Name: סינתזה וFunctionalization של חומרים ננו-גרפן 3D: הרכבות מאקרו Aerogels גראפן וגראפן (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2015-11-05T14:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 23 s
Description: למדו את שיטת הסינתזה של חומרי גרפן תלת-ממדיים בעלי שטח פנים גבוה באמצעות ייבוש בפחמן דו-חמצני על-קריטי. שיטה זו מאפשרת שליטה בצפיפות, בשטח הפנים ובגודל הנקבוביות ליישומים במדעי החומרים.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

עבודה זו בוצעה בחסות משרד האנרגיה של ארצות הברית על ידי המעבדה הלאומית לורנס ליברמור תחת חוזה DE-AC52-07NA27344. שחרור הודעה מיידית LLNL-JRNL-667016.

1. Resorcinol פורמלדהיד (RF) הנגזר גראפן Aerogels <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> Na 2 CO 3 זרז airgel פחמן (11% מוצקים, CRF) <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בבקבוקון נצנץ 40 מיליליטר, להוסיף מים ללא יונים (7.1 מיליליטר) לresorcinol (0.625 גרם, 5.68 mmol) ומערבבים במערבולת דקות 1. למחוץ חתיכות resorcinol גדולות לאבקה בעזרת מכתש ועלי לפני בנוסף מים. שים לב שהם לא יכולים להתמוסס לחלוטין עד לשלב הבא. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להוסיף 37% תמיסת פורמלדהיד (0.900 גרם, 11.4 mmol) לתרחיף resorcinol ומערבולת דקות 1. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להוסיף סודיום קרבונט (0.003 g, 0.028 mmol) לתערובת התגובה ומערבולת דקות 1. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מעבירים את התערובת לתבניות תגובת זכוכית שיכולה להיות אטום אוויר חזק (לדוגמא, שקופיות בקבוקון זכוכית או שמופרדות על ידי אטם סיליקון) המגדירות את הצורה של חלק המוצק וכתוצאה מכך. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניחים את התבניות אטומות לתנור 80 מעלות צלזיוס ולרפא במשך 72 שעות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר הריפוי, להסיר את סולפסלי id מתבנית הזכוכית ולשטוף עם מים כדי להסיר חומרי שייר unreacted התחלה וזרז. בדרך כלל אנו מבצעים 3 x 12 שטיפות שעות עם DI הטרי H 2 O. החומר מוכן לייבוש עכשיו. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חומצה אצטית זרז airgel פחמן (AARF) 17 <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בבקבוקון נצנץ 40 מיליליטר, להוסיף מים ללא יונים (15 מיליליטר) לresorcinol (12.3 גר &#39;, 0.112 mol) ומערבבים במערבולת דקות 1. למחוץ חתיכות resorcinol גדולות לאבקה בעזרת מכתש ועלי לפני בנוסף מים. שים לב שהם לא יכולים להתמוסס לחלוטין עד לשלב הבא. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להוסיף 37% תמיסת פורמלדהיד (17.9 גר &#39;, .224 mol) לתרחיף resorcinol ומערבולת דקות 1. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להוסיף חומצה אצטית קרחונית (0.44 גר &#39;, 0.007 mol) לתערובת התגובה ומערבולת דקות 1. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מעבירים את התערובת לתבניות תגובת זכוכית שיכולה להיות אטום אוויר חזק (למשל, בקבוקון או שקופיות זכוכית שמופרדות על ידי אטם סיליקון), המגדירות את הצורה של resulting חלק מוצק. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניחים את התבניות אטומות לתנור 80 מעלות צלזיוס ולרפא במשך 72 שעות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר הריפוי, להסיר את הפסלים מוצקים מתבנית הזכוכית ולשטוף עם מים כדי להסיר חומרי שייר unreacted התחלה וזרז. בדרך כלל אנו מבצעים 3 x 12 שטיפות שעות עם DI הטרי H 2 O. החומר מוכן לייבוש עכשיו. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> תוספות פחמן לפתרון המבשר RF (CNT, GO) <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ננו-צינורות פחמן / 11 RF מרוכבים <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להשעות ננו-צינורות פחמן חד-דופנות 1% WT במים ללא יונים ולפזר באופן יסודי באמצעות אמבטיה קולית (W כוח 90 קולי, תדירות 40 קילוהרץ). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להוסיף resorcinol (1.235 גרם, 11.2 mmol), פורמלדהיד (1.791 גרם, 22.1 mmol), וזרז סודיום קרבונט (5.95 מ&quot;ג, 0.056 mmol) 1.5 גרם של פיזור CNT. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מעבירים את התערובת לתבניות תגובת זכוכית שיכולה להיות אטום אוויר חזק (לדוגמא, שקופיות בקבוקון זכוכית או שמופרדות על ידי אטם סיליקון), אשר definדואר הצורה של חלק המוצק וכתוצאה מכך. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניחים את התבניות אטומות לתנור 80 מעלות צלזיוס ולרפא במשך 72 שעות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר הריפוי, להסיר את הפסלים מוצקים מתבנית הזכוכית ולשטוף עם מים כדי להסיר חומרי שייר unreacted התחלה וזרז. בדרך כלל לבצע 3 x 12 שטיפות שעות עם DI הטרי H 2 O. החומר מוכן לייבוש עכשיו. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> תחמוצת גרפן / RF מרוכבים 12 <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להשעות תחמוצת גרפן 1 WT% (GO, 300-800 קוטר ננומטר) במים ללא יונים ולפזר באופן יסודי באמצעות אמבטיה קולית (W כוח 90 קולי, תדירות 40 קילוהרץ). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להוסיף resorcinol (1.235 גרם, 11.2 mmol), פורמלדהיד (1.791 גרם, 22.1 mmol, פתרון 37%) וזרז סודיום קרבונט (5.95 מ&quot;ג, 0.056 mmol) 1.5 גרם של פיזור GO. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מעבירים את התערובת לתבניות תגובת זכוכית שיכולה להיות אטום אוויר חזק (למשל, בקבוקון או שקופיות זכוכית שמופרדות על ידי אטם סיליקון) המגדירות את הצורהוכתוצאה מכך חלק מוצק. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניחים את התבניות אטומות לתנור 80 מעלות צלזיוס ולרפא במשך 72 שעות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר הריפוי, להסיר את הפסלים מוצקים מתבנית הזכוכית ולשטוף עם מים כדי להסיר חומרי שייר unreacted התחלה וזרז. בדרך כלל לבצע 3 x 12 שטיפות שעות עם DI הטרי H 2 O. החומר מוכן לייבוש עכשיו. </li></ol></li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ייבוש <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> סופר קריטי CO 2 <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכן דגימות שטף לייבוש עם CO 2 הסופר קריטי על ידי החלפת הממס O H 2 עם אצטון. הסר מדגם מאמבט מים ומניח לאמבטיה המכילה אצטון הנקי. החלף עם אצטון הטרי עוד פעמים במרווחים של 12 שעות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> עומס אצטון-החליף דגימות לתוך מנגנון ייבוש סופר קריטי, מלא באצטון ועם מחזור נוזל קירור ב12-15 מעלות צלזיוס. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאטום מייבש והחלפה עם CO 2 נוזל סופר קריטי עד לא נמצא שרידי אצטון (o בהתאם 4-24 שעותגודל מדגם n, צפיפות, מורפולוגיה נקבובית, וכו &#39;). