mn (VII) / H2SO4 في الماء تحت التحريض في دورق 2 لتر. ترفع الحرارة الطاردة للحرارة الناتجة عن تفاعل الماء وحمض الكبريتيك المركز درجة حرارة التفاعل إلى حوالي 59 درجة مئوية. لقياس درجات حرارة المفاعل ، استخدم مقياس حرارة بالأشعة تحت الحمراء.
    3. أضف ببطء إرلين الثاني من خليط الجرافيت / Mn (VII) / H2SO4 إلى التفاعل. نتيجة لذلك ، ترتفع درجة حرارة الخليط إلى حوالي 80 درجة مئوية.
    4. أضف إرلين الثالث من خليط الجرافيت / Mn (VII) / H2SO4 إلى التفاعل ، مما يجعل درجة حرارة الخليط ترتفع إلى حوالي 94 درجة مئوية.
    5. تحريك تعليق التفاعل لمدة 2 ساعة. تنخفض درجة حرارة التفاعل تلقائيا إلى درجة حرارة قريبة من الغرفة.
  5. إضافة محلول بيروكسيد الهيدروجين
    1. قم بإعداد 450 مل من محلول بيروكسيد الهيدروجين بنسبة 5٪ عن طريق خلط ما يقرب من 75 مل من محلول بيروكسيد الهيدروجين بنسبة 30٪ و 375 مل من الماء النقي.
    2. صب تدريجيا 450 مل من محلول 5٪ H2O2 في خليط التفاعل في دورق 2 لتر. تحدث زيادة طفيفة في درجة حرارة الخليط بسبب التفاعل الطارد للحرارة.
    3. استمر في تقليب خليط التفاعل في الظروف المحيطة لمدة 1 يوم تقريبا.
  6. غسل أكسيد الجرافيت بمحلول حمض الهيدروكلوريك 5٪ والماء
    1. صب خليط التفاعل في دورق سعة 2 لتر في أنابيب طرد مركزي سعة 50 مل للطرد المركزي عند 1500 × جم لمدة 5 دقائق في ظروف درجة الحرارة المحيطة.
    2. بعد الطرد المركزي ، اجمع المواد الصلبة المترسبة للخلط مع 1 لتر من محلول حمض الهيدروكلوريك بنسبة 5٪. حرك التعليق الحمضي لمدة 1 ساعة على الأقل باستخدام محرك مغناطيسي.
    3. جهاز الطرد المركزي المعلق الحمضي عند 1500 × جم لمدة 10 دقائق ، عند درجة حرارة المحلول المحيط 28 درجة مئوية لإزالة المحلول الحمضي الطافي. اغسل المواد الصلبة المترسبة بالماء النقي حتى يصل المحلول الطافي إلى درجة الحموضة 4. قم بقياس درجة الحموضة في المحلول باستخدام أوراق الأس الهيدروجيني.
    4. استخدم الترشيح والماء النقي لغسل المادة الصلبة المترسبة لأكسيد الجرافيت في نظام الترشيح الفراغي حتى يظهر الترشيح المائي درجة حموضة تقارب 7. استخدم قمع Buchner الخزفي (قطر 125 مم) وأوراق الترشيح (قطر 110 مم) للترشيح.
  7. التجفيف والطحن والتعبئة والتغليف
    1. بعد مرحلة الغسيل ، جفف ملاط أكسيد الجرافيت عند 80 درجة مئوية في فرن التجفيف لمدة 2 ساعة تقريبا. استخدم ملاط من الفولاذ المقاوم للصدأ أو السيراميك مع مدقة مقابلة لطحن المادة التي تم الحصول عليها لإنتاج مسحوق من منتج أكسيد الجرافيت (GrO).
    2. قم بوزن وتحليل رطوبة مسحوق GrO (يجب أن تكون رطوبة GrO حوالي 20٪ بالوزن). لقياس محتوى الرطوبة ، استخدم محلل الرطوبة الإلكتروني. قم بتخزين منتج GrO في كيس بلاستيكي.
  8. توصيف المسحوق
    1. قم بقياس وزن ورطوبة مسحوق GrO باستخدام ميزان تحليلي ومحلل رطوبة إلكتروني. احسب المحتويات الصلبة (عن طريق طرح وزن الرطوبة من إجمالي وزن GrO) ، وإنتاجية المنتج (نسبة الوزن الصلب GrO إلى وزن الجرافيت الأولي) ، والكفاءات الكيميائية (أي ما يعادل نسبة كتلة المنتج الصلب GrO إلى KMnO4 المتفاعل المستخدم).
    2. توصيف منتج GrO باستخدام حيود الأشعة السينية (XRD) ، والتحليل الطيفي بالأشعة تحت الحمراء لتحويل فورييه (FTIR) ، والتحليل الطيفي رامان ، والفحص المجهري الإلكتروني الماسح (SEM) ، والتحليل الطيفي للأشعة السينية المشتتة للطاقة (EDS) كما هو موضح في الأوراق المنشورةسابقا 3،8. يتم تحليل التحليل الطيفي رامان بالطول الموجي لإثارة الليزر البالغ 532 نانومتر.

