Name: Sentezi ve 3D Nano-grafen Malzemelerin fonksiyonalizasyonu: Grafen Aerogels ve Graphene Makro Meclisleri (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2015-11-05T14:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 23 s
Description: Keşfedin 3D grafen aerogellerin sol-jel sentezi ile yoğunluk, yüzey alanı ve gözenek boyutunun ayarlanabilir üretimini. Bu yöntem monolitik yapılar ve enerji depolama uygulamaları için malzeme özelliklerini kontrol etmenizi sağlar.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

playerTrialDesktop

Bu çalışma, ABD Enerji Bakanlığı'nın himayesinde, Lawrence Livermore Ulusal Laboratuvarı tarafından DE-AC52-07NA27344 Sözleşmesi kapsamında gerçekleştirilmiştir. IM sürümü LLNL-JRNL-667016.

1. Resorsinol-formaldehit (RF) Türetilmiş Grafen Aerogels <ol><li> Na 2 CO 3 karbon aerojeli katalize (% 11 katı, CRF) <ol><li> Bir 40 mL sintilasyon şişesine, resorsinol (0.625 g, 5.68 mmol), iyonu giderilmiş su (7.1 mi) ilave edin ve 1 dakika süre ile bir girdap karıştırın. Su ilave edilmeden önce bir havan ve havan tokmağı kullanılarak toz büyük parçalar resorsinol ezmek. Tamamen bir sonraki adıma kadar çözülmez unutmayın. </li><li> 1 dakika süre ile rezorsinol harç ve vorteks% 37 formaldehid solüsyonu (0.900 g, 11.4 mmol) ilave edilir. </li><li> 1 dakika boyunca reaksiyon karışımına ve vorteks sodyum karbonat (0,003 g, 0,028 mmol) ilave edilir. </li><li> Hava sızdırmaz şekilde kapalı olabilir Cam kalıp, reaksiyon karışımı aktarın (örneğin, bir silikon conta ile ayrılmış olan şişe veya cam slaytlar) elde edilen katı, parçanın şeklini tanımlar. </li><li> 80 ° C fırına mühürlü kalıpları yerleştirin ve 72 saat tedavi. </li><li> Kür sonra, sol kaldırmaksu ile dolu cam kalıp ve yıkamadan id yekpare bir artık reaksiyona girmemiş başlangıç ​​malzemeleri ve katalizörü ayırmak üzere. Genellikle taze DI H2O ile 3 x 12 saat yıkama gerçekleştirmek Malzeme artık kurutma için hazır hale gelir. </li></ol></li><li> Asetik asit, karbon aerojeli (AARF) 17 katalize <ol><li> Bir 40 mL sintilasyon şişesine, resorsinol iyondan arındırılmış su (15 mi) ekleyin (12.3 g, 0.112 mol) ve 1 dakika süre ile bir girdap karıştırın. Su ilave edilmeden önce bir havan ve havan tokmağı kullanılarak toz büyük parçalar resorsinol ezmek. Tamamen bir sonraki adıma kadar çözülmez unutmayın. </li><li> 1 dakika süre ile rezorsinol harç ve vorteks% 37 formaldehid solüsyonu (17.9 g, 0.224 mol) ilave edin. </li><li> 1 dakika boyunca reaksiyon karışımına ve vorteks buzlu asetik asit (0.44 g, 0.007 mol) ilave edin. </li><li> Hava sıkı kapalı olabilir, cam kalıplara reaksiyon karışımı aktarın (örneğin, şişe veya silikon conta ile ayrılır cam slaytlar) resu şeklini tanımlar,Katı bölümünü sonuçtaki. </li><li> 80 ° C fırına mühürlü kalıpları yerleştirin ve 72 saat tedavi. </li><li> Sertleştirme sonrası, cam kalıbın katı yekpare kaldırmak ve geri kalan reaksiyona girmemiş başlangıç ​​materyalleri ve katalizörü ayırmak üzere su ile yıkayın. Genellikle taze DI H2O ile 3 x 12 saat yıkama gerçekleştirmek Malzeme artık kurutma için hazır hale gelir. </li></ol></li><li> RF habercisi çözüm Karbon Katkı (CNT, GO) <ol><li> Karbon nanotüp / RF kompozit 11 <ol><li> Deiyonize su içinde ağırlıkça% 1 tek duvarlı karbon nano-tüpler Askıya ve iyice ultrasonik banyo (sonik güç 90 W, frekansı 40 kHz) kullanarak dağıtmak. </li><li> CNT dispersiyonun 1.5 g rezorsinol (1,235 g, 11,2 mmol), formaldehit (1.791 g, 22.1 mmol) ve sodyum karbonat katalizörü (5,95 mg, 0,056 mmol) eklenir. </li><li> Hava sıkı kapalı olabilir, cam kalıplara reaksiyon karışımı aktarın (örneğin, bir silikon conta ayrılır flakon veya cam slaytlar), defin hangiElde edilen katı madde, parçanın şeklini e. </li><li> 80 ° C fırına mühürlü kalıpları yerleştirin ve 72 saat tedavi. </li><li> Sertleştirme