Artykuł metodologiczny

Synteza i funkcjonalizacja materiałów nanografenowych 3D: aerożele grafenowe i makrozespoły grafenu

DOI:

10.3791/53235

⸱

5 listopada 2015

 ,  ,  ,  , 
1Materials Science Division, Lawrence Livermore National Laboratory

W tym artykule

Podsumowanie

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

Ta metoda wideo opisuje syntezę monolitycznych materiałów 3D na bazie grafenu o dużej powierzchni, pochodzących z prekursorów polimerów, a także jednowarstwowego tlenku grafenu.

Streszczenie

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

Wysiłki zmierzające do złożenia grafenu w trójwymiarowe monolityczne struktury zostały utrudnione przez wysokie koszty i słabą przetwarzalność grafenu. Ponadto większość zgłoszonych zespołów grafenowych jest utrzymywana razem poprzez interakcje fizyczne (np. siły van der Waalsa), a nie wiązania chemiczne, które ograniczają ich wytrzymałość mechaniczną i przewodność. Ta metoda wideo szczegółowo opisuje niedawno opracowane strategie wytwarzania masowych materiałów masowych na bazie grafenu pochodzących z pianek polimerowych lub jednowarstwowego tlenku grafenu. Materiały te składają się głównie z pojedynczych arkuszy grafenu połączonych kowalencyjnie związanymi łącznikami węglowymi. Utrzymują korzystne właściwości grafenu, takie jak duża powierzchnia oraz wysoka przewodność elektryczna i cieplna, w połączeniu z przestrajalną morfologią porów oraz wyjątkową wytrzymałością mechaniczną i elastycznością. Ta elastyczna metoda syntezy może zostać rozszerzona na wytwarzanie materiałów kompozytowych polimer/nanorurki węglowe (CNT) i polimer/tlenek grafenu (GO). Ponadto opisano dodatkową funkcjonalizację postsyntetyczną antrachinonem, która umożliwia radykalny wzrost wydajności magazynowania ładunku w zastosowaniach superkondensatorów.

Wprowadzenie

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

Od czasu wyizolowania grafenu w 2004 roku,1 zainteresowanie wykorzystaniem jego unikalnych właściwości doprowadziło do intensywnych wysiłków skierowanych na łączenie grafenu w trójwymiarowe, monolityczne struktury, które zachowują właściwości poszczególnych arkuszy grafenu. 2-5 Wysiłki te zostały utrudnione przez fakt, że sam grafen jest drogi i czasochłonny w produkcji oraz ma tendencję do agregowania w roztworze, co ogranicza skalowalność materiałów opartych na blokach budulcowych grafenu. Dodatkowo, zespoły grafenowe zazwyczaj składają się z fizycznych oddziaływań sieciujących (np. sił van der Wallsa) między poszczególnymi arkuszami grafenu, które są znacznie mniej przewodzące i wytrzymałe mechanicznie niż wiązania chemiczne. Lawrence Livermore National Laboratory jest zaangażowane w rozwój nowatorskich porowatych materiałów węglowych o niskiej gęstości od 1980 roku.6 Zidentyfikowano kilka strategii wytwarzania masowo produkowanych monolitycznych materiałów masowych na bazie grafenu zarówno z tanich pianek węglowych na bazie polimerów, które nazywane są aerożelami grafenowymi (GA), jak i poprzez bezpośrednie sieciowanie arkuszy tlenku grafenu (GO). które nazywane są makrozespołami grafenu (GMA). 8,9 Te materiały sypkie o bardzo dużej powierzchni charakteryzują się wysoką przewodnością elektryczną i cieplną, wyjątkową wytrzymałością mechaniczną i elastycznością oraz przestrajalną morfologią porów. GA i GMA znalazły zastosowanie w wielu zastosowaniach, w tym w materiałach elektrodowych w superkondensatorach i akumulatorach, zaawansowanych nośnikach katalizatorów, adsorbentach, izolacji termicznej, czujnikach i odsalaniu. 10

