Synthèse et fonctionnalisation des matériaux 3D Nano-graphène graphène: aérogels et graphène assemblées Macro

Résumé

Cette méthode vidéo décrit la synthèse de matériaux monolithiques à base de graphène 3D à grande surface dérivés de précurseurs de polymères ainsi que d’oxyde de graphène monocouche.

Résumé

Les efforts visant à assembler graphène dans les structures monolithiques en trois dimensions ont été freinés par le coût élevé et la faible aptitude à la transformation du graphène. En outre, la plupart ont déclaré ensembles de graphène sont maintenues ensemble par des interactions physiques (par exemple, de van der Waals) plutôt que des liaisons chimiques, qui limitent leur résistance mécanique et la conductivité. Cette vidéo méthode détails récemment mis au point des stratégies visant à fabriquer, des matériaux en vrac à base de graphène masse productible issus soit de mousses de polymères ou simple couche d'oxyde de graphène. Ces matériaux sont principalement constitués de feuilles de graphène individuels reliés par des segments de liaison de carbone liés de manière covalente. Ils conservent les propriétés favorables de graphène telles que surface spécifique élevée et une haute conductivité électrique et thermique, combiné avec accordable morphologie des pores et résistance mécanique exceptionnelle et son élasticité. Cette méthode synthétique souple peut être étendu à la fabrication de nanotubes de polymère / carbone (CNT) und polymère / oxyde de graphène (GO) des matériaux composites. De plus, la fonctionnalisation post-synthétique supplémentaire à l'anthraquinone est décrite, ce qui permet une augmentation considérable de la performance de stockage de charge dans les demandes de supercondensateur.

Introduction

Depuis l'isolement du graphène en 2004, ¹ intérêts dans l'exploitation de ses propriétés uniques a conduit à un effort intense dirigée vers le graphène, assembler en structures monolithiques en trois dimensions qui conservent les propriétés des feuilles de graphène individuels. ^2-5 Ces efforts ont été entravés par le fait que le graphène lui-même est coûteux et fastidieux à produire et tend à agréger en solution, ce qui limite l'évolutivité de matériaux à base de blocs de construction graphène. En outre, les assemblages de graphène sont généralement constitués d'interactions physiques de réticulation (par exemple, van de....

Protocole

1. résorcinolformaldéhyde (RF) Dérivé graphène aérogels

1. Na ₂ CO ₃ catalysée aérogel de carbone (11% de solides, CRF)
   1. Dans un flacon à scintillation de 40 ml, ajouter de l'eau désionisée (7,1 ml) de résorcinol (0,625 g, 5,68 mmol) et mélanger au vortex pendant 1 min. Crush gros morceaux de résorcinol à poudre en utilisant un mortier et un pilon avant l'addition d'eau. A noter qu'ils peuvent ne pas se dissoudre complètement avant l'étape suivante.
   2. Ajouter une solution de formaldehyde à 37% (0,900 g, 11,4 mmoles) à la suspension de résorcinol et vortex pendant 1 min.
   3. Ajouter le carbonate d....

Résultats

L'évolution de la composition du matériau et de la morphologie pendant la fabrication peut être suivie de différentes manières, y compris diffraction des rayons X, spectroscopie Raman et résonance magnétique nucléaire, microscopie électronique, et la porosimétrie. Par exemple, dans la synthèse, la pyrolyse, et l'activation de _CO 2 du gaz, la conversion a été suivie par diffraction des rayons X (DRX) (figure 1E). L'absence de la liées empilage (002) pic de diffract.......

Discussion

Il est important de noter que les procédures décrites ici sont seulement représentatives. De nombreux ajustements sont possibles pour les matériaux tune pour une application spécifique. Par exemple, en faisant varier les concentrations des matières de départ, tout en maintenant le résorcinol / formaldéhyde (RF) rapport constant, peut avoir un impact sur la densité du matériau final. Catalyseur chargement peut altérer la morphologie des pores, comme une charge plus élevée dans la procédure de RF conduit à de plus petites.......

Matériaux

Liste des matériaux utilisés dans cet article

Nom	Entreprise	Numéro de catalogue	Commentaires
Tubes bon marché	à l’oxyde de graphène monocouche	n/a	300-800  ; nm XY dimensions
de carbone à paroi simple (SWCNT)	Carbon Solutions	P2-SWNT
résorcinol	Aldrich	398047-500G
37 % de formaldéhyde solution dans l’eau	Aldrich	252549
d’acide acétique	Aldrich	320099
solution d’hydroxyde d’ammonium 28-30 % NH3 base	Aldrich
carbonate	de sodium Aldrich	791768
anthraquinone	Aldrich	a90004
Sécheur supercritique Polaron	Microscopie électronique Sciences	EMS 3100	il s’agit d’un modèle représentatif, tout sécheur de point critique compatible avec l’acétone devrait fonctionner

nanotubes 320145