מאמר שיטה

סינתזות ניתנות להרחבה של תחמוצת גרפן ותחמוצת גרפן מופחתת באמצעות חמצון בעיצוב מפל ותגובות הפחתה בסיסיות ביותר

DOI:

10.3791/68313

⸱

3 ביולי 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

במאמר זה

סיכום

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

המאמר מציג את הפרוטוקולים של תהליך חמצון בעיצוב מפל ותגובת הפחתה בסיסית ביותר להמרה חדשנית וניתנת להרחבה של גרפיט לאבקת תחמוצת גרפיט רב שכבתית, ננו-יריעות תחמוצת גרפן, הידרוג'ל תחמוצת גרפן מופחתת על-מולקולרית וננו-חומרים מופחתים של תחמוצת גרפן.

תקציר

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

עבודה זו מתארת את השיטות הסינתטיות הניתנות להרחבה של תגובות חמצון והפחתה לייצור תחמוצת גרפן וננו-חומרים מופחתים של תחמוצת גרפן. עיצוב מפל של תגובת חמצון מבוססת Mn (VII) מיושם להמרת גרפיט לאבקת תחמוצת גרפיט רב שכבתית, המבשר של ננו-יריעות תחמוצת גרפן חד-שכבתיות. מכיוון שנעשה שימוש בחום אקסותרמי, יחסים כימיים רלוונטיים ואסטרטגיה קומבינטיבית, תהליך תכנון המפל חוסך כמויות ניכרות של אנרגיית חימום, ריאגנטים כימיים וזמן סינטטי. בשלב הבא, המבנה הרב-שכבתי המיובש של תחמוצת הגרפיט מתקלף במים בתמיכת סוניקציה. ננו-יריעות תחמוצת גרפן מיוצבות אלקטרוסטטית ומופחתות כימית באמצעות תמיסת אמוניה בסיסית ביותר ב-pH >11 וטמפרטורה של 90 מעלות צלזיוס. תמיסת אמוניום הידרוקסיד אלקליין נחשבת לחומר כימי ידידותי לסביבה וזול לסינתזה של ננו-יריעות מופחתות של תחמוצת גרפן המורכבות במבנה הידרוג'ל. ניתן לקלף ננו-יריעות מופחתות של תחמוצת גרפן מיובשת בהידרוג'ל העל-מולקולרי כדי לייצר פיזור מימי הומוגני. הפרוטוקול הכללי של תגובות חמצון-הפחתת מסנתז ברצף אבקת תחמוצת גרפיט, ננו-יריעות תחמוצת גרפן, הידרוג'ל תחמוצת גרפן מופחתת וננו-יריעות תחמוצת גרפן מופחתות למחקר מדעי שונים ויישומים רב-תחומיים. פיתוח פרוספקטיבי של הגישה הסינתטית מקנה מידה מעבדתי לייצור תעשייתי צפוי להרחיב את הפוטנציאל.

מבוא

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

לחומרים מבוססי גרפן יש פוטנציאל גדול לחולל מהפכה ביישומים ותעשיות רבות, כולל טיהור מים, ננו-מרוכבים פולימרים, צבעים, ציפויים, דיו, קבלי-על, סוללות ליתיום-יון, תאים סולאריים, תאי דלק ופוטוסינתזה מלאכותית1. כיום, חומרים מבוססי גרפן מסונתזים מחומרי גלם שונים, כגון גרפיט טבעי/מלאכותי, ביו-פחמנים וגזי פחמימנים/מימן. שיטות לייצור בקנה מידה גדול של חומרים מבוססי גרפן כוללות פילינג בשלב נוזלי של גרפיט, תהליכי חמצון-הפחתת ושקיעת אדים כימית (CVD)1. שיטת פילינג בשלב נוזלי הוגדלה לייצור תעשייתי של ננו-יריעות גרפן בתוליות. יעילות, תקן ויכולת עיבוד של גרפן בתולי הם נושאים מכריעים לפיתוח בגישה זו2. לגבי שיטת CVD, שכבות גרפן חד-שכבתיות מסונתזות מתצהיר של גזי פחמימנים/מימן (בדרך כלל מתאן ומימן) על מצעי מתכת. גרפן CVD הוא דק מבחינה אטומית, מוליך ושקוף עבור יישומים ביו-חישה, אופטו-אלקטרוניים ואלקטרוניים. בגישה של תהליכי הפחתת חמצון, מבני גרפיט טבעיים/מלאכותיים מתחמצנים כדי לסנתז תחמוצת גרפיט (GrO) וננו-יריעות תחמוצת גרפן (GO) שמצטמצמות לאחר מכן לקבלת ננו-יריעות מופחתות של תחמוצת גרפן (RGO)3. מסלול החמצון-הפחתת מייצר ננו-חומרים GO ו-RGO המהווים אבני בניין ניתנות לעיבוד בתמיסה ורב-תכליתיות עבור מגוון ניסוחים ויישומים.