2. توليف قابل للتطوير لهيدروجيل أكسيد الجرافين المنخفض باستخدام تفاعل الاختزال الأساسي للغاية

  1. تحضير تشتت أكسيد الجرافين
    1. يزن 1.25 جم من مسحوق GrO ويضاف 1000 مل من الماء النقي. قم بإسقاط محلول الأمونيا 25٪ -28٪ قطرة قطرة في التشتت المائي لجعل المحلول درجة الحموضة 10.
    2. حرك التشتت القلوي المائي لمدة 1 ساعة. قم بتشغيل تشتت GrO باستخدام مسبار بالموجات فوق الصوتية بقوة 100 واط ، ودورة مستمرة ، وسعة 80٪. Sonicate لمدة 15 دقيقة ، تليها فترة تبريد لمدة 15 دقيقة في الظروف المحيطة. أداء ما مجموعه أربع دورات صوتنة لما مجموعه 1 ساعة من الصوتنة.
  2. تقليل تشتت أكسيد الجرافين باستخدام محلول الأمونيا الأساسي للغاية
    1. صب تشتت 1 لتر من أكسيد الجرافين (GO) في مفاعل زجاجي دائري سعة 1 لتر. أضف 111 مل من محلول الأمونيا بنسبة 25٪ -28٪ إلى المفاعل ، مما يجعل خليط التفاعل أساسيا للغاية (الرقم الهيدروجيني > 11).
      ملاحظة: يظهر قياس الأس الهيدروجيني للمحلول باستخدام أوراق الأس الهيدروجيني اللون البنفسجي (الأس الهيدروجيني 14) ، والقياس باستخدام مقاييس الأس الهيدروجيني يعرض الأس الهيدروجيني الأساسي > 11.
    2. أغلق المفاعل الزجاجي بأغشية البولي إيثيلين وضعها في حمام مائي. سخني خليط التفاعل (1111 مل) إلى 90 درجة مئوية ، دون تحريك. يحفظ عند 90 درجة مئوية لمدة 3 ساعات. ثم أطفئ التسخين واترك المفاعل ليبرد تدريجيا.
  3. الترشيح والغسيل والهلام والتخزين
    1. قم بتصفية الخليط الأساسي للغاية من أكسيد الجرافين المختزل (RGO) باستخدام أقمشة الترشيح أو أوراق ترشيح السليلوز في نظام الترشيح الفراغي. اغسل RGO صلبا بالماء النقي حتى يصل محلول الترشيح إلى درجة الحموضة 8.
    2. جفف ملاط RGO الذي تم الحصول عليه عند 80 درجة مئوية للهلام. استخدم محلل الرطوبة الإلكتروني لقياس محتوى الرطوبة في هيدروجيل RGO (يجب أن يكون حوالي 97٪). اجمع وقم بتخزين منتج الهيدروجيل RGO في صندوق بلاستيكي مغلق.
  4. توصيف الهيدروجيل
    1. قم بقياس وزن ورطوبة هيدروجيل RGO لحساب الأوزان الصلبة وإنتاجية المنتج. الوزن الصلب RGO هو الفرق بين وزن الهيدروجيل RGO ووزن الرطوبة. إنتاجية المنتج أو كفاءة الإنتاج هي نسبة الكتلة للمنتج الصلب RGO إلى السلائف الصلبة GrO.
    2. توصيف منتج RGO hydrogel باستخدام تقنيات XRD و FTIR و Raman الطيفية و SEM و EDS كما هو معروض في منشوراتنا السابقة3،8. الطول الموجي لليزر الساقط في التحليل الطيفي رامان هو 532 نانومتر.
    3. تفريق 0.1 غرام RGO هيدروجيل في 300 مل من الماء عن طريق التحريك والصوتنة. تأكد من التشتت المتجانس للصفائح النانوية RGO للإشارة إلى التشتت المائي للهيدروجيل فوق الجزيئي RGO.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

