Yöntem makalesi

Kaskad Tasarım Oksidasyonu ve Yüksek Bazik İndirgeme Reaksiyonları Kullanılarak Grafen Oksit ve İndirgenmiş Grafen Oksitin Ölçeklenebilir Sentezleri

DOI:

10.3791/68313

⸱

3 Temmuz 2025

 ,  ,  ,  ,  ,  , 
1Faculty of Materials Science and Technology, VNUHCM University of Science, 2Vietnam National University, Ho Chi Minh City (VNUHCM), 3Multifunctional Materials Laboratory, VNUHCM University of Science

Bu makalede

Özet

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

Makale, grafitin çok katmanlı grafit oksit tozuna, grafen oksit nanotabakalarına, supramoleküler indirgenmiş grafen oksit hidrojeline ve indirgenmiş grafen oksit nanomalzemelerine yenilikçi, ölçeklenebilir dönüşümü için kademeli tasarım oksidasyon işleminin protokollerini ve oldukça temel bir indirgeme reaksiyonunu sunmaktadır.

Özet

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

Bu mevcut çalışma, grafen oksit ve indirgenmiş grafen oksit nanomalzemeleri üretmek için ölçeklenebilir sentetik oksidasyon ve indirgeme reaksiyonları yöntemlerini açıklamaktadır. Mn (VII) bazlı oksidasyon reaksiyonunun kademeli tasarımı, grafiti tek katmanlı grafen oksit nanotabakalarının öncüsü olan çok katmanlı grafit oksit tozuna dönüştürmek için uygulanır. Ekzotermik ısılar, ilgili kimyasal oranlar ve birleştirici strateji kullanıldığından, kaskad tasarım süreci önemli miktarda ısıtma enerjisi, kimyasal reaktifler ve sentetik zaman tasarrufu sağlar. Bir sonraki aşamada, grafit oksidin hidratlı çok katmanlı yapısı, sonikasyon desteği ile suda pul pul dökülür. Grafen oksit nanotabakaları, pH >11'de ve 90 ° C sıcaklıkta yüksek bazik amonyak çözeltisi kullanılarak elektrostatik olarak stabilize edilir ve kimyasal olarak indirgenir. Alkali amonyum hidroksit çözeltisi, bir hidrojel yapısında monte edilmiş indirgenmiş grafen oksit nanotabakalarının sentezlenmesi için çevre dostu ve ucuz bir kimyasal ajan olarak kabul edilir. Supramoleküler hidrojel içindeki hidratlanmış indirgenmiş grafen oksit nanotabakaları, homojen sulu dispersiyonlar üretmek için ultrasonik olarak pul pul dökülebilir. Oksidasyon-indirgeme reaksiyonlarının genel protokolü, çeşitli bilimsel araştırmalar ve multidisipliner uygulamalar için grafit oksit tozu, grafen oksit nano tabakası, indirgenmiş grafen oksit hidrojel ve indirgenmiş grafen oksit nano tabakasını sıralı olarak sentezler. Sentetik yaklaşımın laboratuvar ölçeğinden endüstriyel üretime kadar ileriye dönük olarak geliştirilmesi, potansiyelin detaylandırılması öngörülmektedir.

Giriş

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

Grafen bazlı malzemeler, su arıtma, polimer nanokompozitler, boyalar, kaplamalar, mürekkepler, süper kapasitörler, lityum iyon piller, güneş pilleri, yakıt hücreleri ve yapay fotosentez dahil olmak üzere birçok uygulama ve endüstride devrim yaratma potansiyeline sahiptir1. Günümüzde grafen bazlı malzemeler, doğal/yapay grafit, biyokarbonlar ve hidrokarbon/hidrojen gazları gibi çeşitli hammaddelerden sentezlenmektedir. Grafen bazlı malzemelerin büyük ölçekli üretim yöntemleri arasında grafitin sıvı fazda pul pul dökülmesi, oksidasyon-indirgeme işlemleri ve kimyasal buhar biriktirme (CVD) yer alır1. Sıvı faz pul pul dökülme yöntemi, bozulmamış grafen nano tabakaların endüstriyel üretimi için ölçeklendirilmiştir. Bozulmamış grafenin verimliliği, standardı ve işlenebilirliği, bu yaklaşımda geliştirme için çok önemli konulardır2. CVD yöntemi hakkında, tek katmanlı grafen katmanları, hidrokarbon/hidrojen gazlarının (tipik olarak metan ve hidrojen) metal substratlar üzerinde birikmesinden sentezlenir. CVD grafen, biyoalgılama, optoelektronik ve elektronik uygulamalar için atomik olarak ince, iletken ve şeffaftır. Oksidasyon-indirgeme işlemleri yaklaşımında, doğal/yapay grafit yapılar, grafit oksit (GrO) ve grafen oksit nanotabakalarını (GO) sentezlemek için oksitlenir ve daha sonra indirgenmiş grafen oksit nanotabakaları (RGO) elde etmek için indirgenir.3. Oksidasyon-indirgeme yolu, çeşitli formülasyonlar ve uygulamalar için çözelti ile işlenebilir ve çok yönlü yapı taşları olan hem GO hem de RGO nanomalzemeleri üretir.