בהיבט של התהליך הראשוני בגישת החמצון-הפחתה, ניתן לבצע חמצון גרפיט בשיטה אלקטרוכימית או בתגובה כימית. נכון לעכשיו, תגובת חמצון גרפיט באמצעות ריאגנטים של האמרים (חומצה גופרתית, אשלגן פרמנגנט, מים ומי חמצן) נחשבת לשיטה הכימית הפופולרית ביותר לייצור GrO/GO במעבדות מדעיות ובמפעלים תעשייתיים 4,5,6. תרכובת מנגניל (VII) או Mn(VII), המופקת מתערובת של אשלגן פרמנגנט וחומצה גופרתית מרוכזת, היא חומר זול וחזק לתגובות חמצון, אך היא גם מסוכנת ונפיצה בטמפרטורות מעל 55 מעלות צלזיוס7. עיצובים קונבנציונליים של תגובת חמצון גרפיט משתמשים בכמות גבוהה של תרכובת Mn(VII) (גרפיט: KMnO4 = 1:3 w/w) ותוספת אקסותרמית של מים לתערובת תגובת גרפיט/Mn(VII), מה שמוביל לסיכונים חמורים של פיצוץ בריחה תרמי ותהליכי קירור/חימום נוספים הצורכים אנרגיה8. לכן, מאמרי המחקר האחרונים שלנו הציגו את העיצוב המפל של תגובת חמצון מבוססת Mn (VII) (באמצעות גרפיט: יחס KMnO4 של 1:2 w/w ושני שלבי מפל אקסותרמיים), המספקים את היתרונות של בטיחות תהליך, חיסכון באנרגיה ויעילות כימית לטכנולוגיית ייצור ניתנת להרחבה 3,8. כתוצאה מכך, גרפיט מומר כימית ל-GrO, מבנה רב-שכבתי המשולב עם מולקולות מים בגלריות בין יריעות. כאשר הם סוניקציה במים, רעידות קוליות וקוויטציות בתעלות מימיות מקלפות GrO רב שכבתי לננו-יריעות GO חד-שכבתיות.

לגבי התהליך המשני בגישת החמצון-הפחתה, ננו-יריעות GO המפוזרות בתמיסה מימית מופחתות כימית כדי להשיג ננו-יריעות RGO. המאמר האחרון שלנו הראה שתמיסת אמוניה בסיסית ביותר ב-pH >11 היא סביבה יעילה לתגובת ההפחתה3. בהשוואה לחומרים המפחיתים של הידרזין, חומצה הידרואידית, חומצה אסקורבית ונתרן בורוהידריד, תמיסת אמוניה זולה יותר ואלקליין לסינתזה סופרמולקולרית RGOהידרוג'ל 3. ננו-יריעות RGO מסונתזות עדיין מכילות מספר קבוצות פונקציונליות המכילות חמצן (יחס C/O של ננו-יריעות RGO הוא כ-4.17) לשמירה על לחות פני השטח. עם מבנה ההידרוג'ל המשולב במים, ניתן לפזר מחדש ננו-יריעות RGO מיובשות במים בריכוזים מתאימים.