Synteza aerożeli grafenowych rozpoczyna się od polimeryzacji zol-żel wodnego roztworu rezorcyny i formaldehydu w celu wytworzenia wysoce usieciowanych żeli organicznych. Żele te są przemywane wodą i acetonem, a następnie suszone przy użyciu nadkrytycznego CO2 i pirolizowane w atmosferze obojętnej, aby uzyskać aerożele węglowe o stosunkowo małej powierzchni i objętości porów. Aerożele węglowe są aktywowane przez kontrolowane usuwanie atomów węgla w łagodnych warunkach utleniających (np. CO2 ), tworząc usieciowany materiał złożony zarówno z amorficznego węgla, jak i nanopłytek grafitu, o większej powierzchni i morfologii porów otwartych. 7 Unikalną zaletą syntezy zol-żel jest to, że GA mogą być wytwarzane w różnych formach, w tym monolitów i cienkich warstw, w zależności od potrzeb aplikacji. Nanorurki węglowe11 i/lub arkusze grafenu12 można zintegrować z GA poprzez włączenie tych dodatków do roztworu prekursora zol-żel. W ten sposób powstają struktury kompozytowe, w których dodatek staje się częścią pierwotnej struktury sieci węglowej. Dodatkowo, szkielet GA może być funkcjonalizowany po karbonizacji/aktywacji albo poprzez modyfikację powierzchni aerożelu, albo poprzez osadzanie materiałów, na przykład nanocząstek katalizatora, na strukturze szkieletu. 13

Makro-zespoły grafenu (GMA) są przygotowywane przez bezpośrednie sieciowanie zawieszonych arkuszy tlenku grafenu (GO), wykorzystując ich nieodłączną funkcjonalność chemiczną. 9 arkuszy GO zawierają różne grupy funkcyjne, w tym ugrupowania epoksydowe i wodorotlenkowe, które mogą służyć jako chemiczne miejsca sieciowania. Podobnie jak w preparacie GA, zmontowane GMA są nadkrytycznie suszone w celu zachowania porowatej sieci, a następnie pirolizowane w celu zredukowania chemicznych wiązań poprzecznych w przewodzące mostki węglowe, które zapewniają strukturalne wsparcie dla zespołu. Ze względu na kowalencyjne mostki węglowe między arkuszami grafenu, GMA mają przewodność elektryczną i sztywność mechaniczną, które są o rzędy wielkości wyższe niż zespoły grafenowe utworzone przez fizyczne sieciowanie. Dodatkowo, GMA mają powierzchnie zbliżone do teoretycznej wartości pojedynczego arkusza grafenu. Postsyntetyczna obróbka termiczna w podwyższonych temperaturach (>1 050 °C) może znacznie poprawić krystaliczność GMA, prowadząc do jeszcze wyższych przewodności i modułów Younga, a także lepszej odporności na utlenianie termiczne. 14 Postsyntetyczna obróbka chemiczna GMA za pomocą aktywnych redoks cząsteczek organicznych, takich jak antrachinon, może zwiększyć zdolność magazynowania ładunku w zastosowaniach superkondensatorów. 15

Regulowane właściwości materiałów GA i GMA są częściowo wynikiem starannie zmieniających się warunków syntezy, takich jak stężenia odczynników i katalizatorów, czas i temperatura utwardzania, warunki suszenia oraz procesy karbonizacji/aktywacji. 16 Ten szczegółowy protokół wideo ma na celu wyjaśnienie niejasności w opublikowanych metodach oraz udzielenie wskazówek badaczom próbującym odtworzyć materiały i warunki.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Protokół