Oksidasyon-indirgeme yaklaşımındaki birincil işlem açısından, grafit oksidasyonu, bir elektrokimyasal yöntem veya bir kimyasal reaksiyon kullanılarak gerçekleştirilebilir. Şu anda, Hummers reaktifleri (sülfürik asit, potasyum permanganat, su ve hidrojen peroksit) kullanılarak grafit oksidasyon reaksiyonu, bilimsel laboratuvarlarda ve endüstriyel fabrikalardaGrO/GO üretimi için en popüler kimyasal yöntem olarak kabul edilmektedir 4,5,6. Potasyum permanganat ve konsantre sülfürik asit karışımından türetilen manganil (VII) veya Mn(VII) bileşiği, oksidasyon reaksiyonları için ucuz ve güçlü bir ajandır, ancak aynı zamanda 55 ° C'nin üzerindeki sıcaklıklarda tehlikeli ve patlayıcıdır7. Grafit oksidasyon reaksiyonunun geleneksel tasarımları, yüksek miktarda Mn(VII) bileşiği (grafit: KMnO4 = 1:3 w/w) ve grafit/Mn(VII) reaksiyon karışımına ekzotermik su ilavesi kullanır, bu da ciddi termal kaçak patlama risklerine ve ek enerji tüketen soğutma/ısıtma işlemlerine yol açar8. Bu nedenle, son araştırma makalelerimiz, Mn(VII) tabanlı oksidasyon reaksiyonunun kademeli tasarımını (grafit: KMnO4 oranı 1:2 w/w ve iki ekzotermik kaskad adımı kullanarak) sundu ve ölçeklenebilir üretim teknolojisi için proses güvenliği, enerji tasarrufu ve kimyasal verimlilik avantajları sağladı 3,8. Sonuç olarak, grafit kimyasal olarak, tabakalar arası galerilerde su molekülleri ile interkalasyonlu çok katmanlı bir yapı olan GrO'ya dönüştürülür. Suda sonikasyona tabi tutulduğunda, sulu kanallardaki ultrasonik titreşimler ve kavitasyonlar, çok katmanlı GrO'yu tek katmanlı GO nano tabakalarına pul pul döker.

Oksidasyon-indirgeme yaklaşımındaki ikincil işlemle ilgili olarak, sulu çözelti içinde dağılan GO nanotabakaları, RGO nanotabakaları elde etmek için kimyasal olarak indirgenir. Son makalemiz, pH >11'deki yüksek bazik amonyak çözeltisinin, indirgeme reaksiyonu3 için etkili bir ortam olduğunu göstermiştir. Hidrazin, hidroiyodik asit, askorbik asit ve sodyum borohidrürün indirgeyici maddeleri ile karşılaştırıldığında, amonyak çözeltisi, supramoleküler RGO hidrojel3'ü sentezlemek için daha ucuz ve alkalidir. Sentezlenmiş RGO nanotabakaları, yüzey hidrasyonunu korumak için hala bir dizi oksijen içeren fonksiyonel grup içerir (RGO nanotabakalarının C / O oranı yaklaşık 4.17'dir). Su ile interkalasyonlu hidrojel yapısı ile, hidratlı RGO nanotabakaları uygun konsantrasyonlarda suda ultrasonik olarak yeniden dağıtılabilir.