sonrası, cam kalıbın katı yekpare kaldırmak ve geri kalan reaksiyona girmemiş başlangıç ​​materyalleri ve katalizörü ayırmak üzere su ile yıkayın. Genellikle taze DI H2O ile 3 x 12 saat yıkama gerçekleştirmek Malzeme artık kurutma için hazır hale gelir. </li></ol></li><li> Kompozit Grafen oksit / RF 12 <ol><li> Deiyonize su içinde ağırlıkça% 1 grafen oksit (GO, 300-800 nm çapında) Askıya iyice ultrasonik banyo (sonik güç 90 W, frekansı 40 kHz) kullanarak dağıtmak. </li><li> GO dispersiyonun 1.5 g rezorsinol (1,235 g, 11,2 mmol), formaldehit (1.791 g, 22.1 mmol,% 37 çözelti) ve sodyum karbonat katalizörü (5,95 mg, 0,056 mmol) eklenir. </li><li> Hava sıkı kapalı olabilir, cam kalıplara reaksiyon karışımı aktarın (örneğin, şişe veya silikon conta ile ayrılır cam slaytlar) şeklini tanımlarKatı bir parçası elde edilir. </li><li> 80 ° C fırına mühürlü kalıpları yerleştirin ve 72 saat tedavi. </li><li> Sertleştirme sonrası, cam kalıbın katı yekpare kaldırmak ve geri kalan reaksiyona girmemiş başlangıç ​​materyalleri ve katalizörü ayırmak üzere su ile yıkayın. Genellikle taze DI H2O ile 3 x 12 saat yıkama gerçekleştirmek Malzeme artık kurutma için hazır hale gelir. </li></ol></li></ol></li><li> Kurutma <ol><li> Süperkritik CO2 <ol><li> Aseton ile H 2 O çözücü değiştirerek süper kritik CO2 ile kurutma için yıkanmış örnekleri hazırlayın. Su banyosu numuneyi çıkarın ve temiz bir aseton içeren banyoya yerleştirin. 12 saat aralıklarla taze asetonla iki kez daha değiştirin. </li><li> Yük, bir süper kritik kurutma aparatına örnekleri aseton ile-yer değiştirilmiş, aseton ile 12-15 ° C &#39;de soğutma suyu sirkülasyonu ile doldurulmuş. </li><li> Hiçbir aseton kalıntıları kadar süperkritik kurutma makinesi ve sıvı CO 2 ile alışverişini Seal (4-24 saat bağlı on örnek büyüklüğü, yoğunluk, gözenek morfolojisi, vb.) </li><li> CO 2 kaynağını kapatın ve 1,200-1,600 psi (80-110 bar) arasında süperkritik kurutma basıncı korurken, 55 ° C dolaşmasını sıcaklığını yükseltmek. 1 saat boyunca 55 ° C&#39;de tutun. </li><li> 55 ° C &#39;de dolaşımlı soğutma suyunun sıcaklığını muhafaza ederken yavaş yavaş CO 2 (2-12 saat) havalandırma. Örnekleri çıkarın. </li></ol></li><li> Ortam kurutma (kserojel) <ol><li> Aseton ile H2O çözücünün değiştirilmesi ile çevre koşulları altında kurutma için yıkanmış numune hazırlayın. Su banyosu numuneyi çıkarın ve temiz bir aseton içeren banyoya yerleştirin. 12 saat aralıklarla taze asetonla iki kez daha değiştirin. </li><li> Temiz bir yüzey (örneğin, teflon blok) üzerinde aseton alışverişinde örnekleri yerleştirin. Çatlama ve düzensiz daralma önlemek için çözücü buharlaştırma hızını yavaşlatmak için, hea bol sağlamak için yeterli hacimde bir ters çanak ile numuneyi kapakDSpace. </li><li> (24-72 saat) için buharlaşmasına çözücü izin verin. </li></ol></li></ol></li><li> Kömürleşme <ol><li> N2 atmosferi altında 1.050 ° C&#39;de kurutularak köpüklerin karbonizasyon gerçekleştirin. 5 ° C / dk&#39;lık bir oranda oda sıcaklığında rampa ve 3 saat boyunca 1050 ° C&#39;de tutun. İnce örnekler curling ve önlemek için üstüne ağırlığı ile grafit kağıdı (ya da diğer ısı kararlı, reaktif olmayan malzeme) iki yaprak arasına yerleştirilir gerekebilir unutmayın &quot;patates talaşlı.&quot; </li></ol></li><li> Aktivasyon <ol><li> Bir AARF C köpük parçası aktive (2 cm x 3 cm x 4 mm, 1.2 g), 5 saat boyunca 950 ° C &#39;de CO 2 (10 sccm) akışı altında 3D nanographene (3D-NG) oluşturmak üzere. 