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

1. Aerożele grafenowe pochodzące z rezorcyny i formaldehydu (RF)

  1. Na2CO3 katalizowany aerożel węglowy (11% ciał stałych, cRF)
    1. W 40 ml fiolce scyntylacyjnej dodać wodę dejonizowaną (7,1 ml) do rezorcyny (0,625 g, 5,68 mmol) i mieszać w wirze przez 1 min. Zmiażdżyć duże kawałki rezorcyny na proszek za pomocą moździerza i tłuczka przed dodaniem wody. Należy pamiętać, że mogą one całkowicie nie rozpuszczeć się do następnego kroku.
    2. Dodać 37% roztwór formaldehydu (0,900 g, 11,4 mmol) do zawiesiny rezorcyny i wirować przez 1 min.
    3. Dodać węglan sodu (0,003 g, 0,028 mmol) do mieszaniny reakcyjnej i wirować przez 1 min.
    4. Przenieść mieszaninę reakcyjną do szklanych form, które mogą być szczelnie zamknięte (np. fiolka lub szkiełka szklane oddzielone silikonową uszczelką), które określają kształt otrzymanej części stałej.
    5. Zamknięte foremki wstawić do piekarnika o temperaturze 80 °C i utwardzać przez 72 godziny.
    6. Po utwardzeniu usuń stałe monolity z formy szklanej i umyj wodą, aby usunąć resztki nieprzereagowanych materiałów wyjściowych i katalizatora. Zazwyczaj wykonujemy 3 x 12 godzinne mycie świeżym DIH 2O. Materiał jest teraz gotowy do suszenia.
  2. Aerożel węglowy katalizowany kwasem octowym (AARF)17
    1. W fiolce scyntylacyjnej o pojemności 40 ml dodać wodę dejonizowaną (15 ml) do rezorcyny (12,3 g, 0,112 mola) i mieszać w wirze przez 1 minutę. Zmiażdżyć duże kawałki rezorcyny na proszek za pomocą moździerza i tłuczka przed dodaniem wody. Należy pamiętać, że mogą one całkowicie nie rozpuszczeć się do następnego kroku.
    2. Dodać 37% roztwór formaldehydu (17,9 g, 0,224 mola) do zawiesiny rezorcyny i wirować przez 1 minutę.
    3. Dodać lodowaty kwas octowy (0,44 g, 0,007 mola) do mieszaniny reakcyjnej i wirować przez 1 min.
    4. Przenieść mieszaninę reakcyjną do szklanych form, które mogą być szczelnie zamknięte (np. fiolka lub szkiełka szklane, które są oddzielone silikonową uszczelką), które określają kształt powstałej części stałej.
    5. Zamknięte foremki wstawić do piekarnika o temperaturze 80 °C i utwardzać przez 72 godziny.
    6. Po utwardzeniu usuń stałe monolity z formy szklanej i umyj wodą, aby usunąć resztki nieprzereagowanych materiałów wyjściowych i katalizatora. Zazwyczaj wykonujemy 3 x 12 godzinne mycie świeżym DIH 2O. Materiał jest teraz gotowy do suszenia.
  3. Dodatki węglowe do roztworu prekursora RF (CNT, GO)
    1. Nanorurki węglowe/kompozyt RF11
      1. Zawiesić jednościenne nanorurki węglowe o zawartości 1% wag. w wodzie dejonizowanej i dokładnie zdyspergować za pomocą kąpieli ultradźwiękowej (moc soniczna 90 W, częstotliwość 40 kHz).
      2. Dodać rezorcynol (1,235 g, 11,2 mmol), formaldehyd (1,791 g, 22,1 mmol) i katalizator węglanu sodu (5,95 mg, 0,056 mmol) do 1,5 g dyspersji CNT.
      3. Przenieść mieszaninę reakcyjną do szklanych form, które mogą być szczelnie zamknięte (np. fiolka lub szkiełka szklane, które są oddzielone silikonową uszczelką), które określają kształt powstałej części stałej.
      4. Zamknięte foremki wstawić do piekarnika o temperaturze 80 °C i utwardzać przez 72 godziny.
      5. Po utwardzeniu usuń stałe monolity z formy szklanej i umyj wodą, aby usunąć resztki nieprzereagowanych materiałów wyjściowych i katalizatora. Zazwyczaj wykonuj 3 x 12 godzin prania ze świeżym DIH 2O. Materiał jest teraz gotowy do suszenia.