النتائج

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

يتم عرض المخططات التجريبية لتصميم المتتالي وتفاعل الأكسدة وتفاعل الاختزال الأساسي للغاية في الشكل 1. كما هو موضح سابقا ، يتضمن تفاعل أكسدة الجرافيت خطوتين رئيسيتين منسلسلة 3،8. في البروتوكول ، بعد الخطوتين 1.1 و 1.2 ، تم تنفيذ الخطوة 1.3 (الشكل 1 أ). تشير الزيادة في درجة حرارة الخليط من درجة حرارة الغرفة إلى حوالي 48-52 درجة مئوية إلى حدوث تفاعل أكسدة طارد للحرارة بين الجرافيت ومركب المنغنيز (السابع). في...

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

المناقشة

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

في جانب تخليق GrO ، تم تطبيق طرق الأكسدة باستخدام كواشف Hummers (KMnO4 و H2SO4 و H2O و H2O 2) في إنتاجات GrO في المقاييس المختبرية والصناعية في جميع أنحاء العالم ، نظرا لتوافر المواد الكيميائية الأساسية وعمليات الأكسدةالبسيطة 1،3،5،7. ومع ذلك ، تم الإبلاغ عن مخاطر تفجيرية خطيرة لمركبات Mn (VII) ا...

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

الإفصاحات

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

يعلن المؤلفون أنه ليس لديهم مصالح مالية متنافسة معروفة أو علاقات شخصية يمكن أن يبدو أنها تؤثر على العمل المبلغ عنه في هذه الورقة.

شكر وتقدير

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

يود المؤلفون أن يشكروا الدعم التجريبي لمختبر علوم المواد الأساسية ومختبر المواد متعددة الوظائف ، وكلية علوم وتكنولوجيا المواد ، وجامعة العلوم ، والجامعة الوطنية الفيتنامية في مدينة هو تشي منه ، والدعم التحليلي للمختبر المركزي للتحليل ، جامعة العلوم ، جامعة فيتنام الوطنية مدينة هو تشي منه.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

المواد

قائمة المواد المستخدمة في هذه المقالة
الاسمالشركةرقم فهرسيالتعليقات
محلول الأمونيا 25٪ - 28٪شركة Xilong العلمية1336-21-6
مسحوق الجرافيتشركة شنغهاي زانيون للكيماويات7782-42-5
حمض الهيدروكلوريك 36٪شركة Xilong العلمية7647-01-0
محلول بيروكسيد الهيدروجين 30٪شركة Xilong العلمية7722-84-1
برمنجنات البوتاسيوم 99.5٪مجموعة دوك جيانغ للكيماويات7722-64-7
حامض الكبريتيك 97٪شركة Xilong للكيماويات7664-93-9