7 </li></ol></li></ol> 2. Grafen Oksit Türetilmiş Grafen Makro Meclisleri <ol><li> NH 4 OH derleme GO katalize <ol><li> Bir 40 mL sintilasyon şişesine, 400 mg&#39;lık tek katmanlı graphene OXID iyondan arındırılmış su (20 mi) ilavee (GO, 300-800 nm çapında). İyice bir ultrasonik banyo (sonik güç 90 W, frekansı 40 kHz) O / N kullanarak dağıtmak. </li><li> Konsantre NH4OH çözeltisi (g GO süspansiyon başına 0,211 mi) eklenir. </li><li> Hava geçirmez olabilir, cam kalıplar içine aktarın (örneğin, elde edilen katı, parçanın şeklini tanımlayan bir silikon conta ile ayrılmış olan slaytlar ufak şişe veya cam). </li><li> 80 ° C fırına mühürlü kalıpları yerleştirin ve 72 saat tedavi. </li><li> Sertleştirme sonrası, cam kalıbın katı yekpare kaldırmak ve geri kalan reaksiyona girmemiş başlangıç ​​materyalleri ve katalizörü ayırmak üzere su ile yıkayın. Genellikle taze DI H2O ile 3 x 12 saat yıkama gerçekleştirmek Malzeme artık kurutma için hazır hale gelir. </li></ol></li><li> Kurutma <ol><li> Süperkritik CO2 <ol><li> Aseton ile H 2 O çözücü değiştirerek süper kritik CO2 ile kurutma için yıkanmış örnekleri hazırlayın. Su banyosu numuneyi çıkarın ve banyo işbirliği içine koyunTemiz aseton ntaining. 12 saat aralıklarla taze asetonla iki kez daha değiştirin. </li><li> Yük, bir süper kritik kurutma aparatına örnekleri aseton ile-yer değiştirilmiş, aseton ile 12-15 ° C &#39;de soğutma suyu sirkülasyonu ile doldurulmuş. </li><li> (4-24 saat örneklem büyüklüğü, yoğunluk, gözenek morfolojisi, vb bağlı olarak) hiçbir aseton kalıntıları kadar sıvı CO 2 ile süperkritik kurutma makinesi ve değişimi kapatılmalıdır. Komple değişim süperkritik kurutma egzoz valfi aseton damlar kesilmesi ile gösterilir. </li><li> CO 2 kaynağını kapatın ve 1,200-1,600 psi (80-110 bar) arasında süperkritik kurutma basıncı korurken, 55 ° C dolaşmasını sıcaklığını yükseltmek. 1 saat boyunca 55 ° C&#39;de tutun. </li><li> 55 ° C &#39;de dolaşımlı soğutma suyunun sıcaklığını muhafaza ederken yavaş yavaş CO 2 (2-12 saat) havalandırma. Örnekleri çıkarın. </li></ol></li><li> Ortam kurutma (kserojel) İnce örnekleri arasında yerleştirilmesi gerekir unutmayınüstünde ağırlığı ile Teflon (ya da diğer yapışmayan materyal) iki yaprak curling ve önlemek için &quot;patates talaşlı.&quot; <ol><li> Aseton ile H2O çözücünün değiştirilmesi ile çevre koşulları altında kurutma için yıkanmış numune hazırlayın. Su banyosu numuneyi çıkarın ve temiz bir aseton içeren banyoya yerleştirin. 12 saat aralıklarla taze asetonla iki kez daha değiştirin. </li><li> Temiz bir yüzey (örneğin, teflon blok) üzerinde aseton alışverişinde örnekleri yerleştirin. Çatlama ve düzensiz daralma önlemek için çözücü buharlaştırma hızını yavaşlatmak için, headspace bol sağlamak için yeterli hacimde bir ters çanak ile numuneyi kapsar. </li><li> (24-72 saat) için buharlaşmasına çözücü izin verin. </li></ol></li></ol></li><li> Kömürleşme <ol><li> N2 atmosferi altında 1.050 ° C&#39;de kurutularak köpüklerin karbonizasyon gerçekleştirin. 5 ° C / dk&#39;lık bir oranda oda sıcaklığında rampa ve 3 saat boyunca 1050 ° C&#39;de tutun. İnce numuneler b yerleştirilmesi gerekebilir unutmayınüzerine ağırlığı ile grafit kağıdı (veya başka bir sıcaklıkta dengeli, reaktif olmayan malzeme) etween iki tabaka kıvırma ve önlenmesi için &quot;patates kıymıkları.&quot; </li><li> Bu durum çok kristalleşmiş GMA için ısı tavlama. O atmosferi altında 2500 ° C&#39;ye kadar olan sıcaklıklarda kömürleşmiş köpüklerin ek termal tavlama gerçekleştirin. 100 ° C / dk&#39;lık bir hızda oda sıcaklığına gelen Rampa ve 1 saat boyunca yüksek bir sıcaklıkta tutma. </li></ol></li><li> Post-kömürleşme işlevsellik <ol><li> Kovalent olmayan antrakinon fonksiyonlandırmalar (AQ-GMA) <ol><li> Kuru EtOH&#39;de antrakinon (AQ) içindeki bir 3 mM&#39;lik çözelti hazırlayın. 75 ° C&#39;de ağzı kapalı bir cam şişede ısı tamamen çözünmesi sağlanır. </li><li> GMA örnek sıcak AQ çözeltisi ekleyin (~ 2 mL / numune mg) eklenmiştir. 75 ° C&#39;de 2 saat boyunca ağzı kapalı bir cam şişede bekletin. </li><li> Flakon aşırı AQ çözüm çıkarın ve örnek 75 ° CO de kurumasını bekleyin / N (flakon kapalı kap). </li></ol></li></ol></li></ol>