    2. Tlenek grafenu/kompozyt RF12
      1. Zawiesić 1% wag. tlenku grafenu (GO, średnica 300-800 nm) w wodzie dejonizowanej i dokładnie zdyspergować za pomocą kąpieli ultradźwiękowej (moc soniczna 90 W, częstotliwość 40 kHz).
      2. Dodać rezorcynol (1,235 g, 11,2 mmol), formaldehyd (1,791 g, 22,1 mmol, 37% roztwór) i katalizator węglanu sodu (5,95 mg, 0,056 mmol) do 1,5 g dyspersji GO.
      3. Przenieść mieszaninę reakcyjną do szklanych form, które mogą być szczelnie zamknięte (np. fiolka lub szkiełka szklane oddzielone silikonową uszczelką), które określają kształt otrzymanej części stałej.
      4. Zamknięte foremki wstawić do piekarnika o temperaturze 80 °C i utwardzać przez 72 godziny.
      5. Po utwardzeniu usuń stałe monolity z formy szklanej i umyj wodą, aby usunąć resztki nieprzereagowanych materiałów wyjściowych i katalizatora. Zazwyczaj wykonuj 3 x 12 godzin prania ze świeżym DIH 2O. Materiał jest teraz gotowy do suszenia.
  4. suszenie
    1. COw stanie nadkrytycznym 2
      1. Przygotować umyte próbki do suszenia nadkrytycznymCO2 poprzez wymianę rozpuszczalnikaH2Ona aceton. Wyjąć próbkę z łaźni wodnej i umieścić w łaźni zawierającej czysty aceton. Zastąp świeży aceton jeszcze dwa razy w odstępach 12 godzin.
      2. Próbki wymienione acetonem załadować do urządzenia do suszenia w stanie nadkrytycznym, wypełnionego acetonem i krążącym płynem chłodzącym w temperaturze 12-15 °C.
      3. Uszczelnić suszarkę na parametry nadkrytyczne i wymienić na ciekły CO2 do momentu, aż aceton nie pozostanie (4-24 godziny w zależności od wielkości próbki, gęstości, morfologii porów itp.).
      4. Odciąć dopływCO2 i podnieść temperaturę krążącego chłodziwa do 55 °C, utrzymując ciśnienie w osuszaczu na parametry nadkrytyczne w zakresie 1 200-1 600 psi (80-110 barów). Przechowywać w temperaturze 55 °C przez 1 godzinę.
      5. Powoli odpowietrzyć CO2 (2-12 godzin), utrzymując temperaturę krążącego chłodziwa na poziomie 55 °C. Usunąć próbki.
    2. Suszenie w temperaturze otoczenia (Xerogel)
      1. Przygotować umyte próbki do suszenia w warunkach otoczenia, wymieniając rozpuszczalnikH2Ona aceton. Wyjąć próbkę z łaźni wodnej i umieścić w łaźni zawierającej czysty aceton. Zastąp świeży aceton jeszcze dwa razy w odstępach 12 godzin.
      2. Umieść próbki wymienione acetonem na czystej powierzchni (np. bloku teflonu). Aby spowolnić tempo parowania rozpuszczalnika, aby zapobiec pękaniu i nierównomiernemu kurczeniu się, należy przykryć próbkę odwróconą zlewką o wystarczającej objętości, aby zapewnić dużo miejsca nad roztworem.
      3. Pozostawić rozpuszczalnik do odparowania na (24-72 godziny).
  5. Karbonizacja
    1. Przeprowadzić karbonizację wysuszonych pianek w temperaturze 1 050 °C w atmosferze N2. Rampa z RT z prędkością 5 °C/min i utrzymanie w temperaturze 1 050 °C przez 3 godziny. Należy pamiętać, że cienkie próbki mogą wymagać umieszczenia między dwoma arkuszami papieru grafitowego (lub innego stabilnego temperaturowo, niereaktywnego materiału) z ciężarkiem na górze, aby zapobiec zwijaniu się i "rozdrobnieniu ziemniaków".
  6. aktywacja
    1. Aktywuj część z pianki węglowej AARF (2 cm × 3 cm × 4 mm, 1,2 g), aby wytworzyć nanografen 3D (3D-NG) pod przepływającym CO2 (10 sccm) w temperaturze 950 °C przez 5 godzin.7

