Sínteses escaláveis de óxido de grafeno e óxido de grafeno reduzido usando oxidação de design em cascata e reações de redução altamente básicas

Portanto, nosso escopo de pesquisa é a tecnologia de oxidação e redução na produção de grafeno e redução de nanomateriais de óxido de grafeno. Por isso, desenvolvemos um protocolo para reação de oxidação química com segurança e eficiência otimizadas.

Tecnologias que melhoram a segurança e a detecção de várias reações de oxidação e reação de produção alcalina são importantes para a produção de óxido de grafeno e óxido de grafeno reduzido.

A escala da reação de oxidação do grafeno requer um protocolo seguro e eficiente. Além da eficiência do hospedeiro, as necessidades da marca de eco e a redução do grafeno e isso está na reação de redução química.

Apresentamos design em cascata, reação de oxidação e aproveitamento de energias exotérmicas para reação de aquecimento celular, economizando produtos químicos, energias e tempo. A reação de redução usando amônia básica é simples e eficaz para redução ininterrupta do óxido de grafeno.

Nosso laboratório desenvolverá o protofilme de reação de redução de oxidação para a produção em escala e aplicação de protocolo de materiais à base de grafeno, especialmente abordando o lado grafeno é útil para purificação de água, catalisador de água, armazenamento e produção de energia.

[Narrador] Para começar, adicione cinco gramas de pó de grafite a um copo de vidro de 50 mililitros e adicione 50 mililitros de ácido sulfúrico a 97% ao copo. Agitar magneticamente as três suspensões de grafite e de ácido sulfúrico em condições ambientais durante pelo menos uma hora. Em um frasco de vidro Erlenmeyer de 250 mililitros, adicione 100 mililitros de ácido sulfúrico a 97%. Adicione lentamente 10 gramas de permanganato de potássio à solução de ácido sulfúrico sob agitação magnética para dissolver e prepare cerca de 100 mililitros de solução de manganês e ácido sulfúrico. Despeje lentamente uma suspensão de grafite e ácido sulfúrico previamente preparada na solução de manganês e ácido sulfúrico sob agitação magnética no frasco de vidro Erlenmeyer de 250 mililitros. Após nove minutos em banho-maria, continue mexendo a mistura de reação em condições ambientais. Permita que a temperatura da reação exotérmica atinja um pico entre 48 e 52 graus Celsius e retorne gradualmente à temperatura ambiente. Agite todas as três misturas de grafite, manganês e ácido sulfúrico magneticamente em condições ambientais. Em seguida, despeje cuidadosamente o primeiro frasco Erlenmeyer da mistura de grafite, manganês e ácido sulfúrico em 1.080 mililitros de água sob agitação. Use um termômetro infravermelho para medir a temperatura de reação, que sobe para aproximadamente 59 graus Celsius. Em seguida, adicione lentamente o segundo frasco Erlenmeyer de mistura de grafite, manganês e ácido sulfúrico para aumentar a temperatura para cerca de 80 graus Celsius. Adicione o terceiro frasco Erlenmeyer da mistura para aumentar a temperatura para aproximadamente 94 graus Celsius. Despeje gradualmente 450 mililitros de solução de peróxido de hidrogênio a 5% no béquer, observando um ligeiro aumento de temperatura da reação exotérmica. Agora despeje toda a mistura de reação em tubos de centrífuga de 50 mililitros. Centrifugue a 1.500G por cinco minutos em temperatura ambiente. Colete os sólidos sedimentados para misturá-los com um litro de solução de ácido clorídrico a 5%. Depois de agitar a suspensão ácida durante pelo menos uma hora, centrifugar e lavar a suspensão até que a solução sobrenadante atinja um pH quatro. Use um sistema de filtragem a vácuo com água pura para lavar o sólido de óxido de grafite sedimentado. Em seguida, seque a pasta de óxido de grafite lavada em um forno de secagem regulado para 80 graus Celsius. Em seguida, usando um almofariz e pilão de aço inoxidável ou cerâmica, triture o material seco para produzir um pó de óxido de grafite. Use microscopia eletrônica de varredura e espectroscopia de raios-X por dispersão de energia para caracterizar o óxido de grafite e o óxido de grafeno obtidos. Coloque 25 a 28% de solução de amônia gradualmente na dispersão aquosa de óxido de grafite até que o pH atinja 10. Sonicar a dispersão usando uma sonda ultrassônica ajustada para 100 watts de potência com um ciclo contínuo e amplitude de 80%. Despeje a dispersão de um litro de óxido de grafeno em um reator de vidro redondo de um litro. Adicione 111 mililitros de solução de amônia a 25 a 28% para aumentar o pH acima de 11 e tornar a mistura altamente básica. Aqueça a mistura de reação a 90 graus Celsius sem mexer. Em seguida, filtre a mistura de óxido de grafeno reduzido usando tecidos de filtro ou papel de filtro de celulose e colete o hidrogel em uma caixa plástica para armazenamento. Use microscopia eletrônica de varredura e espectroscopia de raios-x por dispersão de energia para caracterizar o hidrogel de óxido de grafeno reduzido. Finalmente, disperse 0,1 grama de hidrogel de óxido de grafeno reduzido em 300 mililitros de água. Use agitação seguida de sonicação para garantir uma dispersão homogênea das nanofolhas de RGO, indicando boa dispersão aquosa. O padrão de difração de raios-x do pó de óxido de grafite revelou um pico de 10,8 graus, correspondendo a uma distância entre folhas de 8,19 angstroms e um pico de 42,2 graus. As imagens de MEV confirmaram a estrutura multicamadas das partículas de óxido de grafite e o mapeamento elementar exibiu distribuições uniformes de átomos de carbono e oxigênio. O espectro EDS e a análise elementar do óxido de grafeno indicaram 64,02% de átomos de carbono e 35,98% de átomos de oxigênio, dando uma razão CO-atômica de 1,78. Imagens de MEV de nanofolhas de go esfoliadas a partir de óxido de grafite na concentração de 1.000 partes por milhão revelaram uma separação bem-sucedida em folhas finas. Os padrões de XRD de hidrogel e pó de óxido de grafeno reduzidos revelaram um pico amplo de 27,7 graus para o hidrogel, enquanto o pó exibiu picos mais nítidos de 10,1, 26,6 e 42,6 graus. Imagens de MEV de hidrogel RGO desidratado revelaram nanofolhas não empilhadas e morfologia porosa de estruturas RGO montadas. O mapeamento elementar da estrutura do hidrogel RGO demonstrou distribuições uniformes de átomos de carbono e oxigênio em toda a matriz, com uma razão CO-atômica de 4,16. Imagens de MEV de nanofolhas de RGO desidratadas revelaram uma morfologia enrugada e estrutura de folha fina.