Bu yazıda, laboratuvar ve pilot ölçeklerde GO ve RGO'nun güvenli, verimli ve ölçeklenebilir üretimi için kaskad tasarım oksidasyon reaksiyonu ve yüksek bazik indirgeme reaksiyonu protokolleri açıklanmaktadır. Ölçek büyütme gelişimi için sentetik prosedürlerde önemli gelişmeler rapor edilmiştir. GrO/GO sentezi açısından, suya birkaç kimyasal birim eklemeye yönelik birleştirici kaskad stratejisi uygulanır ve ölçek büyütme potansiyelini detaylandırmak için analiz edilir. RGO sentezi açısından, GrO öncü yapıları elektrostatik olarak stabilize edilir, ultrasonik olarak pul pul dökülür ve tamamen RGO hidrojeline dönüştürülür. Geliştirilmiş alkali indirgeme reaksiyonu prosedürü, GrO malzemesinin RGO hidrojele tamamen dönüştürülmesi nedeniyle üretim verimliliğini önemli ölçüde artırır. Elde edilen RGO hidrojel, üç boyutlu morfoloji, supramoleküler kendi kendine montaj, sulu dağılabilirlik ve grafen bazlı nanoyapıların iyi özelliklerine sahiptir. Genel olarak, kimyasal oksidasyon-indirgeme işlemleri, GrO tozu, GO nano tabakaları, RGO hidrojeli ve RGO nano tabakalarının yüksek kaliteli ürünlerini üretir.