2. Zespoły makr grafenu na bazie tlenku grafenu

  1. Zespół GO z katalizacją NH4OH
    1. W fiolce scyntylacyjnej o pojemności 40 ml dodać wodę dejonizowaną (20 ml) do 400 mg jednowarstwowego tlenku grafenu (GO, średnica 300-800 nm). Dokładnie zdyspergować za pomocą kąpieli ultradźwiękowej (moc soniczna 90 W, częstotliwość 40 kHz) O/N.
    2. Dodać stężony roztwór NH4OH (0,211 ml na g zawiesiny GO).
    3. Przenieść do szklanych form, które można szczelnie uszczelnić (np. fiolka lub szkiełka podstawowe, które są oddzielone silikonową uszczelką, która określa kształt powstałej części stałej).
    4. Zamknięte foremki wstawić do piekarnika o temperaturze 80 °C i utwardzać przez 72 godziny.
    5. Po utwardzeniu usuń stałe monolity z formy szklanej i umyj wodą, aby usunąć resztki nieprzereagowanych materiałów wyjściowych i katalizatora. Zazwyczaj wykonuj 3 x 12 godzin prania ze świeżym DIH 2O. Materiał jest teraz gotowy do suszenia.
  2. suszenie
    1. COw stanie nadkrytycznym 2
      1. Przygotować umyte próbki do suszenia nadkrytycznymCO2 poprzez wymianę rozpuszczalnikaH2Ona aceton. Wyjąć próbkę z łaźni wodnej i umieścić w łaźni zawierającej czysty aceton. Zastąp świeży aceton jeszcze dwa razy w odstępach 12 godzin.
      2. Próbki wymienione acetonem załadować do urządzenia do suszenia w stanie nadkrytycznym, wypełnionego acetonem i krążącym płynem chłodzącym w temperaturze 12-15 °C.
      3. Uszczelnić suszarkę na parametry nadkrytyczne i wymienić na ciekły CO2 do momentu, aż aceton nie pozostanie (4-24 godziny w zależności od wielkości próbki, gęstości, morfologii porów itp.). Całkowita wymiana jest sygnalizowana zaprzestaniem kapania acetonu na zawór wydechowy osuszacza w stanie nadkrytycznym.
      4. Odciąć dopływCO2 i podnieść temperaturę krążącego chłodziwa do 55 °C, utrzymując ciśnienie w osuszaczu na parametry nadkrytyczne w zakresie 1 200-1 600 psi (80-110 barów). Przechowywać w temperaturze 55 °C przez 1 godzinę.
      5. Powoli odpowietrzyć CO2 (2-12 godzin), utrzymując temperaturę krążącego chłodziwa na poziomie 55 °C. Usunąć próbki.
    2. Suszenie w temperaturze otoczenia (xerogel)
      Należy pamiętać, że cienkie próbki mogą wymagać umieszczenia między dwoma arkuszami teflonu (lub innego materiału nieprzywierającego) z ciężarkiem na górze, aby zapobiec zwijaniu się i "rozdrabnianiu ziemniaków".
      1. Przygotować umyte próbki do suszenia w warunkach otoczenia, wymieniając rozpuszczalnikH2Ona aceton. Wyjąć próbkę z łaźni wodnej i umieścić w łaźni zawierającej czysty aceton. Zastąp świeży aceton jeszcze dwa razy w odstępach 12 godzin.
      2. Umieść próbki wymienione acetonem na czystej powierzchni (np. bloku teflonu). Aby spowolnić tempo parowania rozpuszczalnika, aby zapobiec pękaniu i nierównomiernemu kurczeniu się, należy przykryć próbkę odwróconą zlewką o wystarczającej objętości, aby zapewnić dużo miejsca nad roztworem.
      3. Pozostawić rozpuszczalnik do odparowania na (24-72 godziny).
  3. Karbonizacja
    1. Przeprowadzić karbonizację wysuszonych pianek w temperaturze 1 050 °C w atmosferze N2. Rampa z RT z prędkością 5 °C/min i utrzymanie w temperaturze 1 050 °C przez 3 godziny. Należy pamiętać, że cienkie próbki mogą wymagać umieszczenia między dwoma arkuszami papieru grafitowego (lub innego stabilnego temperaturowo, niereaktywnego materiału) z ciężarkiem na górze, aby zapobiec zwijaniu się i "rozdrobnieniu ziemniaków".
    2. Wyżarzanie termiczne dla wysoce krystalicznego GMA. Wykonać dodatkowe wyżarzanie termiczne pianek zwęglonych w temperaturach do 2 500 °C w atmosferze He. Rampa z RT z prędkością 100 °C/min i trzymać w podwyższonej temperaturze przez 1 godzinę.
  4. Funkcjonalizacja po karbonizacji
    1. Niekowalencyjna funkcjonalizacja antrachinonu (AQ-GMA)
      1. Przygotować 3 mM roztwór antrachinonu (AQ) w suchym EtOH. Podgrzać w szczelnie zamkniętej fiolce w temperaturze 75 °C, aby zapewnić całkowite rozpuszczenie.
      2. Dodać gorący roztwór AQ do próbki GMA (~ 2 ml / mg próbki). Zanurzyć się w szczelnie zamkniętej fiolce przez 2 godziny w temperaturze 75 °C.
      3. Usunąć nadmiar roztworu AQ z fiolki i pozostawić próbkę do wyschnięcia w temperaturze 75 °C O/N (nakrętka fiolki zdjęta).