בכתב יד זה, מתוארים פרוטוקולים של תגובת חמצון בעיצוב מפל ותגובת הפחתה בסיסית ביותר לייצור בטוח, יעיל וניתן להרחבה של GO ו-RGO בקנה מידה מעבדתי ופיילוט. מדווחים על שיפורים ניכרים בהליכים הסינתטיים לפיתוח בקנה מידה גדול. בהיבט של סינתזת GrO/GO, מיושמת ומנותחת אסטרטגיית המפל הקומבינטיבית של הוספת מספר יחידות כימיות למים כדי להרחיב את פוטנציאל ההגדלה. בהיבט של סינתזת RGO, מבני מבשר GrO מיוצבים אלקטרוסטטית, מתקלפים באולטרסאונד ומומרים במלואם להידרוג'ל RGO. ההליך המשופר של תגובת הפחתת אלקליין משפר משמעותית את יעילות הייצור בגלל ההמרה המלאה של חומר GrO להידרוג'ל RGO. להידרוג'ל RGO המתקבל יש תכונות טובות של מורפולוגיה תלת מימדית, הרכבה עצמית סופרמולקולרית, פיזור מימי וננו-מבנים מבוססי גרפן. באופן כללי, תהליכי החמצון-חיזור הכימיים מייצרים מוצרים באיכות גבוהה של אבקת GrO, ננו-יריעות GO, הידרוג'ל RGO וננו-יריעות RGO.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

