Este método de video describe la síntesis de materiales monolíticos basados en grafeno 3D de alta superficie derivados de precursores de polímeros, así como óxido de grafeno de una sola capa.
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Artículo de método
Síntesis y funcionalización de 3D Materiales Nano-grafeno: grafeno aerogeles y grafeno Asambleas Macro
En este artículo
Resumen
Resumen
Los esfuerzos para montar el grafeno en estructuras monolíticas tridimensionales se han visto obstaculizados por el alto costo y la mala procesabilidad de grafeno. Además, la mayoría informó asambleas de grafeno se mantienen unidas a través de interacciones físicas (por ejemplo, fuerzas de van der Waals) en lugar de los enlaces químicos, que limitan su resistencia mecánica y conductividad. Este video detalles del método recientemente desarrollado estrategias para fabricar, materiales a granel basados en el grafeno masa producible derivados de cualquiera de espumas de polímero o de óxido de grafeno de una sola capa. Estos materiales consisten principalmente en hojas de grafeno individuales conectados a través de conectores de carbono unidos covalentemente. Se mantienen las propiedades favorables de grafeno tales como alta área superficial y alta conductividad eléctrica y térmica, combinado con la morfología de poro sintonizable y resistencia mecánica excepcional y elasticidad. Este método sintético flexible puede extenderse a la fabricación de nanotubos de polímero / carbono (CNT) unad polímero / óxido de grafeno (GO) los materiales compuestos. Además, la funcionalización de post-sintética adicional con antraquinona se describe, lo que permite un aumento dramático en el rendimiento de almacenamiento de carga en aplicaciones de supercondensadores.
Introducción
Desde el aislamiento de grafeno en 2004, 1 interés en el aprovechamiento de sus propiedades únicas ha llevado a un intenso esfuerzo dirigido hacia el grafeno montaje en estructuras tridimensionales, monolíticas que conservan las propiedades de las hojas de grafeno individuales. 2-5 Estos esfuerzos se han visto obstaculizados por la hecho de que el grafeno en sí es costoso y consume tiempo para producir y tiende a agregarse en solución, lo que limita la escalabilidad de materiales basados en bloques de construcción de grafeno. Adicionalmente, los conjuntos de grafeno son típicamente compuestos por interacciones físicas de reticulación (por<....
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Protocolo
1. resorcinol-formaldehído (RF) Derivado grafeno aerogeles
- Na 2 CO 3 catalizada aerogel de carbono (11% de sólidos, IRC)
- En un vial de centelleo de 40 ml, añadir agua desionizada (7,1 ml) de resorcinol (0,625 g, 5,68 mmol) y mezclar en un vórtex durante 1 minuto. Aplastar grandes piezas de resorcinol a polvo usando un mortero antes de la adición de agua. Tenga en cuenta que no pueden disolver por completo hasta el siguiente paso.
- Añadir solución de formaldehído 37% (0,900 g, 11,4 mmol) a la suspensión resorcinol y agitar durante 1 min.
- Añadir carbonato de sodio (0,003 g, 0,028 mmol) a la mezcla de reacción....
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Resultados
La evolución de la composición del material y la morfología durante la fabricación puede ser rastreado en diversas formas, incluyendo difracción de rayos X, espectroscopia de Raman y RMN, microscopía electrónica, y porosimetría. Por ejemplo, en la síntesis, pirólisis, y CO 2 activación de gas, la conversión fue seguido por difracción de rayos X (XRD) (Figura 1E). La ausencia del pico (002) de difracción relacionadas apilamiento-en el patrón de difracción de rayos X después de.......
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Discusión
Es importante señalar que los procedimientos descritos aquí son sólo representativas. Muchos ajustes son posibles a los materiales ajustar para una aplicación específica. Por ejemplo, la variación de las concentraciones de material de partida, manteniendo resorcinol / formaldehído (RF) relación constante, puede tener un impacto en la densidad del material final. La carga del catalizador puede alterar la morfología de los poros, como una mayor carga en el procedimiento de RF conduce a partículas primarias más pequeñas y .......
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Divulgaciones
Los autores no tienen nada que revelar.
Agradecimientos
Este trabajo fue realizado bajo los auspicios del Departamento de Energía de EE.UU. por el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore bajo el Contrato DE-AC52-07NA27344. Versión IM LLNL-JRNL-667016.
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Materiales
| Nombre | Empresa | Número de catálogo | Comentarios |
|---|---|---|---|
| Tubos baratos | de óxido de grafeno de una sola capa | n/a | 300-800 nm XY |
| dimensiones nanotubos de carbono de pared simple (SWCNT) | Carbon Solutions | P2-SWNT | |
| resorcinol | Aldrich | 398047-500G | |
| Solución de formaldehído al 37% en agua | Aldrich | 252549 | |
| ácido acético | Aldrich | 320099 | |
| solución de hidróxido de amonio 28-30% NH3 base | Aldrich | ||
| carbonato de sodio | Aldrich | 791768 | |
| antraquinona | Aldrich | a90004 | |
| Polaron secador supercrítico | Electron Microscopy | Sciences EMS 3100 | este es un modelo representativo, cualquier secador de punto crítico compatible con acetona debería funcionar |
Referencias
- Novoselov, K. S., Geim, A. K., et al. Electric field effect in atomically thin carbon films. Science. 306 (5696), 666-669 (2004).
- Geim, A. K., Novoselov, K. S. The rise of graphene. Nat Mater. 6 (3), 183-191 (2007).
- Li, D., Kaner, R. B.
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Reimpresiones y permisos
