Sintesi scalabili di ossido di grafene e ossido di grafene ridotto utilizzando l'ossidazione a cascata e le reazioni di riduzione altamente basiche

Quindi il nostro ambito di ricerca è la tecnologia di ossidazione e riduzione sulla produzione di grafene e la riduzione dei nanomateriali di ossido di grafene. Quindi sviluppiamo un protocollo per la reazione di ossidazione chimica con la sicurezza e l'efficienza ottimizzate.

Le tecnologie che migliorano la sicurezza e il rilevamento di varie reazioni di ossidazione e reazioni di produzione alcalina sono importanti per la produzione di ossido di grafene e ossido di grafene ridotto.

La scala della reazione di ossidazione del grafene richiede un protocollo sicuro ed efficiente. Oltre all'efficienza dell'ospite, le esigenze del marchio eco e la riduzione del grafene e questo è nella reazione di riduzione chimica.

Presentiamo la progettazione a cascata, la reazione di ossidazione e lo sfruttamento delle energie esotermiche per la reazione di riscaldamento delle celle, risparmiando sostanze chimiche, energie e tempo. La reazione di riduzione con ammoniaca basica è semplice ed efficace per ridurre continuamente l'ossido di grafene.

Il nostro laboratorio svilupperà il protofilm della reazione di ossidoriduzione per la produzione su scala e l'applicazione del protocollo di materiali a base di grafene, in particolare per quanto riguarda il grafene laterale utile per la purificazione dell'acqua, il catalizzatore dell'acqua, l'accumulo e la produzione di energia.

[Narratore] Per iniziare, aggiungi cinque grammi di polvere di grafite a un becher di vetro da 50 millilitri e aggiungi 50 millilitri di acido solforico al 97% al becher. Agitare magneticamente le tre sospensioni di grafite e acido solforico a temperatura ambiente per almeno un'ora. In un pallone di vetro Erlenmeyer da 250 millilitri, aggiungere 100 millilitri di acido solforico al 97%. Aggiungere lentamente 10 grammi di permanganato di potassio alla soluzione di acido solforico sotto agitazione magnetica per sciogliere e preparare circa 100 millilitri di soluzione di manganese e acido solforico. Versare lentamente una sospensione di grafite e acido solforico precedentemente preparata nella soluzione di manganese e acido solforico sotto agitazione magnetica nel pallone di vetro Erlenmeyer da 250 millilitri. Dopo nove minuti a bagnomaria, continuare a mescolare la miscela di reazione in condizioni ambientali. Lasciare che la temperatura di reazione esotermica raggiunga un picco compreso tra 48 e 52 gradi Celsius e tornare gradualmente alla temperatura ambiente. Mescolare magneticamente tutte e tre le miscele di grafite, manganese e acido solforico in condizioni ambientali. Quindi, versare con cura il primo pallone di Erlenmeyer di miscela di grafite, manganese e acido solforico in 1.080 millilitri di acqua sotto agitazione. Utilizzare un termometro a infrarossi per misurare la temperatura di reazione, che sale a circa 59 gradi Celsius. Quindi aggiungere lentamente il secondo pallone di Erlenmeyer di miscela di grafite, manganese e acido solforico per aumentare la temperatura a circa 80 gradi Celsius. Aggiungere il terzo pallone di miscela Erlenmeyer per aumentare la temperatura a circa 94 gradi Celsius. Versare gradualmente 450 millilitri di soluzione di perossido di idrogeno al 5% nel becher, osservando un leggero aumento di temperatura dovuto alla reazione esotermica. Ora versare l'intera miscela di reazione in provette da centrifuga da 50 millilitri. Centrifugare a 1.500 G per cinque minuti a temperatura ambiente. Raccogliere i solidi sedimentati per mescolarli con un litro di soluzione di acido cloridrico al 5%. Dopo aver agitato la sospensione acida per almeno un'ora, centrifugare e lavare la sospensione fino a quando la soluzione surnatante raggiunge il pH quattro. Utilizzare un sistema di filtrazione sottovuoto con acqua pura per lavare il solido di ossido di grafite sedimentato. Successivamente, asciugare l'impasto di ossido di grafite lavato in un forno di essiccazione impostato a 80 gradi Celsius. Quindi, utilizzando un mortaio e un pestello in acciaio inossidabile o ceramica, macinare il materiale essiccato per produrre una polvere di ossido di grafite. Utilizzare la microscopia elettronica a scansione e la spettroscopia a raggi X a dispersione di energia per caratterizzare l'ossido di grafite e l'ossido di grafene ottenuti. Immergere gradualmente la soluzione di ammoniaca dal 25 al 28% nella dispersione acquosa di ossido di grafite fino a raggiungere il pH 10. Sonicare la dispersione utilizzando una sonda ultrasonica impostata a 100 watt di potenza con un ciclo continuo e un'ampiezza dell'80%. Versare un litro di dispersione di ossido di grafene in un reattore di vetro rotondo da un litro. Aggiungere 111 millilitri di soluzione di ammoniaca al 25-28% per aumentare il pH sopra 11 e rendere la miscela altamente basica. Scaldare la miscela di reazione a 90 gradi Celsius senza mescolare. Quindi filtrare la miscela di ossido di grafene ridotto utilizzando tessuti filtranti o carta da filtro di cellulosa e raccogliere l'idrogel in una scatola di plastica per la conservazione. Utilizzare la microscopia elettronica a scansione e la spettroscopia a raggi X a dispersione di energia per caratterizzare l'idrogel di ossido di grafene ridotto. Infine, disperdere 0,1 grammi di idrogel di ossido di grafene ridotto in 300 millilitri di acqua. Utilizzare l'agitazione seguita dalla sonicazione per garantire una dispersione omogenea dei nanofogli di RGO, indicando una buona dispersione acquosa. Il modello di diffrazione a raggi X della polvere di ossido di grafite ha rivelato un picco a 10,8 gradi, corrispondente a una distanza tra i fogli di 8,19 angstrom e un picco a 42,2 gradi. Le immagini SEM hanno confermato la struttura multistrato delle particelle di ossido di grafite e la mappatura elementare ha mostrato distribuzioni uniformi di atomi di carbonio e ossigeno. Lo spettro EDS e l'analisi elementare dell'ossido di grafene hanno indicato il 64,02% di atomi di carbonio e il 35,98% di atomi di ossigeno, dando un rapporto CO-atomico di 1,78. Le immagini SEM di nanofogli di go esfoliati da ossido di grafite a una concentrazione di 1.000 parti per milione hanno rivelato una separazione riuscita in fogli sottili. I modelli XRD di idrogel e polvere di ossido di grafene ridotto hanno rivelato un ampio picco a 27,7 gradi per l'idrogel, mentre la polvere ha mostrato picchi più nitidi a 10,1, 26,6 e 42,6 gradi. Le immagini SEM dell'idrogel RGO disidratato hanno rivelato nanofogli non impilati e morfologia porosa di strutture RGO assemblate. La mappatura elementare della struttura dell'idrogel RGO ha dimostrato distribuzioni uniformi di atomi di carbonio e ossigeno in tutta la matrice, con un rapporto CO-atomico di 4,16. Le immagini SEM di nanofogli di RGO disidratati hanno rivelato una morfologia rugosa e una struttura sottile del foglio.