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לכבות CO 2 אספקה ​​ולהעלות את הטמפרטורה של נוזל קירור במחזור 55 מעלות צלזיוס, תוך שמירה על לחץ במייבש הסופר קריטי בין 1,200-1,600 psi (80-110 בר). החזק על 55 מעלות צלזיוס במשך שעה 1. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאט לפרוק CO 2 (2-12 HR) תוך שמירה על הטמפרטורה של נוזל קירור במחזור על 55 מעלות צלזיוס. הסר דגימות. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ייבוש סביבה (Xerogel) <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכן דגימות שטף לייבוש בתנאי סביבה על ידי החלפת הממס O H 2 עם אצטון. הסר מדגם מאמבט מים ומניח לאמבטיה המכילה אצטון הנקי. החלף עם אצטון הטרי עוד פעמים במרווחים של 12 שעות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הנח דגימות-החליף אצטון על משטח נקי (לדוגמא, לחסום טפלון). כדי להאט את קצב האידוי ממס כדי למנוע פיצוח והתכווצות לא אחידה, לכסות את המדגם עם כוס הפוכה של נפח מספיק כדי לספק שפע של חימוםdspace. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאפשר ממס להתאדות ל( 24-72 שעות). </li></ol></li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> פִּחוּם <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בצע גזה של קצף המיובש ב1,050 מעלות צלזיוס תחת N 2 אווירה. רמפה מRT בשיעור של 5 מעלות צלזיוס / דקה, ולהחזיק ב1,050 מעלות צלזיוס במשך 3 שעות. שים לב שדק דגימות ייתכן שתצטרכנה להיות ממוקמות בין שני גיליונות נייר גרפיט (או טמפרטורה אחרת חומר יציב, בלתי-פעיל) עם משקל על גבי כדי למנוע סלסול ו&quot; סתתים תפוחי אדמה. &quot; </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפעלה <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפעל חלק קצף פחמן AARF (2 × 3 סנטימטרים סנטימטר × 4 מ&quot;מ, 1.2 גרם) כדי ליצור nanographene 3D (3D-NG) תחת זורם CO 2 (10 SCCM) ב 950 מעלות צלזיוס למשך 5 שעות. 7 </li></ol></li></ol> 2. הרכבות מאקרו גראפן גראפן אוקסיד נגזרות <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> NH 4 OH זרז GO הרכבה <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בבקבוקון נצנץ 40 מיליליטר, להוסיף מים ללא יונים (20 מיליליטר) לoxid גרפן שכבה אחת 400 מ&quot;גדואר (GO, 300-800 קוטר ננומטר). ביסודיות לפזר באמצעות אמבטיה קולית (W כוח 90 קולי, תדירות 40 קילוהרץ) O / N. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להוסיף פתרון מרוכז NH 4 OH (.211 מיליליטר להשעית GO ז). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> העבר אותו לתבניות זכוכית שיכולה להיות אטום אטומה (למשל, בקבוקון זכוכית או שקופיות שמופרדות על ידי אטם סיליקון המגדיר את הצורה של חלק המוצק וכתוצאה מכך). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניחים את התבניות אטומות לתנור 80 מעלות צלזיוס ולרפא במשך 72 שעות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר הריפוי, להסיר את הפסלים מוצקים מתבנית הזכוכית ולשטוף עם מים כדי להסיר חומרי שייר unreacted התחלה וזרז. בדרך כלל לבצע 3 x 12 שטיפות שעות עם DI הטרי H 2 O. החומר מוכן לייבוש עכשיו. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ייבוש <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> סופר קריטי CO 2 <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכן דגימות שטף לייבוש עם CO 2 הסופר קריטי על ידי החלפת הממס O H 2 עם אצטון. הסר מדגם מאמבט מים ומניח לשיתוף אמבטיהntaining אצטון הנקי. החלף עם אצטון הטרי עוד פעמים במרווחים של 12 שעות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> עומס אצטון-החליף דגימות לתוך מנגנון ייבוש סופר קריטי, מלא באצטון ועם מחזור נוזל קירור ב12-15 מעלות צלזיוס. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאטום מייבש סופר קריטי וחילופים עם CO 2 הנוזל עד לא נמצא שרידי אצטון (4-24 שעות בהתאם לגודל מדגם, צפיפות, מורפולוגיה נקבובית, וכו &#39;). תמורה מלאה הוא הצביע על ידי הפסקת טיפות אצטון בשסתום הפליטה של ​​מייבש הסופר קריטי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לכבות CO 2 אספקה ​​ולהעלות את הטמפרטורה של נוזל קירור במחזור 55 מעלות צלזיוס, תוך שמירה על לחץ במייבש הסופר קריטי בין 1,200-1,600 psi (80-110 בר). החזק על 55 מעלות צלזיוס במשך שעה 1. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאט לפרוק CO 2 (2-12 HR) תוך שמירה על הטמפרטורה של נוזל קירור במחזור על 55 מעלות צלזיוס. הסר דגימות. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ייבוש הסביבה (xerogel) שימו לב שדק דגימות ייתכן שתצטרכנה להיות ממוקמות ביןשני גיליונות של טפלון (או חומר שאינו מקל אחר) עם משקל על גבי כדי למנוע סלסול ו&quot; סתתים תפוחי אדמה. &quot; <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכן דגימות שטף לייבוש בתנאי סביבה על ידי החלפת הממס O H 2 עם אצטון. הסר מדגם מאמבט מים ומניח לאמבטיה המכילה אצטון הנקי. החלף עם אצטון הטרי עוד פעמים במרווחים של 12 שעות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הנח דגימות-החליף אצטון על משטח נקי (לדוגמא, לחסום טפלון). כדי להאט את קצב האידוי ממס כדי למנוע התכווצות פיצוח ואחיד, לכסות את המדגם עם כוס הפוכה של נפח מספיק כדי לספק שפע של אמיץ. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאפשר ממס להתאדות ל( 24-72 שעות). </li></ol></li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> פִּחוּם <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בצע גזה של קצף המיובש ב1,050 מעלות צלזיוס תחת N 2 אווירה. רמפה מRT בשיעור של 5 מעלות צלזיוס / דקה, ולהחזיק ב1,050 מעלות צלזיוס במשך 3 שעות. שים לב שדק דגימות ייתכן שתהיינה הצורך להציב בetween שני גיליונות נייר גרפיט (או טמפרטורה אחרת חומר יציב, בלתי-פעיל) עם משקל על גבי כדי למנוע סלסול ו&quot; סתתים תפוחי אדמה. &quot; </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחשל תרמי לGMA גבישים מאוד. לבצע חישול תרמית נוסף של קצף מפוחמים בטמפרטורות של עד 2,500 מעלות צלזיוס תחת אווירה הוא. רמפה מRT בשיעור של 100 מעלות צלזיוס / דקה, ולהחזיק בטמפרטורה גבוהה עבור שעה 1. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> functionalization פוסט-הגזה <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ללא קוולנטיים functionalization anthraquinone (AQ-GMA) <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכן פתרון 3 מ&quot;מ של anthraquinone (א.ק.) בEtOH היבש. חום בבקבוקון אטום ב 75 מעלות צלזיוס כדי להבטיח פירוק מלא. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להוסיף פתרון AQ חם למדגם GMA (~ 2 מיליליטר / מ&quot;ג של מדגם). משרים בבקבוקון אטום לשעה 2 ב 75 מעלות צלזיוס. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הסר פתרון AQ עודף מבקבוקון ולאפשר מדגם להתייבש על 75 מעלות CO / N (בקבוקון מכסה את). </li></ol></li></ol></li></ol>

