カスケード設計酸化および高塩基性還元反応を用いた酸化グラフェンおよび還元酸化グラフェンのスケーラブルな合成

したがって、私たちの研究範囲は、グラフェンの製造と酸化グラフェンナノ材料の還元に関する酸化および還元技術です。そこで、安全性と効率が最適化された化学酸化反応のプロトコルを開発しました。

酸化グラフェンや還元酸化グラフェンの製造には、安全性を向上させ、各種酸化反応やアルカリ生成反応を感知する技術が重要です。

グラフェン酸化反応の規模には、安全で効率的なプロトコルが必要です。ホスト効率に加えて、エコーブランドのニーズとグラフェン還元、そしてそれは化学還元反応にあります。

カスケード設計、酸化反応、およびセル加熱反応のための発熱エネルギーの利用を紹介し、化学物質、エネルギー、および時間を節約します。塩基性アンモニアを用いた還元反応は、ノンストップ還元グラフェン酸化物に簡単かつ効果的です。

私たちの研究室は、グラフェンベースの材料の大規模生産とプロトコル適用のための酸化還元反応のプロトフィルムを開発し、特に水の浄化、水触媒、エネルギー貯蔵、および生産に役立つ側面グラフェンに対処します。

[ナレーター]まず、50 ミリリットルのガラスビーカーに 5 グラムのグラファイト粉末を加え、ビーカーに 50 ミリリットルの 97% 硫酸を加えます。グラファイトと硫酸の3つの懸濁液を周囲条件で磁気的に少なくとも1時間撹拌します。250ミリリットルのガラス三角フラスコに、100ミリリットルの97%硫酸を加えます。磁気撹拌下で硫酸溶液に過マンガン酸カリウム10グラムをゆっくりと加えて溶解し、約100ミリリットルのマンガンと硫酸溶液を調製します。事前に調製したグラファイトと硫酸の懸濁液を1つ、250ミリリットルのガラス三角フラスコで磁気攪拌しながらマンガンと硫酸の溶液にゆっくりと注ぎます。水浴中で9分間放置した後、周囲条件で反応混合物を撹拌し続けます。発熱反応温度を摂氏48度から52度の間でピークにし、徐々に室温に戻します。グラファイト、マンガン、硫酸の3つの混合物すべてを周囲条件下で磁気的に撹拌します。次に、グラファイト、マンガン、硫酸の混合物を入った最初の三角フラスコを、攪拌しながら1,080ミリリットルの水に慎重に注ぎます。赤外線温度計を使用して反応温度を測定すると、約59°Cまで上昇します。次に、グラファイト、マンガン、硫酸の混合物の2番目の三角フラスコをゆっくりと加えて、温度を摂氏約80度に上げます。混合物の3番目の三角フラスコを加えて、温度を摂氏約94度に上げます。450ミリリットルの5%過酸化水素溶液をビーカーに徐々に注ぎ、発熱反応によるわずかな温度上昇を観察します。次に、反応混合物全体を50ミリリットルの遠心分離管に注ぎます。常温で1,500Gで5分間遠心分離します。沈殿した固形物を集めて、1リットルの5%塩酸溶液と混合します。酸性懸濁液を少なくとも1時間撹拌した後、上清溶液がpH4に達するまで懸濁液を遠心分離し、洗浄します。純水による真空ろ過システムを使用して、沈殿した酸化黒鉛固体を洗浄します。次に、洗浄した酸化黒鉛スラリーを摂氏80度に設定した乾燥オーブンで乾燥させます。次に、ステンレス鋼またはセラミック乳鉢と乳棒を使用して、乾燥した材料を粉砕して酸化黒鉛粉末を製造します。走査型電子顕微鏡とエネルギー分散型X線分光法を使用して、得られた酸化グラファイトと酸化グラフェンを特徴付けます。pHが10に達するまで、25〜28%のアンモニア溶液を酸化グラファイトの水分散液に徐々に滴下します。連続サイクルと振幅が80%の100ワット電力に設定された超音波プローブを使用して分散液を超音波処理します。1リットルの酸化グラフェン分散液を1リットルの丸いガラス反応器に注ぎます。111〜25%のアンモニア溶液を28ミリリットル加えて、pHを11以上に上げ、混合物を高塩基性にします。反応混合物をかき混ぜずに摂氏90度に加熱します。次に、還元された酸化グラフェン混合物をフィルター布またはセルロース濾紙を使用してろ過し、ヒドロゲルをプラスチックの箱に集めて保管します。走査型電子顕微鏡とエネルギー分散型X線分光法を使用して、還元型酸化グラフェンヒドロゲルを特性評価します。最後に、0.1グラムの還元型酸化グラフェンヒドロゲルを300ミリリットルの水に分散させます。攪拌と超音波処理を使用して、RGO ナノシートの均一な分散を確保し、良好な水性分散を示します。酸化黒鉛粉末のX線回折パターンは、8.19オングストロームのシート間距離に対応する10.8度のピークと42.2度のピークを示しました。SEM画像により、酸化黒鉛粒子の多層構造が確認され、元素マッピングにより炭素原子と酸素原子の均一な分布が示されました。酸化グラフェンのEDSスペクトルと元素分析では、炭素原子が64.02%、酸素原子が35.98%で、CO原子比は1.78でした。 酸化グラファイトから1,000ppm濃度で剥離したgoナノシートのSEM画像では、薄いシートへの分離に成功したことが明らかになりました。還元型酸化グラフェンヒドロゲルと粉末のXRDパターンでは、ヒドロゲルでは27.7度で広いピークが示され、粉末では10.1度、26.6度、42.6度でより鋭いピークが見られました。脱水RGOヒドロゲルのSEM画像により、非積層ナノシートと組み立てられたRGO構造の多孔質形態が明らかになりました。RGOヒドロゲル構造の元素マッピングは、マトリックス全体に炭素原子と酸素原子の均一な分布を示し、CO原子比は4.16でした。脱水RGOナノシートのSEM画像により、しわのある形態と薄いシート構造が明らかになりました。