פרוטוקול

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

1. ייצור ניתן להרחבה של תחמוצת גרפיט באמצעות תגובת חמצון בעיצוב מפל

  1. הכנת שלוש כוסות מתלה גרפיט/H2SO4
    1. הוסף 5.0 גרם אבקת גרפיט לכוס זכוכית של 50 מ"ל. הוסף 50 מ"ל של 97% חומצה גופרתית (H2SO4) לכוס. הכן שתי כוסות נוספות של מתלה גרפיט/H2SO4 באותו אופן.
      אזהרה: חומצה גופרתית מרוכזת 97% היא כימיקל קורוזיבי חזק שעלול לגרום לכוויות חמורות במגע עם חומרים אורגניים.
    2. מערבבים (מגנטית) את שלושת מתלי הגרפיט/H2SO4 בתנאי הסביבה למשך שעה אחת לפחות.
  2. הכנת שלושה ארלנים של תמיסת Mn(VII)/H2SO4
    1. הוסף 100 מ"ל של חומצה גופרתית 97% לארלן זכוכית של 250 מ"ל. הוסף לאט 10 גרם אשלגן פרמנגנט (KMnO4) כדי להתמוסס בתמיסת H2SO4 תחת ערבוב מגנטי, וכתוצאה מכך כ -100 מ"ל של תמיסת Mn(VII)/H2SO4 . באופן דומה, הכן את הארלנס השני והשלישי של תמיסת Mn(VII)/H2SO4 , בהתאמה.
      זהירות: תמיסת Mn(VII)/H2SO4 היא תרכובת מחמצנת מסוכנת שעלולה להתפוצץ בטמפרטורות מעל 55 מעלות צלזיוס או במגע עם חומרים אורגניים (נייר טישו, שומן סיכה, אתנול ואצטון).
    2. השתמש במדחום אינפרא אדום למדידת טמפרטורות כור. מערבבים (מגנטית) את שלושת פתרונות Mn(VII)/H2SO4 למשך 15 דקות לפחות לפני שלב התגובה הבא.
  3. מפל ראשון של מתלה גרפיט/H2SO4 לתוך תמיסת Mn(VII)/H2SO4
    1. שים ארלן אחד מוכן כפי שהוכן של תמיסת Mn(VII)/H2SO4 באמבט מים עם טמפרטורת מים סביבתית של כ-27 מעלות צלזיוס. השתמש במדחום אינפרא אדום למדידת טמפרטורות הכור במהלך תהליכי תגובה.
    2. בצע את שלב המפל הראשון על ידי יציקת מתלה גרפיט/H2SO4 (50 מ"ל) שהוכן לעיל לאט מאוד לתוך תמיסת Mn(VII)/H2SO4 (100 מ"ל) תחת ערבוב מגנטי בזכוכית 250 מ"ל ארלן.
      זהירות: שלב תגובה זה עלול להיות נפיץ אם טמפרטורת התגובה האקסותרמית עולה מעל 55 מעלות צלזיוס או שתערובת התגובה מזוהמת בזיהומים אורגניים ו/או במים.
    3. לאחר 9 דקות של הכנסת הארלן לאמבט המים, הוציאו את הארלן עם תערובת התגובה (גרפיט/Mn(VII)/H2SO4) מאמבט המים והמשיכו לערבב את תערובת התגובה בטמפרטורת החדר. טמפרטורת התגובה עולה בהדרגה לשיא בטווח של 48 - 52 מעלות צלזיוס ואז יורדת לאט לאט לטמפרטורת החדר.
    4. הכן את שלושת ה-erlens של תערובות גרפיט/Mn(VII)/H2SO4 כמתואר לעיל על ידי הוספה איטית של מתלה גרפיט/H2SO4 לתמיסת Mn(VII)/H2SO4 .
    5. מערבבים (מגנטית) את שלוש התערובות של תגובת גרפיט/Mn(VII)/H2SO4 למשך 4 שעות לפחות, וכתוצאה מכך שלוש תערובות של גרפיט/Mn(VII)/H2SO4 .
  4. מפל שני של תערובת גרפיט/Mn(VII)/H2SO4 למים
    1. בצע את שלב המפל השני באמצעות האסטרטגיה המשולבת של הוספת שלוש תערובות גרפיט/Mn(VII)/H2SO4 מוכנות לכמות מתאימה של מים. בהתחלה, הוסף 1080 מ"ל מים טהורים לכוס זכוכית של 2 ליטר, ולאחר מכן תסיסה מגנטית.
    2. יוצקים בזהירות את תערובת הארלן הראשונה של גרפיט/Mn(VII)/H2SO4 למים תחת תסיסה בכוס 2 ליטר. חום אקסותרמי מתגובה של מים וחומצה גופרתית מרוכזת מעלה את טמפרטורת התגובה לכ-59 מעלות צלזיוס. כדי למדוד טמפרטורות כור, השתמש במדחום אינפרא אדום.
    3. הוסף לאט לאט את תערובת הארלן השנייה של גרפיט/Mn(VII)/H2SO4 לתגובה. כתוצאה מכך, טמפרטורת התערובת עולה לכ-80 מעלות צלזיוס.
    4. הוסף לתגובה את תערובת הארלן השלישית של גרפיט/Mn(VII)/H2SO4 , מה שגורם לטמפרטורת התערובת לעלות לכ-94 מעלות צלזיוס.
    5. לערבב את תרחיף התגובה למשך שעתיים. טמפרטורת התגובה יורדת באופן ספונטני לטמפרטורת החדר.
  5. תוספת תמיסת מי חמצן
    1. הכן 450 מ"ל של תמיסת מי חמצן 5% על ידי ערבוב של כ-75 מ"ל של תמיסת מי חמצן 30% ו-375 מ"ל מים טהורים.
    2. יוצקים בהדרגה את 450 מ"ל המתקבל של תמיסת 5% H2O2 לתערובת התגובה בכוס 2 ליטר. עלייה קטנה בטמפרטורת התערובת מתרחשת עקב התגובה האקסותרמית.
    3. המשיכו לערבב את תערובת התגובה בתנאי הסביבה למשך כיממה.
  6. שטיפת תחמוצת גרפיט בתמיסת חומצה הידרוכלורית 5% ומים
    1. יוצקים את תערובת התגובה בכוס 2 ליטר לצינורות צנטריפוגה של 50 מ"ל לצנטריפוגה ב-1500 x גרם למשך 5 דקות בתנאי טמפרטורת הסביבה.
    2. לאחר הצנטריפוגה, אספו את המוצקים המשקעים לערבוב עם 1 ליטר של תמיסת חומצה הידרוכלורית 5%. מערבבים את התרחיף החומצי למשך שעה לפחות באמצעות מערבל מגנטי.
    3. צנטריפוגה את התרחיף החומצי ב-1500 x גרם למשך 10 דקות, בטמפרטורת תמיסה סביבתית של 28 מעלות צלזיוס כדי להסיר את התמיסה החומצית העליונה. שוטפים את המוצקים המשקעים במים טהורים עד שתמיסת העל מגיעה ל-pH 4. מדוד את ה-pH של התמיסה באמצעות ניירות pH.
    4. השתמש בסינון ובמים טהורים כדי לשטוף את המוצק המשקע של תחמוצת הגרפיט במערכת סינון ואקום עד שהסינון המימי מראה pH של כמעט 7. השתמש במשפך בוכנר פורצלן (קוטר 125 מ"מ) וניירות סינון (קוטר 110 מ"מ) לסינון.
  7. ייבוש, השחזה ואריזה
    1. לאחר שלב הכביסה יש לייבש את תמיסת תחמוצת הגרפיט בטמפרטורה של 80 מעלות צלזיוס בתנור ייבוש למשך כשעתיים. השתמש בטיט נירוסטה או קרמיקה עם עלי מתאים כדי לטחון את החומר המתקבל לייצור אבקה של מוצר תחמוצת גרפיט (GrO).
    2. שקלו ונתחו את הלחות של אבקת GrO (הלחות של GrO צריכה להיות כ -20% משקל). כדי למדוד את תכולת הלחות, השתמש במנתח לחות אלקטרוני. אחסן את מוצר GrO בשקית ניילון.
  8. אפיון האבקה
    1. מדוד את המשקל והלחות של אבקת GrO באמצעות איזון אנליטי ומנתח לחות אלקטרוני. חשב את התכולה המוצקה (על ידי הפחתת משקל הלחות ממשקל ה-GrO הכולל), תפוקות המוצר (היחס בין משקל מוצק GrO למשקל הגרפיט ההתחלתי) ויעילות כימית (שווה ערך ליחס המסה של מוצר מוצק GrO למגיב KMnO4 המשמש).
    2. אפיין את מוצר GrO באמצעות עקיפה של קרני רנטגן (XRD), ספקטרוסקופיה אינפרא אדום טרנספורמציה פורייה (FTIR), ספקטרוסקופיה של ראמאן, מיקרוסקופ אלקטרונים סורק (SEM) וספקטרוסקופיה של קרני רנטגן מפזרת אנרגיה (EDS) כמתואר במאמרים שפורסמו בעבר 3,8. ספקטרוסקופיית ראמאן מנותחת באורך גל עירור לייזר של 532 ננומטר.