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Protokol

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

1. Kaskad tasarım oksidasyon reaksiyonu kullanılarak ölçeklenebilir grafit oksit üretimi

  1. Üç adet grafit/H2S04 süspansiyon kabının hazırlanması
    1. 50 mL'lik bir cam behere 5.0 g grafit tozu ekleyin. Behere 50 mL %97 sülfürik asit (H2S04) ekleyin. Aynı şekilde iki beher grafit/H2S04 süspansiyonu daha hazırlayın.
      DİKKAT: Konsantre sülfürik asit %97, organik maddelerle temas ettiğinde ciddi yanıklara neden olabilen güçlü bir aşındırıcı kimyasaldır.
    2. Üç grafit/H2SO4 süspansiyonunu ortam koşullarında en az 1 saat karıştırın (manyetik olarak).
  2. Mn(VII)/H2S04 çözeltisinin üç erleninin hazırlanması
    1. 250 mL'lik bir cam erlen'e 100 mL %97 sülfürik asit ekleyin. Manyetik karıştırma altında H2S04 çözeltisi içinde çözünmesi için yavaşça 10 g potasyum permanganat (KMnO4) ekleyin, bu da yaklaşık 100 mL Mn (VII) / H2S04 çözeltisi ile sonuçlanır. Benzer şekilde, sırasıyla Mn(VII)/H2S04 çözeltisinin ikinci ve üçüncü erlenslerini hazırlayın.
      DİKKAT: Mn(VII)/H2S04 çözeltisi, 55 °C'nin üzerindeki sıcaklıklarda veya organik maddelerle (kağıt mendil, yağlayıcı gres, etanol ve aseton) temas ettiğinde patlayıcı hale gelebilen tehlikeli bir oksitleyici bileşiktir.
    2. Reaktör sıcaklıklarını ölçmek için bir kızılötesi termometre kullanın. Bir sonraki reaksiyon adımından önce üç Mn(VII)/H2SO4 çözeltisini en az 15 dakika karıştırın (manyetik olarak).
  3. Grafit/H2 S04süspansiyonunun Mn(VII)/H2S4 çözeltisine ilk kademesi
    1. Ortam suyu sıcaklığı yaklaşık 27 °C olan bir su banyosuna hazırlanmış bir Mn (VII) / H2SO4 çözeltisi koyun. Reaksiyon süreçleri sırasında reaktör sıcaklıklarını ölçmek için bir kızılötesi termometre kullanın.
    2. Yukarıda hazırlanmış bir grafit/H2SO4 süspansiyonunu (50 mL) çok yavaş bir şekilde Mn(VII)/H2SO4 çözeltisine (100 mL) dökerek ilk kaskad adımını, 250 mL cam Erlen'de manyetik karıştırma altında gerçekleştirin.
      DİKKAT: Ekzotermik reaksiyon sıcaklığı 55 °C'nin üzerine çıkarsa veya reaksiyon karışımı organik safsızlıklar ve/veya su ile kirlenirse bu reaksiyon aşaması patlayıcı olabilir.
    3. Erlen'i su banyosuna koyduktan 9 dakika sonra, reaksiyon karışımı (grafit/Mn(VII)/H2SO4) ile Erlen'i su banyosundan çıkarın ve reaksiyon karışımını oda sıcaklığında karıştırmaya devam edin. Reaksiyon sıcaklığı kademeli olarak 48 - 52 °C aralığında bir zirveye çıkar ve daha sonra yavaş yavaş oda sıcaklığına yakın bir sıcaklığa düşer.
    4. Mn(VII)/H2SO4 çözeltisine grafit/H2SO4 süspansiyonunun yavaş yavaş eklenmesiyle yukarıda açıklandığı gibi grafit/Mn(VII)/H2SO4 karışımlarının üç elesini hazırlayın.
    5. Üç grafit/Mn(VII)/H2S04 reaksiyonu karışımını en az 4 saat karıştırın (manyetik olarak), üç erlens grafit/Mn(VII)/H2SO4 karışımı elde edin.
  4. Grafit/Mn(VII)/H2S04 karışımının suya ikinci kaskadı
    1. Uygun miktarda suya hazırlanmış olarak üç grafit/Mn(VII)/H2S04 karışımı eklemenin birleştirici stratejisini kullanarak ikinci kademeli adımı gerçekleştirin. İlk önce, 2 L'lik bir cam behere 1080 mL saf su ekleyin, ardından manyetik çalkalama yapın.