<ol><li>Novoselov, K. S., Geim, A. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electric+field+effect+in+atomically+thin+carbon+films%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Electric field effect in atomically thin carbon films.</a> Science. 306 (5696), 666-669 (2004).</li>
<li>Geim, A. K., Novoselov, K. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+rise+of+graphene%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Mater%22%5BJournal%5D)">The rise of graphene.</a> Nat Mater. 6 (3), 183-191 (2007).</li>
<li>Li, D., Kaner, R. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Materials+science.+Graphene-based+materials%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Materials science. Graphene-based materials.</a> Science. 320 (5880), 1170-1171 (2008).</li>
<li>Allen, M. J., Tung, V. C., Kaner, R. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Honeycomb+carbon%3A+a+review+of+graphene%5BTitle%5D)+AND+%22Chem.+Rev%22%5BJournal%5D)">Honeycomb carbon: a review of graphene.</a> Chem. Rev. 110 (1), 132-145 (2010).</li>
<li>Nardecchia, S., Carriazo, D., Ferrer, M. L., Gutiérrez, M. C., del Monte,, F, <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Three+dimensional+macroporous+architectures+and+aerogels+built+of+carbon+nanotubes+and%2For+graphene%3A+synthesis+and+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Chem.+Soc.+Rev.%22%5BJournal%5D)">Three dimensional macroporous architectures and aerogels built of carbon nanotubes and/or graphene: synthesis and applications.</a> Chem. Soc. Rev.. 42 (2), 794-830 (2013).</li>
<li>Pekala, R. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Organic+aerogels+from+the+polycondensation+of+resorcinol+with+formaldehyde%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Mater.+Sci%22%5BJournal%5D)">Organic aerogels from the polycondensation of resorcinol with formaldehyde.</a> J. Mater. Sci. 24 (9), 3221-3227 (1989).</li>
<li>Biener, J., Dasgupta, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Macroscopic+3D+nanographene+with+dynamically+tunable+bulk+properties%5BTitle%5D)+AND+%22Adv.+Mater%22%5BJournal%5D)">Macroscopic 3D nanographene with dynamically tunable bulk properties.</a> Adv. Mater. 24 (37), 5083-5087 (2012).</li>
<li>Worsley, M. A., Olson, T. Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High+Surface+Area%2C+sp+2-Cross-Linked+Three-Dimensional+Graphene+Monoliths%5BTitle%5D)+AND+%22J+Phys.+Chem.+Lett%22%5BJournal%5D)">High Surface Area, sp 2-Cross-Linked Three-Dimensional Graphene Monoliths.</a> J Phys. Chem. Lett. 2 (8), 921-925 (2011).</li>
<li>Worsley, M. A., Kucheyev, S. O., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mechanically+robust+3D+graphene+macroassembly+with+high+surface+area%5BTitle%5D)+AND+%22Chem+Commun%22%5BJournal%5D)">Mechanically robust 3D graphene macroassembly with high surface area.</a> Chem Commun. 48 (67), 8428-8430 (2012).</li>
<li>Biener, J., Stadermann, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Advanced+carbon+aerogels+for+energy+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Energ.+Environ.+Sci%22%5BJournal%5D)">Advanced carbon aerogels for energy applications.</a> Energ. Environ. Sci. 4 (3), 656-667 (2011).</li>
<li>Worsley, M. A., Kucheyev, S. O., Satcher, J. H., Hamza, A. V., Baumann, T. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mechanically+robust+and+electrically+conductive+carbon+nanotube+foams%5BTitle%5D)+AND+%22Appl.+Phys.+Lett%22%5BJournal%5D)">Mechanically robust and electrically conductive carbon nanotube foams.</a> Appl. Phys. Lett. 94 (7), 073115(2009).</li>
