Schaalbare syntheses van grafeenoxide en gereduceerd grafeenoxide met behulp van cascadeontwerpoxidatie en zeer basale reductiereacties

Ons onderzoeksgebied is dus oxidatie- en reductietechnologie voor het produceren van grafeen en het verminderen van grafeenoxide nanomaterialen. Daarom ontwikkelen we een protocol voor chemische oxidatiereacties met de geoptimaliseerde veiligheid en efficiëntie.

Technologieën die de veiligheid verbeteren en verschillende oxidatiereacties detecteren, en alkalische productiereacties zijn belangrijk voor de productie van grafeenoxide en gereduceerd grafeenoxide.

De schaal van de grafeenoxidatiereactie vereist een veilig en efficiënt protocol. Naast de efficiëntie van de gastheer, echo merk behoeften en grafeen reductie en dat is in chemische reductiereactie.

We presenteren cascadeontwerp, oxidatiereactie en het benutten van exotherme energieën voor celverwarmingsreacties, waardoor chemicaliën, energie en tijd worden bespaard. Reductiereactie met behulp van basisammoniak is eenvoudig en effectief voor non-stop gereduceerd grafeenoxide.

Ons laboratorium zal de protofilm van de oxidatiereductiereactie ontwikkelen voor de productie op schaal en protocollaire toepassing van op grafeen gebaseerde materialen, met name voor de zijkant die grafeen is nuttig voor waterzuivering, waterkatalysator, energieopslag en productie.

[Verteller] Voeg om te beginnen vijf gram grafietpoeder toe aan een glazen bekerglas van 50 milliliter en voeg 50 milliliter 97% zwavelzuur toe aan de bekerglas. Roer de drie suspensies van grafiet en zwavelzuur magnetisch onder omgevingsomstandigheden gedurende ten minste een uur. Voeg in een glazen erlenmeyer van 250 milliliter 100 milliliter 97% zwavelzuur toe. Voeg onder magnetisch roeren langzaam 10 gram kaliumpermanganaat toe aan de zwavelzuuroplossing om ongeveer 100 milliliter mangaan- en zwavelzuuroplossing op te lossen en te bereiden. Giet langzaam een eerder bereide grafiet- en zwavelzuursuspensie onder magnetisch roeren in de glazen erlenmeyer van 250 milliliter in de mangaan- en zwavelzuuroplossing. Blijf na negen minuten in een waterbad het reactiemengsel onder omgevingsomstandigheden roeren. Laat de exotherme reactietemperatuur pieken tussen 48 en 52 graden Celsius en keer geleidelijk terug naar kamertemperatuur. Roer alle drie de mengsels van grafiet, mangaan en zwavelzuur magnetisch door omgevingsomstandigheden. Giet vervolgens voorzichtig de eerste erlenmeyer van een mengsel van grafiet, mangaan en zwavelzuur in 1.080 milliliter water onder roer. Gebruik een infraroodthermometer om de reactietemperatuur te meten, die oploopt tot ongeveer 59 graden Celsius. Voeg vervolgens langzaam de tweede erlenmeyer van een mengsel van grafiet, mangaan en zwavelzuur toe om de temperatuur te verhogen tot ongeveer 80 graden Celsius. Voeg de derde erlenmeyer van het mengsel toe om de temperatuur te verhogen tot ongeveer 94 graden Celsius. Giet geleidelijk 450 milliliter 5% waterstofperoxideoplossing in de beker en observeer een lichte temperatuurstijging door de exotherme reactie. Giet nu het hele reactiemengsel in centrifugebuisjes van 50 milliliter. Centrifugeer bij 1.500 G gedurende vijf minuten bij omgevingstemperatuur. Verzamel de gesedimenteerde vaste stoffen om ze te mengen met een liter 5% zoutzuuroplossing. Nadat de zure suspensie ten minste een uur is geroerd, centrifugeert en wast u de suspensie totdat de bovenstaande oplossing pH vier bereikt. Gebruik een vacuümfiltersysteem met zuiver water om de gesedimenteerde grafietoxide vast te wassen. Droog vervolgens de gewassen grafietoxidebrij in een droogoven die is ingesteld op 80 graden Celsius. Maal vervolgens met een roestvrijstalen of keramische vijzel en stamper het gedroogde materiaal om een grafietoxidepoeder te produceren. Gebruik scanning-elektronenmicroscopie en energiedispersieve röntgenspectroscopie om het verkregen grafietoxide en grafeenoxide te karakteriseren. Laat de ammoniakoplossing van 25 tot 28% geleidelijk in de waterige dispersie van grafietoxide vallen tot de pH 10 bereikt. Sonificeer de dispersie met behulp van een ultrasone sonde die is ingesteld op een vermogen van 100 watt met een continue cyclus en amplitude van 80%. Giet de dispersie van één liter grafeenoxide in een ronde glazen reactor van één liter. Voeg 111 milliliter 25 tot 28% ammoniakoplossing toe om de pH boven de 11 te brengen en het mengsel zeer basisch te maken. Verwarm het reactiemengsel tot 90 graden Celsius zonder te roeren. Filtreer vervolgens het gereduceerde grafeenoxidemengsel met behulp van filterdoeken of cellulosefilterpapier en verzamel de hydrogel in een plastic doos voor opslag. Gebruik scanning-elektronenmicroscopie en energiedispersieve röntgenspectroscopie om de gereduceerde grafeenoxide-hydrogel te karakteriseren. Dispergeer ten slotte 0,1 gram gereduceerde grafeenoxide hydrogel in 300 milliliter water. Gebruik agitatie gevolgd door sonicatie om een homogene dispersie van RGO-nanovellen te garanderen, wat wijst op een goede waterige dispersie. Het röntgendiffractiepatroon van grafietoxidepoeder onthulde een piek bij 10,8 graden, wat overeenkomt met een afstand tussen de vellen van 8,19 angstrom en een piek bij 42,2 graden. SEM-beelden bevestigden de meerlaagse structuur van grafietoxidedeeltjes en elementaire kartering toonde uniforme verdelingen van koolstof- en zuurstofatomen. EDS-spectrum en elementaire analyse van grafeenoxide gaven 64,02% koolstofatomen en 35,98% zuurstofatomen aan, wat een CO-atomaire verhouding van 1,78 opleverde. SEM-afbeeldingen van go-nanovellen geëxfolieerd uit grafietoxide met een concentratie van 1.000 delen per miljoen onthulden een succesvolle scheiding in dunne vellen. XRD-patronen van gereduceerde grafeenoxide hydrogel en poeder onthulden een brede piek bij 27,7 graden voor hydrogel, terwijl poeder scherpere pieken vertoonde bij 10,1, 26,6 en 42,6 graden. SEM-beelden van gedehydrateerde RGO-hydrogel onthulden niet-gestapelde nanovellen en poreuze morfologie van geassembleerde RGO-structuren. Elementaire kartering van de RGO-hydrogelstructuur toonde uniforme verdelingen van koolstof- en zuurstofatomen door de matrix, met een CO-atomaire verhouding van 4,16. SEM-afbeeldingen van gedehydrateerde RGO-nanovellen onthulden een gerimpelde morfologie en een dunne plaatstructuur.