    2. İlk Erlen grafit/Mn(VII)/H2S04 karışımını 2 L'lik beherde çalkalayarak suya dikkatlice dökün. Su ve konsantre sülfürik asidin reaksiyonundan kaynaklanan ekzotermik ısı, reaksiyon sıcaklığını yaklaşık 59 °C'ye yükseltir. Reaktör sıcaklıklarını ölçmek için bir kızılötesi termometre kullanın.
    3. Grafit/Mn(VII)/H2S04 karışımının ikinci Erlen'ini yavaş yavaş reaksiyona ekleyin. Sonuç olarak, karışım sıcaklığı yaklaşık 80 °C'ye yükselir.
    4. Reaksiyona üçüncü Erlen grafit/Mn(VII)/H2S04 karışımını ekleyin ve karışım sıcaklığının yaklaşık 94 °C'ye yükselmesini sağlayın.
    5. Reaksiyon süspansiyonunu 2 saat çalkalayın. Reaksiyon sıcaklığı kendiliğinden oda sıcaklığına yakın bir sıcaklığa düşer.
  5. Hidrojen peroksit çözeltisinin eklenmesi
    1. Yaklaşık 75 mL %30 hidrojen peroksit çözeltisi ve 375 mL saf suyu karıştırarak 450 mL %5 hidrojen peroksit çözeltisi hazırlayın.
    2. Elde edilen 450 mL% 5 H2O2 çözeltisini yavaş yavaş 2 L'lik beherdeki reaksiyon karışımına dökün. Ekzotermik reaksiyon nedeniyle karışım sıcaklığında küçük bir artış meydana gelir.
    3. Reaksiyon karışımını ortam koşullarında yaklaşık 1 gün karıştırmaya devam edin.
  6. Grafit oksidin %5 hidroklorik asit çözeltisi ve su ile yıkanması
    1. Ortam sıcaklığı koşullarında 5 dakika boyunca 1500 x g'da santrifüjleme için 2 L'lik beherdeki reaksiyon karışımını 50 mL'lik santrifüj tüplerine dökün.
    2. Santrifüjlemeden sonra, 1 L% 5 hidroklorik asit çözeltisi ile karıştırmak için tortulaşmış katıları toplayın. Asidik süspansiyonu manyetik bir karıştırıcı kullanarak en az 1 saat çalkalayın.
    3. Süpernatan asidik çözeltiyi çıkarmak için asidik süspansiyonu 1500 x g'da 10 dakika boyunca, 28 ° C'lik bir ortam çözeltisi sıcaklığında santrifüjleyin. Çökelmiş katıları, süpernatan çözelti pH 4'e ulaşana kadar saf suyla yıkayın. pH kağıtları kullanarak çözelti pH'ını ölçün.
    4. Sulu süzüntü yaklaşık 7'lik bir pH gösterene kadar bir vakum filtrasyon sisteminde tortulaşmış grafit oksit katısını yıkamak için filtrasyon ve saf su kullanın. Filtrasyon için porselen bir Buchner hunisi (125 mm çapında) ve filtre kağıtları (110 mm çapında) kullanın.
  7. Kurutma, öğütme ve paketleme
    1. Yıkama aşamasından sonra, grafit oksit bulamacını 80 °C'de bir kurutma fırınında yaklaşık 2 saat kurutun. Bir grafit oksit ürünü (GrO) tozu üretmek için elde edilen malzemeyi öğütmek için karşılık gelen bir havaneli ile paslanmaz çelik veya seramik bir harç kullanın.
    2. GrO tozunun nemini tartın ve analiz edin (GrO'nun nemi ağırlıkça yaklaşık% 20 olmalıdır). Nem içeriğini ölçmek için elektronik nem tayin cihazı kullanın. GrO ürününü plastik bir torbada saklayın.
  8. Tozun karakterizasyonu
    1. Analitik terazi ve elektronik nem tayin cihazı kullanarak GrO tozunun ağırlığını ve nemini ölçün. Katı içerikleri (toplam GrO ağırlığından nem ağırlığını çıkararak), ürün verimlerini (GrO katı ağırlığının ilk grafit ağırlığına oranı) ve kimyasal verimlilikleri (GrO katı ürününün kullanılan KMnO4 reaktanına kütle oranına eşdeğer) hesaplayın.
    2. Daha önce yayınlanmış makalelerde açıklandığı gibi X-ışını kırınımı (XRD), Fourier dönüşümü kızılötesi spektroskopisi (FTIR), Raman spektroskopisi, taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve enerji dağıtıcı X-ışını spektroskopisi (EDS) kullanarak GrO ürününü karakterize edin 3,8. Raman spektroskopisi, 532 nm'lik lazer uyarma dalga boyu ile analiz edilir.