<li>Worsley, M. A., Pauzauskie, P. J., Olson, T. Y., Biener, J., Satcher, J. H., Baumann, T. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Synthesis+of+graphene+aerogel+with+high+electrical+conductivity%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Am.+Chem.+Soc%22%5BJournal%5D)">Synthesis of graphene aerogel with high electrical conductivity.</a> J. Am. Chem. Soc. 132 (40), 14067-14069 (2010).</li>
<li>Fu, R., Baumann, T. F., Cronin, S., Dresselhaus, G., Dresselhaus, M. S., Satcher, J. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Formation+of+Graphitic+Structures+in+Cobalt-+and+Nickel-Doped+Carbon+Aerogels%5BTitle%5D)+AND+%22Langmuir%22%5BJournal%5D)">Formation of Graphitic Structures in Cobalt- and Nickel-Doped Carbon Aerogels.</a> Langmuir. 21 (7), 2647-2651 (2005).</li>
<li>Worsley, M. A., Pham, T. T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Synthesis+and+Characterization+of+Highly+Crystalline+Graphene+Aerogels%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Nano%22%5BJournal%5D)">Synthesis and Characterization of Highly Crystalline Graphene Aerogels.</a> ACS Nano. 8 (10), 11013-11022 (2014).</li>
<li>Campbell, P. G., Merrill, M. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Battery%2Fsupercapacitor+hybrid+via+non-covalent+functionalization+of+graphene+macro-assemblies%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Mater.+Chem.+A%22%5BJournal%5D)">Battery/supercapacitor hybrid via non-covalent functionalization of graphene macro-assemblies.</a> J. Mater. Chem. A. 2, 17764-17770 (2014).</li>
<li>Worsley, M. A., Charnvanichborikarn, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Toward+Macroscale%2C+Isotropic+Carbons+with+Graphene-Sheet-Like+Electrical+and+Mechanical+Properties%5BTitle%5D)+AND+%22Adv.+Funct.+Mater%22%5BJournal%5D)">Toward Macroscale, Isotropic Carbons with Graphene-Sheet-Like Electrical and Mechanical Properties.</a> Adv. Funct. Mater. 24 (27), 4259-4264 (2014).</li>
<li>Baumann, T. F., Worsley, M. A., Han, T. Y. -J., Satcher, J. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High+surface+area+carbon+aerogel+monoliths+with+hierarchical+porosity%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Non-Cryst.+Solids%22%5BJournal%5D)">High surface area carbon aerogel monoliths with hierarchical porosity.</a> J. Non-Cryst. Solids. 354 (29), 3513-3515 (2008).</li>
<li>Baumann, T. F., Satcher, J. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Template-directed+synthesis+of+periodic+macroporous+organic+and+carbon+aerogels%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Non-Cryst.+Solids%22%5BJournal%5D)">Template-directed synthesis of periodic macroporous organic and carbon aerogels.</a> J. Non-Cryst. Solids. 350, 120-125 (2004).</li>
<li>Braff, W. A., Bazant, M. Z., Buie, C. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Membrane-less+hydrogen+bromine+flow+battery%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Comms%22%5BJournal%5D)">Membrane-less hydrogen bromine flow battery.</a> Nat. Comms. 4, 1-6 (2013).</li>
<li>Zhu, C., Han, T. Y., Duoss, E. B., Golobic, A. M., Kuntz, J. D., Spadaccini, C. M., Worsley, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Highly+compressible+3D+periodic+graphene+aerogel+microlattices%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Comms%22%5BJournal%5D)">Highly compressible 3D periodic graphene aerogel microlattices.</a> Nat Comms. 6, (2015).</li>
<li>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. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ultra-Low+Density%2C+Monolithic+WS2%2C+MoS2%2C+and+MoS2+Graphene+Aerogels%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Nano%22%5BJournal%5D)">Ultra-Low Density, Monolithic WS2, MoS2, and MoS2 Graphene Aerogels.</a> ACS Nano. 9 (5), 4698-4705 (2015).</li>
</ol>