2. סינתזה ניתנת להרחבה של הידרוג'ל תחמוצת גרפן מופחתת באמצעות תגובת הפחתה בסיסית ביותר

  1. הכנת פיזור תחמוצת גרפן
    1. שוקלים 1.25 גרם אבקת GrO ומוסיפים 1000 מ"ל מים טהורים. זרוק 25%-28% תמיסת אמוניה טיפה אחר טיפה לתוך הפיזור המימי כדי להפוך את התמיסה ל-pH 10.
    2. מערבב את פיזור האלקליין המימי למשך שעה. סוניקציה של פיזור ה-GrO באמצעות בדיקה אולטרסאונד בהספק של 100 וואט, מחזור רציף ומשרעת של 80%. סוניקציה למשך 15 דקות, ולאחר מכן תקופת קירור של 15 דקות בתנאי הסביבה. בצע בסך הכל ארבעה מחזורי סוניקציה בסך הכל שעה אחת של סוניקציה.
  2. הפחתת פיזור תחמוצת הגרפן באמצעות תמיסת אמוניה בסיסית ביותר
    1. יוצקים את הפיזור המתקבל של 1 ליטר של תחמוצת גרפן (GO) לכור זכוכית עגול של 1 ליטר. הוסף לכור 111 מ"ל של תמיסת אמוניה של 25%-28%, מה שהופך את תערובת התגובה לבסיסית ביותר (pH > 11).
      הערה: מדידת ה-pH של התמיסה באמצעות ניירות pH מציגה צבע סגול (pH 14), והמדידה באמצעות מדי pH מציגה pH בסיסי >-11.
    2. אוטמים את כור הזכוכית בסרטי פוליאתילן ומכניסים לאמבט מים. מחממים את תערובת התגובה (1111 מ"ל) ל-90 מעלות צלזיוס, ללא תסיסה. יש לשמור על טמפרטורה של 90 מעלות צלזיוס למשך 3 שעות. לאחר מכן, כבה את החימום והשאיר את הכור להתקרר בהדרגה.
  3. סינון, כביסה, ג'לציה ואחסון
    1. סנן את התערובת הבסיסית ביותר של תחמוצת גרפן מופחתת (RGO) באמצעות בדי סינון או ניירות סינון תאית במערכת סינון ואקום. שוטפים את RGO מוצק במים טהורים עד שתמיסת הסינון מגיעה ל-pH 8.
    2. יבש את תמיסת ה-RGO שהתקבלה ב-80 מעלות צלזיוס לג'לציה. השתמש במנתח לחות אלקטרוני כדי למדוד את תכולת הלחות של ההידרוג'ל RGO (זה צריך להיות בערך 97%). אוספים ומאחסנים את מוצר ההידרוג'ל RGO בקופסת פלסטיק סגורה.
  4. אפיון ההידרוג'ל
    1. מדוד משקל ולחות של הידרוג'ל RGO כדי לחשב משקלים מוצקים ותפוקות מוצרים. משקל מוצק של RGO הוא ההבדל בין משקל ההידרוג'ל של RGO למשקל הלחות. תפוקת המוצר או יעילות הייצור היא יחס המסה של המוצר המוצק RGO לקודמן המוצק GrO.
    2. אפיון מוצר הידרוג'ל RGO באמצעות טכניקות XRD, FTIR, ספקטרוסקופיה של ראמאן, SEM ו-EDS כפי שהוצגו בפרסומים הקודמים שלנו 3,8. אורך הגל של לייזר תקרית בספקטרוסקופיה של ראמאן הוא 532 ננומטר.
    3. לפזר 0.1 גרם RGO הידרוג'ל ב-300 מ"ל מים על ידי תסיסה וסוניקציה. הקפידו על פיזור הומוגני של ננו-יריעות RGO כדי להצביע על הפיזור המימי של הידרוג'ל RGO העל-מולקולרי.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