2. Yüksek bazik indirgeme reaksiyonu kullanılarak indirgenmiş grafen oksit hidrojelin ölçeklenebilir sentezi

  1. Grafen oksit dispersiyonunun hazırlanması
    1. 1.25 g GrO tozunu tartın ve 1000 mL saf su ekleyin. Çözeltiyi pH 10 yapmak için sulu dispersiyona damla damla% 25 -% 28 amonyak çözeltisi damlatın.
    2. Sulu alkali dispersiyonu 1 saat boyunca çalkalayın. 100 W gücünde, sürekli döngüde ve% 80 genlikte ultrasonik bir prob kullanarak GrO dispersiyonunu sonikleştirin. 15 dakika boyunca sonikate, ardından ortam koşullarında 15 dakikalık bir soğutma periyodu. Toplam 1 saat sonikasyon için toplam dört sonikasyon döngüsü gerçekleştirin.
  2. Yüksek bazik amonyak çözeltisi kullanılarak grafen oksit dispersiyonunun azaltılması
    1. Elde edilen 1 L grafen oksit (GO) dispersiyonunu 1 L'lik yuvarlak bir cam reaktöre dökün. Reaktöre 111 mL %25-28 amonyak çözeltisi ekleyin, bu da reaksiyon karışımını oldukça bazik hale getirir (pH > 11).
      NOT: pH kağıtları kullanılarak yapılan çözelti pH ölçümü mor rengi (pH 14) gösterir ve pH metreler kullanılarak yapılan ölçüm, bazik pH > 11'i gösterir.
    2. Cam reaktörü polietilen filmlerle kapatın ve bir su banyosuna koyun. Reaksiyon karışımını (1111 mL) çalkalamadan 90 °C'ye ısıtın. 90 °C'de 3 saat muhafaza edin. Ardından ısıtmayı kapatın ve reaktörü yavaş yavaş soğumaya bırakın.
  3. Filtrasyon, yıkama, jelleştirme ve depolama
    1. İndirgenmiş grafen oksitin (RGO) son derece bazik karışımını, bir vakum filtreleme sisteminde filtre kumaşları veya selüloz filtre kağıtları kullanarak filtreleyin. Süzüntü çözeltisi pH 8'e ulaşana kadar RGO katısını saf suyla yıkayın.
    2. Elde edilen RGO bulamacını jelleşme için 80 ° C'de kurutun. RGO hidrojelin nem içeriğini ölçmek için elektronik bir nem tayin cihazı kullanın (yaklaşık %97 olmalıdır). RGO hidrojel ürününü kapalı bir plastik kutuda toplayın ve saklayın.
  4. Hidrojelin karakterizasyonu
    1. Katı ağırlıkları ve ürün verimlerini hesaplamak için RGO hidrojelin ağırlığını ve nemini ölçün. RGO katı ağırlığı, RGO hidrojel ağırlığı ile nem ağırlığı arasındaki farktır. Ürün verimi veya üretim verimliliği, RGO katı ürününün GrO katı öncüsüne kütle oranıdır.
    2. RGO hidrojel ürününü önceki yayınlarımızda sunulduğu gibi XRD, FTIR, Raman spektroskopisi, SEM ve EDS tekniklerini kullanarak karakterize edin 3,8. Raman spektroskopisinde gelen lazerin dalga boyu 532 nm'dir.
    3. 0.1 g RGO hidrojeli 300 mL su içinde çalkalama ve sonikasyon ile dağıtın. Supramoleküler RGO hidrojelin sulu dağılabilirliğini belirtmek için RGO nano tabakalarının homojen dağılımını sağlayın.