<ol><li>Novoselov, K. S., Geim, A. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electric+field+effect+in+atomically+thin+carbon+films%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Electric field effect in atomically thin carbon films.</a> Science. 306 (5696), 666-669 (2004).</li>
<li>Geim, A. K., Novoselov, K. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+rise+of+graphene%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Mater%22%5BJournal%5D)">The rise of graphene.</a> Nat Mater. 6 (3), 183-191 (2007).</li>
<li>Li, D., Kaner, R. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Materials+science.+Graphene-based+materials%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Materials science. Graphene-based materials.</a> Science. 320 (5880), 1170-1171 (2008).</li>
<li>Allen, M. J., Tung, V. C., Kaner, R. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Honeycomb+carbon%3A+a+review+of+graphene%5BTitle%5D)+AND+%22Chem.+Rev%22%5BJournal%5D)">Honeycomb carbon: a review of graphene.</a> Chem. Rev. 110 (1), 132-145 (2010).</li>
<li>Nardecchia, S., Carriazo, D., Ferrer, M. L., Gutiérrez, M. C., del Monte,, F, <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Three+dimensional+macroporous+architectures+and+aerogels+built+of+carbon+nanotubes+and%2For+graphene%3A+synthesis+and+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Chem.+Soc.+Rev.%22%5BJournal%5D)">Three dimensional macroporous architectures and aerogels built of carbon nanotubes and/or graphene: synthesis and applications.</a> Chem. Soc. Rev.. 42 (2), 794-830 (2013).</li>
<li>Pekala, R. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Organic+aerogels+from+the+polycondensation+of+resorcinol+with+formaldehyde%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Mater.+Sci%22%5BJournal%5D)">Organic aerogels from the polycondensation of resorcinol with formaldehyde.</a> J. Mater. Sci. 24 (9), 3221-3227 (1989).</li>
<li>Biener, J., Dasgupta, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Macroscopic+3D+nanographene+with+dynamically+tunable+bulk+properties%5BTitle%5D)+AND+%22Adv.+Mater%22%5BJournal%5D)">Macroscopic 3D nanographene with dynamically tunable bulk properties.</a> Adv. Mater. 24 (37), 5083-5087 (2012).</li>
<li>Worsley, M. A., Olson, T. Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High+Surface+Area%2C+sp+2-Cross-Linked+Three-Dimensional+Graphene+Monoliths%5BTitle%5D)+AND+%22J+Phys.+Chem.+Lett%22%5BJournal%5D)">High Surface Area, sp 2-Cross-Linked Three-Dimensional Graphene Monoliths.</a> J Phys. Chem. Lett. 2 (8), 921-925 (2011).</li>
<li>Worsley, M. A., Kucheyev, S. O., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mechanically+robust+3D+graphene+macroassembly+with+high+surface+area%5BTitle%5D)+AND+%22Chem+Commun%22%5BJournal%5D)">Mechanically robust 3D graphene macroassembly with high surface area.</a> Chem Commun. 48 (67), 8428-8430 (2012).</li>
<li>Biener, J., Stadermann, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Advanced+carbon+aerogels+for+energy+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Energ.+Environ.+Sci%22%5BJournal%5D)">Advanced carbon aerogels for energy applications.</a> Energ. Environ. Sci. 4 (3), 656-667 (2011).</li>
<li>Worsley, M. A., Kucheyev, S. O., Satcher, J. H., Hamza, A. V., Baumann, T. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mechanically+robust+and+electrically+conductive+carbon+nanotube+foams%5BTitle%5D)+AND+%22Appl.+Phys.+Lett%22%5BJournal%5D)">Mechanically robust and electrically conductive carbon nanotube foams.</a> Appl. Phys. Lett. 94 (7), 073115(2009).</li>
<li>Worsley, M. A., Pauzauskie, P. J., Olson, T. Y., Biener, J., Satcher, J. H., Baumann, T. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Synthesis+of+graphene+aerogel+with+high+electrical+conductivity%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Am.+Chem.+Soc%22%5BJournal%5D)">Synthesis of graphene aerogel with high electrical conductivity.</a> J. Am. Chem. Soc. 132 (40), 14067-14069 (2010).</li>
<li>Fu, R., Baumann, T. F., Cronin, S., Dresselhaus, G., Dresselhaus, M. S., Satcher, J. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Formation+of+Graphitic+Structures+in+Cobalt-+and+Nickel-Doped+Carbon+Aerogels%5BTitle%5D)+AND+%22Langmuir%22%5BJournal%5D)">Formation of Graphitic Structures in Cobalt- and Nickel-Doped Carbon Aerogels.</a> Langmuir. 21 (7), 2647-2651 (2005).</li>
<li>Worsley, M. A., Pham, T. T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Synthesis+and+Characterization+of+Highly+Crystalline+Graphene+Aerogels%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Nano%22%5BJournal%5D)">Synthesis and Characterization of Highly Crystalline Graphene Aerogels.</a> ACS Nano. 8 (10), 11013-11022 (2014).</li>
<li>Campbell, P. G., Merrill, M. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Battery%2Fsupercapacitor+hybrid+via+non-covalent+functionalization+of+graphene+macro-assemblies%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Mater.+Chem.+A%22%5BJournal%5D)">Battery/supercapacitor hybrid via non-covalent functionalization of graphene macro-assemblies.</a> J. Mater. Chem. A. 2, 17764-17770 (2014).</li>
<li>Worsley, M. A., Charnvanichborikarn, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Toward+Macroscale%2C+Isotropic+Carbons+with+Graphene-Sheet-Like+Electrical+and+Mechanical+Properties%5BTitle%5D)+AND+%22Adv.+Funct.+Mater%22%5BJournal%5D)">Toward Macroscale, Isotropic Carbons with Graphene-Sheet-Like Electrical and Mechanical Properties.</a> Adv. Funct. Mater. 24 (27), 4259-4264 (2014).</li>
<li>Baumann, T. F., Worsley, M. A., Han, T. Y. -J., Satcher, J. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High+surface+area+carbon+aerogel+monoliths+with+hierarchical+porosity%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Non-Cryst.+Solids%22%5BJournal%5D)">High surface area carbon aerogel monoliths with hierarchical porosity.</a> J. Non-Cryst. Solids. 354 (29), 3513-3515 (2008).</li>
<li>Baumann, T. F., Satcher, J. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Template-directed+synthesis+of+periodic+macroporous+organic+and+carbon+aerogels%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Non-Cryst.+Solids%22%5BJournal%5D)">Template-directed synthesis of periodic macroporous organic and carbon aerogels.</a> J. Non-Cryst. Solids. 350, 120-125 (2004).</li>
<li>Braff, W. A., Bazant, M. Z., Buie, C. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Membrane-less+hydrogen+bromine+flow+battery%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Comms%22%5BJournal%5D)">Membrane-less hydrogen bromine flow battery.</a> Nat. Comms. 4, 1-6 (2013).</li>
<li>Zhu, C., Han, T. Y., Duoss, E. B., Golobic, A. M., Kuntz, J. D., Spadaccini, C. M., Worsley, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Highly+compressible+3D+periodic+graphene+aerogel+microlattices%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Comms%22%5BJournal%5D)">Highly compressible 3D periodic graphene aerogel microlattices.</a> Nat Comms. 6, (2015).</li>
<li>Worsley, M. A., Shin, S. J., Merrill, M. D., Lenhardt, J., Nelson, A. J., Woo, L. Y., Gash, A. E., Baumann, T. F., Orme, C. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ultra-Low+Density%2C+Monolithic+WS2%2C+MoS2%2C+and+MoS2+Graphene+Aerogels%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Nano%22%5BJournal%5D)">Ultra-Low Density, Monolithic WS2, MoS2, and MoS2 Graphene Aerogels.</a> ACS Nano. 9 (5), 4698-4705 (2015).</li>
</ol>