תוצאות

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

התוכניות הניסיוניות של תכנון מפל, תגובת חמצון ותגובת הפחתה בסיסית ביותר מוצגות באיור 1. כפי שתואר קודם לכן, תגובת חמצון הגרפיט כוללת שני שלבים מדורגים עיקריים 3,8. בפרוטוקול, לאחר שלבים 1.1 ו-1.2, שלב 1.3 יושם (איור 1A). העלייה בטמפרטורת התערובת מטמפרטורת החדר לכ-48-52 מעלות צלזיוס מצביעה על כך שמתרחשת תגובת חמצון אקסותרמית בין גרפיט לתרכובת Mn(VII). בשלב הבא, שלב 1.4, חום אקסותרמי חזק המשתחרר מהוספת חומ...

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

דיון

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

בהיבט של סינתזת GrO, שיטות חמצון באמצעות ריאגנטים של האמרים (KMnO4, H2SO4, H2O ו-H2O2) יושמו בייצור GrO בקנה מידה מעבדתי ותעשייתי ברחבי העולם, בשל זמינות כימית בסיסית ותהליכי חמצון פשוטים 1,3,5,7. עם זאת, סיכוני נפץ חמורים של תרכובות Mn(VII) שמקורן ב-KMnO4 ו-H2SO4...

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

גילויים

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

המחברים מצהירים כי לא ידוע על אינטרסים פיננסיים מתחרים או קשרים אישיים שיכולים היו להשפיע על העבודה המדווחת במאמר זה.

תודות

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

המחברים רוצים להודות לתמיכה הניסיונית של המעבדה למדע חומרים בסיסיים ומעבדה לחומרים רב-תכליתיים, הפקולטה למדע וטכנולוגיה של חומרים, האוניברסיטה למדעים, האוניברסיטה הלאומית של וייטנאם הו צ'י מין סיטי, והתמיכה האנליטית של המעבדה המרכזית לאנליזה, האוניברסיטה למדע, האוניברסיטה הלאומית של וייטנאם הו צ'י מין סיטי.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

חומרים

רשימת החומרים שנעשה בהם שימוש במאמר זה
שםחברהמספר קטלוגהערות
תמיסת אמוניה 25% - 28%החברה המדעית Xilong1336-21-6
אבקת גרפיטחברת שנחאי Zhanyun כימיקלים7782-42-5
חומצה הידרוכלורית 36%החברה המדעית Xilong7647-01-0
תמיסת מי חמצן 30%החברה המדעית Xilong7722-84-1
אשלגן פרמנגנט 99.5%קבוצת דוק ג'יאנג כימיקלים7722-64-7
חומצה גופרתית 97%חברת הכימיקלים שילונג7664-93-9

מקורות

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

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

הדפסות חוזרות והרשאות

בקש הרשאה לשימוש חוזר בטקסט או באיורים של מאמר JoVE זה

בקש הרשאה

תגיות

מאמרים קשורים