Yazarların açıklayacak hiçbir şeyi yoktur.

Burada özetlenen işlemler tek temsilcisi olduğuna dikkat etmek önemlidir. Birçok ayarlamalar belirli bir uygulama için ayar malzemelerine mümkündür. Örneğin, resorsinol / formaldehit (RF) oranı sabit tutarken, nihai malzeme yoğunluğu üzerinde bir etkiye sahip olabilir, başlangıç ​​malzemesi değişen konsantrasyonlarda. RF prosedürü daha yüksek bir yükleme küçük birincil parçacıklar ve tersi neden olarak Katalizör yükleme, gözenek morfolojisi değiştirebilir. Aktivasyon süresi de bir rol oynayabilir; kısa aktivasyon zamanl...

2004 yılında grafen izolasyonu yana, eşsiz özelliklerini sokmak 1 faiz bireysel grafen tabakalarının özelliklerini muhafaza üç boyutlu, monolitik yapılara montaj grafen yönlendirilir yoğun çaba yol açmıştır. 2-5 Bu çabalar engel olan grafin kendisi pahalı ve zaman alıcı bir üretim ve graphene yapı blokları göre malzemelerin ölçeklenebilirlik sınırlar çözeltisi, agrega eğilimi olması. Buna ek olarak, graphene düzenekleri tipik olarak daha az iletken ve kimyasal bir bağ çapraz bağlantıları daha mekanik olarak kuvvetli olan münferit grafin levhalar arasında fiziksel çapraz bağlanma etkileşimleri (örneğin, van der Walls kuvvetleri) oluşur. Lawrence Livermore Ulusal Laboratuvarı 1980&#39;lerden beri yeni gözenekli, düşük yoğunluklu karbon malzemelerin geliştirilmesi yer almıştır. 6 Çeşitli stratejiler kitle süreden imal etmek tespit edilmiştirgraphene makro olarak adlandırılır (GO) levhalar, grafin aerojel olarak adlandırılır düşük bir polimer türetilmiş C-köpükler, (GA), 7 her iki yanı sıra grafin oksit, doğrudan çapraz bağlanma ile karışmayan grafin bazlı monolitik dökme malzeme derlemeler (GMAs). 8,9 Bu ultra yüzey alanı Kayrak malzemelerin yüksek elektrik ve ısı iletkenlikleri, olağanüstü mekanik mukavemet ve elastikiyet ve ayarlanabilir gözenek morfolojileri var. GAs ve GMAs elektrot supercapacitors malzeme ve şarj edilebilir piller, gelişmiş katalizör destekler Adsorbanların, ısı yalıtımı, sensörler ve Tuzluluğu giderme de dahil olmak üzere çeşitli uygulamalarda yarar bulduk. 10 Grafin aerojellerin sentezi yüksek düzeyde çapraz bağlanmış bir organik jeller oluşturmak için resorsinol ve formaldehitin bir sulu çözeltisi, sol-jel polimerizasyon başlar. Bu jeller, bir i sonra süperkritik CO2 kullanılarak kurutuldu, su ve aseton ile yıkanmış ve pirolize edilirnert atmosferi nispeten düşük bir yüzey alanı ve gözenek hacmi ile C-aerojel elde edilmiştir. Karbon aerojeller (CO2 gibi) daha yüksek bir yüzey alanı ve açık gözenekli morfolojisinin hem amorf karbon ve grafit nanoplatelets oluşan bir çapraz-bağlanmış bir malzeme oluşturmak üzere, hafif oksitleyici şartlar altında karbon atomuna kontrollü uzaklaştırılmasıyla aktive edilir. 7 benzersiz bir avantajı Sol-jel sentez gazı uygulama gereksinimlerine bağlı olarak, form dahil olmak üzere yekpare ince filmlerin çeşitli imal edilebilir olmasıdır. Karbon nanotüpleri 11 ve / veya graphene yaprak 12, sol-jel çözeltisi içinde ön-madde, bu katkı maddeleri de dahil olmak üzere, gaz entegre edilebilir. Bu katkı maddesi birincil karbon ağ yapısının bir parçası haline gelir kompozit yapılar oluşturur. Buna ek olarak, GA çerçeve karbonizasyon / aktivasyon da sonra aerojel yüzeyinin değiştirilmesi yoluyla veya malzeme birikimi yoluyla fonksiyonalize edilebilirÖrneğin katalizör çerçeve yapısı üzerine, nanopartiküller. 13 Grafen makro düzenekleri (GMAs) hazırlanır, doğrudan çapraz bağlama süspanse graphene oksit (GO) levhalar, kendilerine has kimyasal işlevsellik yararlanarak. 9 GO yaprak olarak görev yapabilir ve epoksit hidroksit yarımlar dahil olmak üzere fonksiyonel gruplar, çeşitli içeren Kimyasal çapraz bağlama siteleri. GA hazırlanmasında olduğu gibi, daha sonra montajı için yapısal destek sağlayan iletken karbon köprüler halinde kimyasal çapraz bağlantıları azaltmak için pirolize, GMAs süperkritik gözenekli bir şebekesini korumak için kurutulur toplandı. Nedeniyle grafen levhalar arasında kovalent karbon köprülerine, GMAs fiziksel çapraz bağlama ile oluşturulan grafen meclisleri daha yüksek büyüklükte siparişleri elektrik iletkenlikleri ve mekanik sertliği var. Buna ek olarak, GMAs tek grafin tabakanın teorik değere yaklaşan yüzey alanlarına sahiptir. Post-sentetik termal tyüksek sıcaklıklarda (&gt; 1050 ° C) önemli ölçüde daha da yüksek iletkenlik ve Young modülüne ve daha iyi bir termal oksidasyon direnci gelen, GMAs kristalliğini artırabilir. gibi redoks-aktif organik moleküllerle GMAs 14 Post-sentetik kimyasal işleme de reatment antrakinon süperkapasitör uygulamalarında yük depolama kapasitesini artırabilirsiniz. 15 GAs ve GMAs ve ayarlanabilir malzeme özellikleri kısmen, bu tür reaktif ve katalizör konsantrasyonları, tedavi süresi ve sıcaklık, kurutma koşulları ve karbonizasyon / aktivasyon işlemleri olarak dikkatle değişen sentetik koşulların bir sonucu. 16 Bu ayrıntılı video protokol belirsizlikleri gidermek amacı vardır yayınlanan yöntemleri ve materyalleri ve koşulları yeniden deneyen araştırmacılar rehberlik.