למחברים אין מה לחשוף.

<html> חשוב לציין כי הנהלים המתוארים כאן הם רק נציג. התאמות רבות אפשריות לחומרי מנגינה ליישום ספציפי. לדוגמא, משתנה ריכוזי חומר מוצאים, תוך שמירה מתמדת יחס / פורמלדהיד (RF) resorcinol, יכול להיות השפעה על צפיפות החומר הסופית. טעינת זרז יכולה לשנות מורפולוגיה נקבובית, כמו טעינה גבוהה יותר בהליך RF מובילה לקטנים יותר חלקיקים יסודיים ולהיפך. זמן הפעלה יכול לשחק תפקיד גם כן; בזמנים הפעלה קצרים יותר, נקבוביות חדש שנוצר בצורה של micropores ואילו בפעמי הפעלה כבר micropores הם התרחבו לגדלי...

מאז הבידוד של גראפן בשנת 2004, עניין 1 ברתימת התכונות הייחודיות שלה הוביל למאמץ אינטנסיבי מופנה כלפי גרפן הרכבה למבנים תלת-ממדיים, מונוליטי ששומרים על המאפיינים של יריעות גרפן פרט. 2-5 מאמצים אלה כבר הקשו על ידי עובדה שגרפן עצמו הוא יקר וזמן רב כדי לייצר ונוטה לצבור בפתרון, אשר מגביל את יכולת ההרחבה של חומרים הבוסס על אבני בניין גרפן. בנוסף, מכלולי גרפן מורכבים בדרך כלל מאינטראקציות פיזיות cross-linking (למשל, כוחות ואן דר וקירות) בין יריעות גרפן פרט, שהם הרבה פחות מוליך ומכאני חזקים יותר מקישורים צולבים קשר כימיים. המעבדה הלאומית לורנס ליברמור הייתה מעורבת בפיתוח של חומרים חדשים נקבוביים, בצפיפות נמוכה פחמן מאז 1980. 6 כמה אסטרטגיות זוהו לפברק המוני produחומרי cible מבוסס גרפן מונוליטי בתפזורת משני קצף בעלות נמוכה המופק פולימר פחמן, הנקראים aerogels גרפן (גז), 7, כמו גם על ידי cross-linking הישיר של תחמוצת גרפן גיליונות (GO), אשר נקראים מאקרו גרפן מכלולים (GMAs). 8,9 חומרים בתפזורת אלה ultrahigh שטח יש מוליכות חשמלית ותרמית גבוהות, חוזק מכאני יוצא דופן וגמישות, ומורפולוגיות נקבוביות מתכונן. גז וGMAs מצאו שירות במספר רב של יישומים, כולל חומרי אלקטרודה בsupercapacitors וסוללות נטענות, זרז מתקדם תומך, adsorbents, בידוד תרמי, חיישנים, והתפלה. 10 הסינתזה של aerogels גרפן מתחילה בפילמור סול-ג&#39;ל של תמיסה מימית של resorcinol ופורמלדהיד ליצור ג&#39;לי אורגני מאוד צולב. ג&#39;לי אלה נשטפים עם מים ואצטון, אז מיובשת באמצעות CO 2 הסופר קריטי וpyrolyzed באניאווירת nert לתת aerogels פחמן עם שטח פנים נמוך יחסית ונפח נקבובית. aerogels פחמן מופעלים על ידי ההסרה מבוקרת של אטומי פחמן במצב חמצון קל (למשל, CO 2) כדי ליצור חומר צולבים מורכב משני nanoplatelets פחמן וגרפיט אמורפי, עם שטח פנים גבוהים יותר ומורפולוגיה נקבובית פתוחה. 7 יתרון ייחודי של סינתזת סול-ג&#39;ל היא שהגז יכול להיות מפוברק במגוון רחב של צורות, פסלים כוללים וסרטים דקים, בהתאם לצרכים של היישום. צינורות פחמן 11 ו / או יריעות גרפן 12 ניתן לשלב גז על ידי כולל תוספים אלה בפתרון המבשר סול-ג&#39;ל. זה יוצר מבנים מורכבים שבו כתוסף הופך להיות חלק ממבנה רשת פחמן הראשוני. בנוסף, יכולה להיות פונקציונליות מסגרת GA לאחר גזה / הפעלה או באמצעות שינוי של פני השטח airgel או באמצעות התצהיר של חומרים,למשל זרז חלקיקים, על מבנה המסגרת. 13 מקרו-מכלולי גרפן (GMAs) הוכנו על ידי ישירות cross-linking תחמוצת גרפן מושעה (GO) גיליונות, ניצול פונקציונלי הכימי הטבוע בם. 9 גיליונות GO מכילים מגוון של קבוצות פונקציונליות, כולל epoxide וmoieties הידרוקסיד, שיכול לשמש כ אתרים המקשרים צולבים כימיים. כמו בהכנת GA, התאסף GMAs הם supercritically מיובש לשמר את הרשת הנקבובית, אז pyrolized להפחית את קישורי צלב הכימיים לגשרי פחמן מוליך המספקים תמיכה מבנית להרכבה. בשל גשרי פחמן קוולנטיים בין יריעות גרפן, יש לי GMAs מוליכות חשמליות וקשיחות מכאנית שסדרי גודל גבוה יותר ממכלולי גרפן נוצרו עם cross-linking הפיזי. בנוסף, יש לי GMAs אזורי משטח מתקרבים השווי התיאורטי של גיליון גרפן יחיד. לא תרמית פוסט-סינטטיreatment בטמפרטורות גבוהות (&gt; 1,050 מעלות צלזיוס) יכול לשפר משמעותי את crystallinity של GMAs, מוביל מוליכות לאף גבוהות יותר וmoduli של יאנג, כמו גם התנגדות חמצון תרמית טוב יותר. טיפול כימי 14 פוסט-סינטטי של GMAs עם מולקולות אורגניות חיזור-פעיל כגון anthraquinone יכול לשפר את יכולת אחסון מטען ביישומי supercapacitor. 15 תכונות החומר מתכונן הגז וGMAs הן, בין שאר, תוצאה של תנאים סינטטיים שונים בזהירות כגון ריכוזים מגיב וזרז, זמן ריפוי וטמפרטורה, תנאי ייבוש, ותהליכי גזה / הפעלה. 16 פרוטוקול וידאו מפורט זה נועדה לפתור אי בהירויות בשיטות שפורסמו, ולהנחות את החוקרים מנסים לשחזר את החומרים ותנאים.

<table><tbody><tr><td>שכבה אחת תחמוצת גרפן</td><td>צינורות זולים</td><td>n/a</td><td>300-800&#160; ננומטר XY</td></tr><tr><td>מידות ננו צינורות פחמן חד דופן (SWCNTs)</td> <td>פתרונות פחמן</td><td>P2-SWNT</td><td></td></tr><tr><td>רסורצינול</td><td>אולדריץ'</td><td>398047-500G</td><td></td></tr><tr><td>37% תמיסת פורמלדהיד במים</td><td></td> חומצה אצטית <td>אולדריץ'</td> 252549 320099 <td></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>תמיסת אמוניום הידרוקסיד 28-30% NH3 בסיס</td><td>אולדריץ'</td><td></td><td></td>320145</tr><tr><td>נתרן פחמתי</td><td>Aldrich</td><td>791768</td><td></td></tr><tr><td>אנתרקינון</td><td>Aldrich</td><td>a90004</td><td></td></tr><tr><td>Polaron מייבש סופר-קריטי</td><td>Electron Microscopy Sciences</td><td>EMS 3100</td><td>זהו דגם מייצג, כל מייבש נקודה קריטית התואם לאצטון אמור לעבוד</td></tr></tbody></table>