المراجع

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Zhu, Y., Ji, H., Cheng, H. M., Ruoff, R. S. Mass production and industrial applications of graphene materials. Natl Sci Rev. 5, 90-101 (2018).
  2. Kauling, A. P., et al. The Worldwide Graphene Flake Production. Adv Mater. 30 (44), 1803784(2018).
  3. Le, H. N., et al. Revisiting oxidation and reduction reactions for synthesizing a three-dimensional hydrogel of reduced graphene oxide. RSC Adv. 14, 30844(2024).
  4. Hummers, W. S., Offeman, R. E. Preparation of graphitic oxide. J Am Chem Soc. 80, 1339(1958).
  5. Ikram, R., Jan, B. M., Ahmad, W. An overview of industrial scalable production of graphene oxide and analytical approaches for synthesis and characterization. J Mater Res Technol. 9, 11587-11610 (2020).
  6. Nishina, Y. Mass Production of Graphene Oxide Beyond the Laboratory: Bridging the Gap Between Academic Research and Industry. ACS Nano. 18 (49), 33264-33275 (2024).
  7. Brisebois, P. P., Siaj, M. Harvesting graphene oxide-years: 1859 to 2019 A review of its structure, synthesis, properties and exfoliation. J Mater Chem C. 8, 1517-1547 (2020).
  8. Le, H. N., et al. Improving safety and efficiency in graphene oxide production technology. J Mater Res Technol. 24, 4440-4453 (2023).
  9. Lopez-Díaz, D., Holgado, M. L., García-Fierro, J. L., Velazquez, M. M. Evolution of the Raman Spectrum with the Chemical Composition of Graphene Oxide. J Phys Chem C. 121, 20489-20497 (2017).
  10. Paton-Carrero, A., Valverde, J. L., Garcia-Alvarez, E., Lavin-Lopez, M. P., Romero, A. Influence of the oxidizing agent in the synthesis of graphite oxide. J Mater Sci. 55, 2333-2342 (2020).
  11. Ferrari, A. C., Basko, D. M. Raman spectroscopy as a versatile tool for studying the properties of graphene. Nat Nanotech. 8, 235-246 (2013).
  12. Haight, G. P., Phillipson, D. Hazard in "permanganate volcano" demonstration. J Chem Educ. 57, 325(1980).
  13. Bodner, G. M. Lecture demonstration accidents from which we can learn. J Chem Educ. 62, 1105(1985).
  14. Lakhe, P., et al. Graphene oxide synthesis: reaction calorimetry and safety. Ind Eng Chem Res. 59 (19), 9004-9014 (2020).
  15. Lee, S., Oh, J., Ruoff, R. S., Park, S. Residual acetone produces explosives during the production of graphite oxide. Carbon. 50 (3), 1442-1444 (2012).
  16. Kummer, A., Varga, T. What do we know already about reactor runaway? - A review. Process Saf Environ Prot. 147, 460-476 (2021).
  17. Li, D., Muller, M. B., Gilje, S., Kaner, R. B., Wallace, G. G. Processable aqueous dispersions of graphene nanosheets. Nat Nanotechnol. 3, 101(2008).
  18. Yang, X., Zhu, J., Qiu, L., Li, D. Bioinspired effective prevention of restacking in multilayered graphene films: towards the next generation of high-performance supercapacitors. Adv Mater. 23, 2833-2838 (2011).
  19. Tarcan, R., et al. Reduced graphene oxide today. J Mater Chem C. 8, 1198(2020).
  20. Agarwal, V., Zetterlund, P. B. Strategies for reduction of graphene oxide - A comprehensive review. Chem Eng J. 405, 127018(2021).
  21. Luo, J., Kim, J., Huang, J. Material processing of chemically modified graphene: some challenges and solutions. Acc Chem Res. 46 (10), 2225-2234 (2013).
  22. Fan, X., et al. Deoxygenation of exfoliated graphite oxide under alkaline conditions: a green route to graphene preparation. Adv Mater. 20 (23), 4490-4493 (2008).
  23. Paredes, J. I., et al. Environmentally friendly approaches toward the mass production of processable graphene from graphite oxide. J Mater Chem. 21 (2), 298-306 (2011).