<table><tbody><tr><td>Tek Katmanlı Grafen Oksit</td><td>Ucuz Tüpler</td><td>N / A</td><td>300-800 & # 160; nm XY boyutları</td></tr><tr><td>tek duvarlı karbon nano tüpler (SWCNT'ler)</td><td>Karbon Çözümleri</td><td>P2-SWNT</td><td></td></tr><tr><td>resorsinol</td><td>Aldrich</td><td>398047-500G</td><td></td></tr><tr><td>Suda% 37 formaldehit çözeltisi</td><td>Aldrich</td><td>252549</td> asetik asit Aldrich 320099 <td></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>amonyum hidroksit çözeltisi% 28-30 NH < alt > 3< / alt > bazında</td><td>Aldrich</td><td></td><td></td>320145</tr><tr><td>sodyum karbonat</td><td>Aldrich</td><td>791768</td><td></td></tr><tr><td>antrakinon</td><td>Aldrich</td><td>a90004</td><td></td></tr><tr><td>Polaron süperkritik kurutucu</td><td>Elektron Mikroskobu Bilimleri</td><td>EMS 3100</td><td>bu temsili bir modeldir, asetonla uyumlu herhangi bir kritik nokta kurutucu çalışmalıdır</td></tr></tbody></table>

sentezi ve 3d nano-grafen malzemelerin fonksiyonalizasyonu: grafen aerogels ve graphene makro meclisleri

Synthesis and Functionalization of 3D Nano-graphene Materials: Graphene Aerogels and Graphene Macro Assemblies

Üç boyutlu monolitik yapılara grafen monte yönelik çabalar yüksek maliyet ve grafen kötü işlenebilirliği tarafından engellenmiştir. Buna ek olarak, en graphene düzenekleri birlikte mekanik mukavemet ve iletimin sınırlandırılması fiziksel etkileşim (örneğin, van der Waals kuvvetleri) yerine kimyasal bağlar aracılığı ile tutulan bildirdi. Bu video yöntemi detayları yakın zamanda polimer köpükler ya da tek katmanlı grafen oksit ya türetilen toplu üretilebilir, grafen temelli dökme malzeme imal stratejiler geliştirilmiştir. Bu malzemeler öncelikle kovalent bağlı karbon bağlayıcılar ile bağlı bireysel grafen yaprak oluşur. Bunlar ayarlanabilir gözenek morfolojisi ve olağanüstü mekanik mukavemet ve esneklik ile birlikte yüksek yüzey alanı ve yüksek elektrik ve ısı iletkenliği gibi grafen olumlu özelliklerini korumak. Bu esnek bir sentetik yöntem, bir polimer / karbon nanotüp (CNT) Bir üretiminde uzatılabilird polimer / grafen oksit (GO) kompozit malzemeler. Bundan başka, antrakinon ek sentez sonrasında fonksiyonelleştirme süperkapasitör uygulamalarda yük depolama performansında büyük bir artış sağlayan, tarif edilmektedir.

Üretim sırasında malzeme bileşimi ve morfolojisi evrimi X-ışını kırınımı, Raman ve NMR spektroskopisi, elektron mikroskobu ve porosimetrisi dahil olmak üzere çeşitli şekillerde izlenebilir. Örneğin, gaz sentezi, piroliz ve CO2 aktivasyonu, dönüşüm X-ışını kırınımı (XRD) (Şekil 1 E) izledi. Aktivasyon (mavi iz) sonra, XRD deseni istifleme ile ilişkili (002) kırılma tepe noktası olmaması tek katmanlı grafin oluşan bir grafit nanoplatelets ihtiva eden bir yapıdan geçişi gösterir...

Bu video yöntemi, polimer öncülerinden türetilen yüksek yüzey alanlı, monolitik 3D grafen bazlı malzemelerin yanı sıra tek katmanlı grafen oksitin sentezini açıklar.

Sentezi ve 3D Nano-grafen Malzemelerin fonksiyonalizasyonu: Grafen Aerogels ve Graphene Makro Meclisleri

Efforts to assemble graphene into three-dimensional monolithic structures have been hampered by the high cost and poor processability of graphene. ...

Esnek soul gel sentez yolu; ayarlanabilir yoğunluk, yüzey alanı ve gözenek boyutuna sahip materyallerin üretilmesine olanak tanır ve bu materyaller monolitler ve ince filmler dahil olmak üzere çeşitli formlarda dökülebilir. Sentez, bir katalizörün öncül çözelti ile birleştirilmesi ve karışımın orta sıcaklıkta kürlenmeye bırakılmasıyla başlar. Bu işlem, gözenek yapısında çözücü hapsolmuş, tamamen çapraz bağlı monolitik bir jel üretir.Kürlenme süresi ve sıcaklığı, üretilen materyalin morfolojisini kontrol etmek için kullanılabilir. İkinci adım olarak, nanoyapıyı korumak amacıyla ıslak jel, süperkritik CO2 kullanılarak kurutulur. Materyal artık bir aerojeldir.Ardından, oksijen içeren fonksiyonel grupları uzaklaştırmak ve kimyasal çapraz bağları iletken SP2 bağlarına dönüştürmek amacıyla karbonizasyon için aerojel, inert bir atmosferde yüksek sıcaklığa ısıtılır. Elde edilen malzemeler kimyasal ve mekanik açıdan dayanıklıdır; morfolojiyi karakterize etmek, yüzey alanını ve gözenek boyutu dağılımını ölçmek için taramalı elektron mikroskobisi gibi analitik araçlar kullanılır. Yük depolama kapasitesi gibi istenen özellikleri geliştirmek için sentez sonrası yüzey işlemi uygulanabilir.Karbon