סינתזה וfunctionalization של חומרים ננו-גרפן 3d: הרכבות מאקרו aerogels גראפן וגראפן

Synthesis and Functionalization of 3D Nano-graphene Materials: Graphene Aerogels and Graphene Macro Assemblies

מאמצים להרכיב גרפן למבנים מונוליטי תלת-ממדיים כבר הקשו על ידי העלות הגבוהה וprocessability העני של גרפן. בנוסף, רוב דיווחו מכלולי גרפן מוחזקים יחד דרך אינטראקציות פיזיות (למשל, כוחות אן דר ואלס) ולא קשרים כימיים, המגבילים את החוזק המכני שלהם ומוליכות. פרטי שיטת וידאו זה לאחרונה פיתחו אסטרטגיות לפברק, חומרי תפזורת המוני הפקה מבוססת גרפן נגזרים משני קצף פולימר או תחמוצת גרפן שכבה אחת. חומרים אלה כוללים בעיקר יריעות גרפן פרט מחוברות דרך linkers פחמן קשור קוולנטית. הם שומרים על התכונות החיוביות של גרפן כגון שטח פנים גבוה ומוליכות חשמלית ותרמית גבוהות, בשילוב עם מורפולוגיה מתכונן נקבובית וחוזק מכאני יוצא דופן וגמישות. שיטה סינתטית גמישה זה יכול להתארך עד הייצור של ננו-צינורות פולימר / פחמן (CNT)פולימר ד / תחמוצת גרפן (GO) חומרים מרוכבים. יתר על כן, functionalization פוסט-סינתטית נוספת עם anthraquinone מתואר, המאפשרת עלייה דרמטית בביצועי אחסון מטען ביישומי supercapacitor.

האבולוציה של הרכב ומורפולוגיה חומר במהלך הייצור יכולה להיות במעקב בדרכים שונות, כוללים עקיפת רנטגן, ספקטרוסקופיית ראמאן וNMR, במיקרוסקופ אלקטרונים, וporosimetry. לדוגמא, בסינתזה, פירוליזה, ו- CO 2 ההפעלה של גז, ההמרה בעקבות עקיפת רנטגן (XRD) (איור 1E). העדר השיא (002) העקיפה הקשורים לערום בדפוס XRD לאחר ההפעלה (עקבות כחולות) מציין את המעבר ממבנה המכיל nanoplatelets גרפיט לאחד בהיקף של גרפן שכבה אחת. במיקרוסקופ אלקטרונים סורק (SEM) ומיקרוסקופי אלקטרונים ...

שיטת וידאו זו מתארת סינתזה של שטח פנים גבוה, חומרים מונוליטיים מבוססי גרפן תלת מימדיים שמקורם במבשרי פולימרים כמו גם תחמוצת גרפן בשכבה אחת.

סינתזה וFunctionalization של חומרים ננו-גרפן 3D: הרכבות מאקרו Aerogels גראפן וגראפן

Efforts to assemble graphene into three-dimensional monolithic structures have been hampered by the high cost and poor processability of graphene. ...