  24. Le, N. H., et al. Solution-processable conductive micro-hydrogels of nanoparticle/graphene platelets produced by reversible self-assembly and aqueous exfoliation. J Mater Chem A. 1, 12900(2013).
  25. Le, H. N., et al. Sonochemical synthesis of bioinspired graphene oxide-zinc oxide hydrogel for antibacterial painting on biodegradable polylactide film. Nanotechnology. 35, 305601(2024).
  26. Le, H. N., et al. Melt processing of graphene-coated polylactide granules for producing biodegradable nanocomposite with higher mechanical strength. Polym Plast Technol Mater. 63 (11), 1421-1437 (2024).
  27. Le, H. N., Nguyen, L. N. L., Dao, T. B. T., Nguyen, T. D., Ha Thuc, C. N. Highly tough and antibacterial nanocomposite film of poly(vinyl alcohol)/graphene-oxide-ZnO for biomedical application. Int J Nanotechnol. (2025), In Press (2025).
  28. Bhujel, R., Rai, S., Deka, U., Swain, B. P. Electrochemical, bonding network and electrical properties of reduced graphene oxide-Fe2O3 nanocomposite for supercapacitor electrodes applications. J Alloys Compd. 792, 250-259 (2019).
  29. Rai, S., Bhujel, R., Biswas, J., Swain, B. P. Effect of electrolyte on the supercapacitive behaviour of copper oxide/reduced graphene oxide nanocomposite. Ceram Int. 45 (11), 14136-14145 (2019).
  30. Rai, S., et al. Synthesis, characterizations, and electrochemical studies of ZnO/reduced graphene oxide nanohybrids for supercapacitor application. Mater Today Chem. 20, 100472(2021).
  31. Singh, W. I., et al. Fabrication and Characterization of Reduced GrapheneOxide/Polyaniline/Poly(Caprolactone) Electrospun Nanofiber. Arab J Sci Eng. 47, 925-934 (2022).
  32. Chaltash, F., Chekin, F., Vahdat, S. M. Magnetite Reduced Graphene Oxide/Ordered Mesoporous Carbon Nanocomposite as Effective Adsorbent for Removal of 2-Naphthol in Wastewater. Curr Anal Chem. 20 (6), 410-417 (2024).
  33. Behrouzifar, F., Shahidi, S. A., Chekin, F., Hosseini, S., Ghorbani-HasanSaraei, A. Colorimetric assay based on horseradish peroxidase/reduced graphene oxide hybrid for sensitive detection of hydrogen peroxide in beverages. Spectrochim Acta A Mol Biomol Spectrosc. 257, 119761(2021).
  34. Seyedi, S. H., Shahidi, S. A., Chekin, F., Ghorbani-HasanSaraei, F. A., Limooei, M. B. Simultaneous Determination of 1-Naphthol and 2-Naphthol in Waters by Electrochemical Sensor Based on Magnetite Porous Reduced Graphene Oxide/Carbon Nanotube Hybrid. Russ J Electrochem. 59, 1138-1150 (2023).
  35. Vatandost, E., Ghorbani-HasanSaraei, A., Chekin, F., Raeisi, S. N., Shahidi, S. A. Green tea extract assisted green synthesis of reduced graphene oxide: Application for highly sensitive electrochemical detection of sunset yellow in food products. Food Chem X. 6, 100085(2020).
  36. Naderi, N., Sabeti, B., Chekin, F. Fe3O4 nanoparticles decorated reduced graphene oxide and carbon nanotubes-based composite for sensitive detection of imatinib in plasma and urine. J Electrochem Sci Eng. 14 (2), 119-133 (2024).
  37. Amiri, M., Hashemi, Z., Chekin, F. Zinc oxide nanoparticles decorated nitrogen doped porous reduced graphene oxide-based hybrid to sensitive detection of hydroxychloroquine in plasma and urine. J Mater Sci: Mater Med. 36, 4(2025).

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

إعادة الطباعة والأذونات

طلب إذن لإعادة استخدام النص أو الأشكال في مقالة JoVE هذه

طلب إذن

الوسوم

مقالات ذات صلة