synthesis-functionalization-3d-nano-graphene-materials-graphene

Research

JoVE Journal

Engineering

Mühendislik

Şablon ücretsiz zeminler üzerine makroskobik nanoparçacık-ligand tek katmanlı filmler işlevselleştirmek ve kendine monte Basit, sağlam ve ölçeklenebilir tekniği bu protokol açıklanmıştır.

Şablon-ücretsiz Substratlarm üzerine makroskobik Nanoparçacık-ligand tabakalı Filmler işlevselleştirmek ve Öz-montajı A Tekniği

Görünür bir ışık ve plasmonik nanoparçacık kullanılarak düşük grafin oksit hazırlanması için bir basit bir protokol tarif edilmektedir.

Plasmonik Nanoparçacık Kullanma Grafen Oksit Görünür ışık Bağlı Azaltma

Amfifilik bir hekzanin sentezini ve bunun, bu reaktif, karbon bakımından zengin moleküler öncülerin kendi kendine bir araya getirilmiş tek tabakasından hava-su arayüzünde karbon nano tabakaların hazırlanmasında kullanımını sunuyoruz.

Oda sıcaklığında karbon Nanosheets hazırlanması

Burada, karbon nanomalzemelerinin sulu ortamlarda işlevselleştirilmesi ve kararlı şekilde dağılması için yeni bir yöntem anlatılmıştır. Ozon, doğrudan yüksek güçlü bir ultrasonik hücre vasıtasıyla devridaim edilen sulu bir karbon nanomateryal dispersiyonuna enjekte edilir.

Çevre Dostu Ultrasonik Ozonoliz İşlemi Kullanarak Karbon Nanomalzemelerin İşlevsellik ve Dağılımı

Burada C60/graphene hibrid nanoyapıların imalatı için bir protokol tarafından fiziksel termal buharlaşma mevcut. Özellikle, ifade ve tavlama koşullarının uygun işleme izin 1D ve yarı 1 d C oluşturulması üzerinde kontrol60 yapıları üzerinde sakinleştirmek grafen.

C60/Graphene hibrid nanoyapıların malzemelerin hazırlık ve

Otomatik Güncelleştirmeler, Pd ve Pt aerogels elde etmek için hızlı, doğrudan çözüm tabanlı azaltma sentez yöntemi gösterilir.

Otomatik Güncelleştirmeler, Pd ve Pt Aerogels üzerinden doğrudan çözüm tabanlı azaltma için hızlı sentez yöntemi

Burada, 3D grafen tabanlı polyhedrons origami gibi kendi kendine yolu ile katlama imalat için bir iletişim kuralı mevcut.

Üç boyutlu grafen tabanlı Polyhedrons Origami gibi kendi kendine yolu ile katlama imalat

Selüloz nanolber biotemkaplama Palladium kompozit Aerogels için bir sentez yöntemi sunulmaktadır. Elde edilen kompozit Aerogel malzemeleri kataliz, algılama ve hidrojen gazı depolama uygulamaları için potansiyel sunar.

Selüloz nanofiber Biotemkaplama Palladium kompozit Aerogels için sentez yöntemi

Kontrol edilebilir pul boyutu dağıtımları ile grafen nanofluidlerin sentezleme yöntemi sunulmuştur.

Kontrol edilebilir Flake boyutu dağılımları ile Graphene Nanofluids sentezi

Çözelti ve yüzey destekli sentezin bir kombinasyonu, nanoyapıların atomik olarak hassas sentezinde yeni yönler açar. Temassız atomik kuvvet mikroskobu (nc-AFM) ile desteklenen taramalı tünelleme mikroskobu (STM), yeni tasarlanan ve üretilen karbon bazlı nano nesnelerin ayrıntılı karakterizasyonunu sağlar.

Çözelti ve Yüzey Kimyası Kombinasyonu ile Sentezlenen Gözenekli Nanografenlerin Mikroskobik Görüntülenmesi

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.

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

Keşfedin 3D grafen aerogellerin sol-jel sentezi ile yoğunluk, yüzey alanı ve gözenek boyutunun ayarlanabilir üretimini. Bu yöntem monolitik yapılar ve enerji depolama uygulamaları için malzeme özelliklerini kontrol etmenizi sağlar.

Sentezi ve 3D Nano-grafen Malzemelerin fonksiyonalizasyonu: Grafen Aerogels ve Graphene Makro Meclisleri

Daha fazla video keşfet