מסלול סינתזת ג'ל הנשמה (soul gel) הגמיש מאפשר ייצור של חומרים בעלי צפיפות, שטח פנים וגודל נקבוביות הניתנים לכיוונון, אשר ניתן ליצוק למגוון צורות, כולל מונוליתים וסרבלים דקים. הסינתזה מתחילה בשילוב של זרז עם תמיסת המוצא (precursor) והמתנה להתבססות התערובת בטמפרטורה מתונה. תהליך זה יוצר ג'ל מונוליתי בעל קשירה צולבת מלאה, כאשר הממס כלוא במבנה הנקבובי.ניתן להשתמש בזמן ובטמפרטורת הריפוי כדי לשלוט במורפולוגיה של החומר המופק. כשלב שני, מייבשים את הג'ל הרטוב באמצעות CO2 סופר-קריטי כדי לשמר את המבנה הננומטרי. החומר הוא כעת אירוג'ל (aerogel).בשלב הבא, מחממים את ג'ל החצים לטמפרטורה גבוהה באטמוספירה אינרטית על מנת לפחם אותו, תוך הסרה של קבוצות פונקציונליות המכילות חמצן והמרה של הקשרי הצלובים הכימיים לקשרי SP2 מוליכים. החומרים המתקבלים הם כלים אנליטיים חסונים מבחינה כימית ומכנית. נעשה שימוש בכלים אנליטיים כגון מיקרוסקופ אלקטרוני סורק כדי לאפיין את המורפולוגיה ולמדוד את שטח הפנים ואת התפלגות גודל הנקבים. ניתן להשתמש בטיפול פני לאחר הסינתזה כדי לשפר תכונות רצויות, כגון קיבולת אגירת מטען.אירו-ג'לים (Air gels) של פחמן הומצאו במעבדה הלאומית לורנס ליבמור בשנות ה-80, ומאז המשכנו לפתח חומרים בעלי צפיפות נמוכה ושטח פנים גבוה במיוחד. סינתזת הסול-ג'ל שתראו היום היא גמישה מאוד, ומאפשרת לנו לפתח חומרים העונים על הצרכים הייחודיים של המחקר המתקיים כאן בליבמור. היתרון המרכזי של טכניקה זו על פני שיטות קיימות להפקת חומרי פחמן בעלי צפיפות נמוכה ושטח פנים גבוה הוא היכולת לייצר חומרים מונוליטיים בעלי קשרי פחמן sp² מקושרים באופן מלא.קשרי פחמן אלו יוצרים חומר בעל מוליכות חשמלית גבוהה ותכונות מכניות טובות מאוד, וכל זאת ללא שימוש בחומרי קישור או בממלאים מוליכים. מתודולוגיה זו מאפשרת שליטה מדויקת בצפיפות, בשטח הפנים, בגודל הנקבוביות ובנפח. ניתן להשתמש בה לייצור חומרים ליישומים שונים, כולל אלקטרודות לסוללות ולקבלים-על, תומכים לננו-חלקיקים וזרזים אחרים, וכן חומרים מבניים חזקים במיוחד וקלי משקל.כדי לסנתז אירוג'ל פחמני המזורז בחומצה אצטית, התחל בדחיסת 112 millimoles של resorcinol לאבקה והוסף אותה לבקבוק סינצילציה בנפח 40 milliliter. לאחר מכן, הוסף 15 milliliters של מים דה-יוניים וערבב את התערובת במכשיר וורטקס למשך דקה אחת. בשלב הבא, הוסף את התרחיף ל-224 millimoles של תמיסת formaldehyde בריכוז 37% וערבב את התערובת בוורטקס למשך דקה נוספת.בשלב זה, המשאב וכל שאר הרכיבים צריכים להיות מומסים לחלוטין. לבסוף, יש להוסיף שבעה מילימול של חומצה אצטית קרחית ולערבב במכשיר vortex. כעת, תמיסה זו מוכנה למעבדת אשפרה וייבוש כדי ליצור קומפוזיט של RF וגרפן אוקסיד (GO).ראשית, השתמשו במקלח אולטרסוני כדי להכין תרחף של גרפן אוקסיד בריכוז של אחוז אחד ממשקל במים מיוננים. לאחר מכן, קחו 11.2 מילימול של RESORCINOL והוסיפו אותם ל-1.5 גרם של תרחף הגרפן אוקסיד. הוסיפו 22.1 מילימול של תמיסת פורמלהיד 37% ו-56 מיקרומול של נתרבן כזרז. composite זה מוכן כעת לפעולת ריפוי וייבוש. כדי להתחיל את הסינתזה המזרזת באמון hydroxide, העבירו 20 מיליליטר של מים דאיוניים ל-400 מיליגרם של שכבה אחת בתוך מבחנה לסנטיגציה בנפח של 40 מיליליטר, וערבבו במכשיר vortex למשך דקה אחת.השתמשו במכשיר אולטרסאונד (Ultrasonic bath) כדי לפזר את התערובת ביסודיות. פיזור מלא עשוי להימשך עד 24 שעות. תרחיף המפוזר כהלכה לא אמור לזרום כאשר המבחנה הפוכה. הוסיפו 0.211 milliliters של 암모늄 hydroxide מרוכז לכל גרם של תרחיף גאו.לאחר מכן, העבירו את תרחיף הג'ו עם הזירז לתבנית זכוכית ואטמו אותה היטב. הניחו את התבנית בתנור בטמפרטורה של 80 °C והמתינו להקשחה במשך 72 שעות. הוציאו את נוזל הסנטה מהבקבוק והחליפו אותו במים מזוקקים (DI water).