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Wyniki

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

Ewolucję składu i morfologii materiału podczas produkcji można śledzić na różne sposoby, w tym za pomocą dyfrakcji rentgenowskiej, spektroskopii Ramana i NMR, mikroskopii elektronowej i porozymetrii. Na przykład w syntezie, pirolizie i aktywacji CO2 GA po konwersji następowała dyfrakcja promieniowania rentgenowskiego (XRD) (rysunek 1E). Brak piku dyfrakcyjnego związanego z układaniem (002) we wzorze XRD po aktywacji (niebieski ślad) wskazuje na przejście od struktury zawierającej nanopłytki gr...

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Dyskusja

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

Należy zauważyć, że przedstawione tutaj procedury są jedynie reprezentatywne. Możliwych jest wiele regulacji w celu dostrojenia materiałów do konkretnego zastosowania. Na przykład zmiana stężeń materiału wyjściowego, przy jednoczesnym utrzymaniu stałego stosunku rezorcyny/formaldehydu (RF), może mieć wpływ na końcową gęstość materiału. Obciążenie katalizatorem może zmienić morfologię porów, ponieważ większe obciążenie w procedurze RF prowadzi do mniejszych cząstek pierwotnych i odwrotnie. Czas aktywacji również może odgr...

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Oświadczenia

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

Autorzy nie mają nic do ujawnienia.

Podziękowania

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

Ta praca została wykonana pod auspicjami Departamentu Energii Stanów Zjednoczonych przez Lawrence Livermore National Laboratory w ramach kontraktu DE-AC52-07NA27344. Wydanie IM LLNL-JRNL-667016.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Materiały

Lista materiałów użytych w tym artykule
NazwaFirmaNumer katalogowyKomentarze
Jednowarstwowe tanie rurkiz tlenku grafenunie dotyczy300-800 i # 160; nm XY wymiary
jednościenne nanorurki węglowe (SWCNT)Roztwory węgloweP2-SWNT
rezorcynaAldrich398047-500G
37% roztwór formaldehydu w wodzieAldrich252549
kwas octowyAldrich320099
roztwór wodorotlenku amonu 28-30% na bazie NH3Aldrich
węglan soduAldrich791768
antrachinonAldricha90004
Polaron suszarka nadkrytycznaMikroskopia elektronowa NaukiEMS 3100jest to reprezentatywny model, każda suszarka punktu krytycznego kompatybilna z acetonem powinna działać
320145

Bibliografia

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

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Przedruki i uprawnienia

Poproś o pozwolenie na ponowne wykorzystanie tekstu lub ilustracji tego artykułu JoVE

Poproś o pozwolenie

Tagi

synteza sol gelsuszenie nadkrytyczneproces karbonizacjifunkcjonalizacja antrachinonemskaningowa mikroskopia elektronowatransmisyjna mikroskopia elektronowadyfrakcja rentgenowskaNMR w stanie sta ym

Powiązane artykuły