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Sonuçlar

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

Kaskad tasarımı, oksidasyon reaksiyonu ve yüksek bazik indirgeme reaksiyonunun deneysel şemaları Şekil 1'de sunulmuştur. Daha önce açıklandığı gibi, grafit oksidasyon reaksiyonu iki ana kademeli adımiçerir 3,8. Protokolde, 1.1 ve 1.2 adımlarından sonra 1.3 adımına ulaşılmıştır (Şekil 1A). Karışım sıcaklığının oda sıcaklığından yaklaşık 48-52 °C'ye yükselmesi, grafit ve Mn(VII) bileşiği arasında ekzotermi...

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Tartışma

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

GrO sentezi açısından, Hummers reaktifleri (KMnO4, H2S4, H2O ve H2O2) kullanılarak yapılan oksidasyon yöntemleri, temel kimyasal kullanılabilirlik ve basit oksidasyon işlemleri 1,3,5,7 nedeniyle dünya çapında laboratuvar ve endüstriyel ölçeklerde GrO üretimlerinde uygulanmıştır. Bununla birlikte,...

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Açıklamalar

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

Yazarlar, bu yazıda rapor edilen çalışmayı etkilemiş gibi görünebilecek bilinen hiçbir rakip mali çıkarları veya kişisel ilişkileri olmadığını beyan ederler.

Teşekkürler

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

Yazarlar, Temel Malzeme Bilimi Laboratuvarı ve Çok Fonksiyonlu Malzeme Laboratuvarı, Malzeme Bilimi ve Teknolojisi Fakültesi, Bilim Üniversitesi, Vietnam Ulusal Üniversitesi Ho Chi Minh Şehri'nin deneysel desteğine ve Vietnam Ulusal Üniversitesi Ho Chi Minh Şehri Bilim Üniversitesi Merkez Analiz Laboratuvarı'nın analitik desteğine teşekkür eder.

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Malzemeler

Bu makalede kullanılan malzemelerin listesi
AdŞirketKatalog numarasıYorumlar
Amonyak çözeltisi %25 - %28Xilong Bilimsel Şirketi1336-21-6
Grafit tozuŞanghay Zhanyun Kimya Şirketi7782-42-5
Hidroklorik asit %36Xilong Bilimsel Şirketi7647-01-0
Hidrojen peroksit çözeltisi %30Xilong Bilimsel Şirketi7722-84-1
Potasyum permanganat %99,5Duc Giang Kimyasallar Grubu7722-64-7
Sülfürik asit %97Xilong Kimya Şirketi7664-93-9