לאחר מכן, שטפו את הדגימה באמבט מים כדי להסיר את השאריות. החליפו את מי האמבט פעמיים במרווחים של 12 שעות. לאחר מכן, הסירו את עודפי המים והעבירו את הדגימה מאמבט המים לאמבט אצטון.החלפה באצטון טרי פעמיים במרווחים של 12 שעות. לאחר השטיפה, העמיסו את הדגימה למכשיר ייבוש על-קריטי הממולא באצטון ובנוזל קירור במחזוריות של בין 12 ל-15 מעלות צלזיוס. לאחר מכן, אטמו את המייבש והחליפו את האצטון באופן מלא בדו-חמצן פחמני נוזלי.כאשר לא מטפטף יותר אצטון מפליטת המייבש, סגור את אספקת הפחמן הדו-חמצני. העלה את טמפרטורת קירור הנוזל ל-55 degrees Celsius תוך שמירה על לחץ שבין 1200 ל-1600 PS.I. שמור על טמפרטורת קירור הנוזל ב-55 degrees Celsius למשך שעה אחת. לאחר מכן, שחרר באיטיות את הפחמן הדו-חמצני על פני שעתיים עד 12 שעות, תוך שמירה על טמפרטורת קירור הנוזל ב-55 degrees Celsius.הוציאו את הדגימות לאחר שכל הפחמן הדו-חמצני התפנה לחלוטין. לאחר שג'לי חצי הגרפן התייבשו והתקשחו כראוי, העמיסו דגימות גדולות לתוך סירה או מכל דומה, והניחו דגימות בצורת דיסק בין שני דפי נייר פחמן עם משקולת מעליהם כדי למנוע התכרבול. העבירו אותן לאטמוספירה אינרטית לצורך קרבניזציה.העלה את הטמפרטורה בקצב של חמישה מעלות צלזיוס לדקה עד להגעה ל-1050 °C, ולאחר מכן שמור את התגובה ב-1050 °C למשך שלוש שעות. כדי לקבל מיקרו-מבנים של גרפן בעלי קריסטליות גבוהה, העלה את הטמפרטורה בקצב של 100 °C לדקה ושמור את הקצף ב-2,500 °C למשך שעה אחת. לאחר שהקצף עובר קרבון, ניתן לבצע לו פונקציונליזציה באמצעות קינון (quinone) פעיל רדוקס.כדי להגביר את קיבולת אגירת המטען, הכין תחילה תמיסה בריכוז של 3 mM של anthraquinone בתוך ethanol אנहाइडרי, וחמם את התמיסה בתוך מבחנה אטומה בטמפרטורה של 75 °C. כדי להמיס את ה-anthraquinone, הוסף 2 mL מהתמיסה המחוממת של הקינון למבנה המקרו של הגרפן. עבור כל מיליגרם של חומר במבחנה אטומה, השרה את מבנה המקרו למשך שעתיים בטמפרטורה של 75 °C, לאחר מכן שפוך את עודפי התמיסה מהמבחנה והשאר אותה ללא פקק בטמפרטורה של 75 °C למשך הלילה כדי לייבש את החומר.ניתן לבצע מעקב אחר המורפולוגיה והאבולוציה של הרכב החומר באמצעות מגוון שיטות אנליטיות; מיקרוסקופיה אלקטרונית סורקת (SEM) ומיקרוסקופיה אלקטרונית חודרת (TEM) משמשות לבחינת מורפולוגיית החומר, בעוד שתוצאות עקיפת קרני רנטגן (XRD) ואנליזת רמנ (Raman) עקביות עם חומר דמוי גרפן. פיזור נקבובי משמש לקביעת נפח הנקבוביות והתפלגות גודל הנקבוביות. תהודה מגנטית גרעינית במצב מוצק (NMR) משמשת למעקב אחר התמירתו של תחמוצת גרפן למקבצי מאקרו של גרפן.בהשוואת ספקטרומי NMR של פחמן 13, נראה הפחתו משמעותית של פיקים המתאימים לפונקציונליות של אפוקסיד והידרוקסיל לאחר ההקשיה, בעוד שפיק ארומטי מופיע לאחר הקרבוןציה. NMR של פרוטונים מדגיש את סילוקם של קבוצות מתילן ומתוקסי. סילוקים אלו מצביעים על כך שקשרי הצליבה של פחמן עם היברידיזציה של sp³ הופכים למוליכים בתהליך המרה תרמית.צומתי פחמן עם היברידיזציה מסוג SP נוצרים במהלך הפחמון, ופונקציונליזציה פוסט-סינתטית עם קינון מאומתת באמצעות אנליזה תרמו-גרבימטרית. אובדן המסה תואם לעמיסה של 10 עד 14 אחוזי משקל, והעלייה בטמפרטורה בהשוואה לקינון במצב גוש (bulk) מעידה על קינטיקת דסורפציה מוגבלת דיפוזיה. קיבולת אגירת המטען המשופרת נמדדת באמצעות וולטמטריה מחזורית, המצביעה על עלייה של כמעט פי שלושה אפילו בקצבים גבוהים מאוד.תוך שימוש בפרוצדורה זו כקו מנחה כללי, ניתן לשנות תוספים כגון ננו-צינוריות פחמן או גרפן אוקסיד, או את ריכוזי התגובה, כדי להתאים את תכונות החומר לצרכים הספציפיים שלכם. לאחר צפייה בסרטון זה, צריכה להיות לכם הבנה טובה של אופן הסינתזה של אירוגלים של גרפן בעלי שטח פנים גבוה, החל מקדם-חומרים פשוטים וזולים.