Kaynaklar

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Zhu, Y., Ji, H., Cheng, H. M., Ruoff, R. S. Mass production and industrial applications of graphene materials. Natl Sci Rev. 5, 90-101 (2018).
  2. Kauling, A. P., et al. The Worldwide Graphene Flake Production. Adv Mater. 30 (44), 1803784(2018).
  3. Le, H. N., et al. Revisiting oxidation and reduction reactions for synthesizing a three-dimensional hydrogel of reduced graphene oxide. RSC Adv. 14, 30844(2024).
  4. Hummers, W. S., Offeman, R. E. Preparation of graphitic oxide. J Am Chem Soc. 80, 1339(1958).
  5. Ikram, R., Jan, B. M., Ahmad, W. An overview of industrial scalable production of graphene oxide and analytical approaches for synthesis and characterization. J Mater Res Technol. 9, 11587-11610 (2020).
  6. Nishina, Y. Mass Production of Graphene Oxide Beyond the Laboratory: Bridging the Gap Between Academic Research and Industry. ACS Nano. 18 (49), 33264-33275 (2024).
  7. Brisebois, P. P., Siaj, M. Harvesting graphene oxide-years: 1859 to 2019 A review of its structure, synthesis, properties and exfoliation. J Mater Chem C. 8, 1517-1547 (2020).
  8. Le, H. N., et al. Improving safety and efficiency in graphene oxide production technology. J Mater Res Technol. 24, 4440-4453 (2023).
  9. Lopez-Díaz, D., Holgado, M. L., García-Fierro, J. L., Velazquez, M. M. Evolution of the Raman Spectrum with the Chemical Composition of Graphene Oxide. J Phys Chem C. 121, 20489-20497 (2017).
  10. Paton-Carrero, A., Valverde, J. L., Garcia-Alvarez, E., Lavin-Lopez, M. P., Romero, A. Influence of the oxidizing agent in the synthesis of graphite oxide. J Mater Sci. 55, 2333-2342 (2020).
  11. Ferrari, A. C., Basko, D. M. Raman spectroscopy as a versatile tool for studying the properties of graphene. Nat Nanotech. 8, 235-246 (2013).
  12. Haight, G. P., Phillipson, D. Hazard in "permanganate volcano" demonstration. J Chem Educ. 57, 325(1980).
  13. Bodner, G. M. Lecture demonstration accidents from which we can learn. J Chem Educ. 62, 1105(1985).
  14. Lakhe, P., et al. Graphene oxide synthesis: reaction calorimetry and safety. Ind Eng Chem Res. 59 (19), 9004-9014 (2020).
  15. Lee, S., Oh, J., Ruoff, R. S., Park, S. Residual acetone produces explosives during the production of graphite oxide. Carbon. 50 (3), 1442-1444 (2012).
  16. Kummer, A., Varga, T. What do we know already about reactor runaway? - A review. Process Saf Environ Prot. 147, 460-476 (2021).
  17. Li, D., Muller, M. B., Gilje, S., Kaner, R. B., Wallace, G. G. Processable aqueous dispersions of graphene nanosheets. Nat Nanotechnol. 3, 101(2008).
  18. Yang, X., Zhu, J., Qiu, L., Li, D. Bioinspired effective prevention of restacking in multilayered graphene films: towards the next generation of high-performance supercapacitors. Adv Mater. 23, 2833-2838 (2011).
  19. Tarcan, R., et al. Reduced graphene oxide today. J Mater Chem C. 8, 1198(2020).
  20. Agarwal, V., Zetterlund, P. B. Strategies for reduction of graphene oxide - A comprehensive review. Chem Eng J. 405, 127018(2021).
  21. Luo, J., Kim, J., Huang, J. Material processing of chemically modified graphene: some challenges and solutions. Acc Chem Res. 46 (10), 2225-2234 (2013).
  22. Fan, X., et al. Deoxygenation of exfoliated graphite oxide under alkaline conditions: a green route to graphene preparation. Adv Mater. 20 (23), 4490-4493 (2008).
  23. Paredes, J. I., et al. Environmentally friendly approaches toward the mass production of processable graphene from graphite oxide. J Mater Chem. 21 (2), 298-306 (2011).
  24. Le, N. H., et al. Solution-processable conductive micro-hydrogels of nanoparticle/graphene platelets produced by reversible self-assembly and aqueous exfoliation. J Mater Chem A. 1, 12900(2013).
  25. Le, H. N., et al. Sonochemical synthesis of bioinspired graphene oxide-zinc oxide hydrogel for antibacterial painting on biodegradable polylactide film. Nanotechnology. 35, 305601(2024).
  26. Le, H. N., et al. Melt processing of graphene-coated polylactide granules for producing biodegradable nanocomposite with higher mechanical strength. Polym Plast Technol Mater. 63 (11), 1421-1437 (2024).
  27. Le, H. N., Nguyen, L. N. L., Dao, T. B. T., Nguyen, T. D., Ha Thuc, C. N. Highly tough and antibacterial nanocomposite film of poly(vinyl alcohol)/graphene-oxide-ZnO for biomedical application. Int J Nanotechnol. (2025), In Press (2025).
  28. Bhujel, R., Rai, S., Deka, U., Swain, B. P. Electrochemical, bonding network and electrical properties of reduced graphene oxide-Fe2O3 nanocomposite for supercapacitor electrodes applications. J Alloys Compd. 792, 250-259 (2019).
  29. Rai, S., Bhujel, R., Biswas, J., Swain, B. P. Effect of electrolyte on the supercapacitive behaviour of copper oxide/reduced graphene oxide nanocomposite. Ceram Int. 45 (11), 14136-14145 (2019).
  30. Rai, S., et al. Synthesis, characterizations, and electrochemical studies of ZnO/reduced graphene oxide nanohybrids for supercapacitor application. Mater Today Chem. 20, 100472(2021).
  31. Singh, W. I., et al. Fabrication and Characterization of Reduced GrapheneOxide/Polyaniline/Poly(Caprolactone) Electrospun Nanofiber. Arab J Sci Eng. 47, 925-934 (2022).
  32. Chaltash, F., Chekin, F., Vahdat, S. M. Magnetite Reduced Graphene Oxide/Ordered Mesoporous Carbon Nanocomposite as Effective Adsorbent for Removal of 2-Naphthol in Wastewater. Curr Anal Chem. 20 (6), 410-417 (2024).
  33. Behrouzifar, F., Shahidi, S. A., Chekin, F., Hosseini, S., Ghorbani-HasanSaraei, A. Colorimetric assay based on horseradish peroxidase/reduced graphene oxide hybrid for sensitive detection of hydrogen peroxide in beverages. Spectrochim Acta A Mol Biomol Spectrosc. 257, 119761(2021).
  34. Seyedi, S. H., Shahidi, S. A., Chekin, F., Ghorbani-HasanSaraei, F. A., Limooei, M. B. Simultaneous Determination of 1-Naphthol and 2-Naphthol in Waters by Electrochemical Sensor Based on Magnetite Porous Reduced Graphene Oxide/Carbon Nanotube Hybrid. Russ J Electrochem. 59, 1138-1150 (2023).
  35. Vatandost, E., Ghorbani-HasanSaraei, A., Chekin, F., Raeisi, S. N., Shahidi, S. A. Green tea extract assisted green synthesis of reduced graphene oxide: Application for highly sensitive electrochemical detection of sunset yellow in food products. Food Chem X. 6, 100085(2020).
  36. Naderi, N., Sabeti, B., Chekin, F. Fe3O4 nanoparticles decorated reduced graphene oxide and carbon nanotubes-based composite for sensitive detection of imatinib in plasma and urine. J Electrochem Sci Eng. 14 (2), 119-133 (2024).
  37. Amiri, M., Hashemi, Z., Chekin, F. Zinc oxide nanoparticles decorated nitrogen doped porous reduced graphene oxide-based hybrid to sensitive detection of hydroxychloroquine in plasma and urine. J Mater Sci: Mater Med. 36, 4(2025).

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Yeniden basım ve izinler

Bu JoVE makalesinin metnini veya şekillerini yeniden kullanmak için izin iste

İzin iste

Etiketler

Temel ndirgeme ReaksiyonuGrafit Oksit TozuSonikasyonla SoymaAmonyak ndirgemesiTaramal Elektron MikroskobuEnerji Da l ml SpektroskopiHidrojel Montaj

İlgili makaleler