synthesis-functionalization-3d-nano-graphene-materials-graphene

Research

JoVE Journal

Engineering

הנדסה

טכניקה פשוטה, חזקה וניתן להרחבה לfunctionalize ולהרכיב עצמי סרטי monolayer nanoparticle ליגנד מקרוסקופית על גבי מצעים נטולי תבנית מתוארת בפרוטוקול זה.

טכניקה לfunctionalize ועצמי להרכיב מקרוסקופית Nanoparticle ליגנד חד שכבתי סרטים על גבי מצעים נטולי תבנית

פרוטוקול פשוט להכנת תחמוצת גרפן המופחתת באמצעות אור נראה וננו-חלקיקים plasmonic מתואר.

הפחתה מושרה באור הנראה של גראפן אוקסיד שימוש Plasmonic Nanoparticle

אנו מציגים את הסינתזה של הקסיין אמפיפילי והשימוש בו בהכנת ננו-יריעות פחמן בממשק אוויר-מים משכבה חד-שכבתית בהרכבה עצמית של קודמנים מולקולריים ריאקטיביים ועשירים בפחמן.

הכנת פחמן Nanosheets בטמפרטורת החדר

הנה, שיטה חדשה עבור functionalization ופיזור יציב של ננו פחמן בסביבות מימיות מתואר. אוזון מוזרק ישירות לתוך פיזור מימית של ננו פחמן כי הוא recirculated ברציפות באמצעות תא קולי גבוהה מופעל.

פונקציונליזציה ופיזור של פחמן ננו באמצעות תהליך ידידותי לסביבה Ultrasonicated Ozonolysis

כאן אנו מציגים פרוטוקול להרכבת C60/graphene היברידית nanostructures על ידי אידוי תרמי הפיזי. במיוחד, מניפולציה נאותה של התצהיר ותנאים מחזק לאפשר השליטה היצירה של 1D ו- C 1D הקבועה60 מבנים על גראפן גלי.

הכנה ואפיון של C60/Graphene היברידית Nanostructures

שיטת סינתזה המבוסס על פתרון הפחתה מהירה, ישיר כדי לקבל aerogels Au, Pd ו- Pt מוצג.

שיטה מהירה סינתזה Au, Pd ו- Pt Aerogels באמצעות הפחתת המבוסס על פתרון ישיר

כאן, אנו מציגים פרוטוקול להרכבת polyhedrons מבוססי גראפן תלת-ממד באמצעות אוריגמי דמוי עצמי קיפול.

ייצור Polyhedrons מבוססי גראפן תלת מימדי באמצעות אוריגמי דמוי עצמי מתקפלים

מוצג שיטת סינתזה של הביותבניות הביו-תאית של פלדיום. חומרי הגלם המורכבים הנובעים ממנה מציעים פוטנציאל ליישומים של מזרז, חישה ואחסון גז מימן.

שיטת הסינתזה של הננו-סיבים תאית ביותבניות פלדיום מרוכבים

שיטה לסינתזה ננו-מזהים עם הפצות בגודל פתיתים בשליטה מוצגת.

סינתזה של גרפילואידים עם הפצות בגודל של פתיתים שאינם בשליטה

שילוב של תמיסה וסינתזה בסיוע פני השטח פותח כיוונים חדשים בסינתזה המדויקת מבחינה אטומית של ננו-מבנים. מיקרוסקופ מנהור סורק (STM) בתוספת מיקרוסקופ כוח אטומי ללא מגע (nc-AFM) מאפשר אפיון מפורט של ננו-עצמים מבוססי פחמן שתוכננו ונוצרו לאחרונה.

הדמיה מיקרוסקופית של ננוגרפים נקבוביים מסונתזים באמצעות שילוב של תמיסה וכימיה על פני השטח

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.

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

למדו את שיטת הסינתזה של חומרי גרפן תלת-ממדיים בעלי שטח פנים גבוה באמצעות ייבוש בפחמן דו-חמצני על-קריטי. שיטה זו מאפשרת שליטה בצפיפות, בשטח הפנים ובגודל הנקבוביות ליישומים במדעי החומרים.

סינתזה וFunctionalization של חומרים ננו-גרפן 3D: הרכבות מאקרו Aerogels גראפן וגראפן

גלה סרטונים נוספים