368
Легкий спосіб отримати високу якість Графен: 2 Seconds в мікрохвильовці
Графен - 2D модифікація вуглецю, що утворюється шаром товщиною одного вуглецевого атома. Матеріал має високу міцність, високу теплопровідність та унікальні фізичні та хімічні властивості. Продемонстровано максимальну мобільність електронів серед всіх відомих матеріалів на Землі. Це робить графен практично ідеальним матеріалом в широкому асортименті додатків, включаючи електронні, каталізатори, клітини живлення, композитні матеріали тощо. Це питання невеликого – дізнатися, як отримати якісні шари графена на промисловому масштабі.
Хімісти в Університеті Rutgers виявили простий і швидкий метод виготовлення високоякісного графена шляхом обробки оксиду графена в звичайній мікрохвильовій печі. Метод дивно примітивний і ефективний.
Оксид графіту - це сполука вуглецю, водню та кисню в різних співвідношеннях, що утворюється при обробці графіту з сильними окислювачами. Щоб позбутися від решти кисню в оксиді графіту, а потім отримати чистий графен в двовимірних аркушах, потрібно докласти значних зусиль.
Оксид графіту перемішують з міцними луками і відновлюють матеріал. В результаті виходить мономолекулярні листи з кисневими залишками. Ці листи називають оксид графена (ГО). Хомісти спробували різні способи видалення зайвого кисню з ГЗ, але реконститутований ГЗ (РГО) залишається високорозчинним матеріалом, що далеко від істинного чистого графена, отриманого хімічним відкладенням з газової фази (COGF або CVD).
Навіть у порушеній формі, rGO може бути корисним для енергоносіїв і каталізаторів, але отримати найбільш з унікальних властивостей графена в електроніці, потрібно дізнатися, як отримати чистий графен якості від GO.
Хімісти в університеті Rutgers пропонують простий і швидкий спосіб відновлення GO до чистого графену за допомогою 1-2 секундних імпульсів мікрохвильового випромінювання. Як видно на графіках, графен, отриманий за допомогою «мікрохвильового скорочення» (МВт-рГО) в його властивостях набагато ближче до чистого графена, отриманого за допомогою HOGF.
Фізичні характеристики MW-rGO, у порівнянні з оксидом графена GO, зменшеним оксидом графена та графеном, отриманим хімічним газофазним відкладенням (CVD). Типові флекси GO, що закладаються на силіконову субстрату (A); рентгенівська фотоелектронна спектроскопія (B); спектроскопія рами та співвідношення розміру кристала (La) до співвідношення вершин L2D/lG у спектрі Римана для MW-rGO, GO та HOGF (CVD). Ілюстрації: Університет Ротгерів
Електронно-електрокаталізовані властивості MW-rGO порівняно з рГО. Ілюстрації: Університет Ротгерів
Процес отримання MW-rGO складається з декількох етапів.
Окислення графіту методом модифікованих молоток і розчинення його до одношарових пластівців оксиду графена у воді. Додаток GO, щоб зробити матеріал більш схильним до опромінення мікрохвильової печі. Опромінення пластівців GO в звичайній мікрохвильовій печі 1000 Вт на 1-2 секунд. Під час цієї процедури GO швидко нагрівається до високої температури, дозування кисневих груп і відмінного структурування карбонових решіток. Зйомка з напівпрозорим електронним мікроскопом показує, що після обробки з мікрохвильовою випромінювачем утворюється високо замовлена структура, в якій практично повністю знищуються кисневі функціональні групи.
Зображення з передавального електронного мікроскопа показують структуру графенових листів зі шкалою 1 нм. Ліворуч - одношаровий рГО, який має безліч дефектів, включаючи функціональні кисневі групи (синій стрілка) і отвори в вуглецевому шарі (червона стрілка). У центрі та праві добре структуровані двошарові та тришарові MW-rGO. Фото: Rutgers University
Відмінні структурні властивості MW-rGO при використанні в польових перетворювачах можуть збільшити максимальну мобільність електронів до 1500 см2/В·с, що порівняно з видатними характеристиками сучасних перетворювачів з високою мобільністю електронів.
На додаток до електроніки MW-rGO корисно в виробництві каталізаторів: він показав винятково невелике значення коефіцієнта Taffel при використанні каталізатора для реакції кисневого релізу: приблизно 38 мВ за десятиріччя. Капітальний каталізатор на MW-rGO також залишився стабільним у реакції виходу водню, яка тривала понад 100 годин.
Все це говорить про відмінний потенціал використання мікрохвильової печі в галузі. Видання
Джерело: geektimes.ru/post/280030/
Хімісти в Університеті Rutgers виявили простий і швидкий метод виготовлення високоякісного графена шляхом обробки оксиду графена в звичайній мікрохвильовій печі. Метод дивно примітивний і ефективний.
Оксид графіту - це сполука вуглецю, водню та кисню в різних співвідношеннях, що утворюється при обробці графіту з сильними окислювачами. Щоб позбутися від решти кисню в оксиді графіту, а потім отримати чистий графен в двовимірних аркушах, потрібно докласти значних зусиль.
Оксид графіту перемішують з міцними луками і відновлюють матеріал. В результаті виходить мономолекулярні листи з кисневими залишками. Ці листи називають оксид графена (ГО). Хомісти спробували різні способи видалення зайвого кисню з ГЗ, але реконститутований ГЗ (РГО) залишається високорозчинним матеріалом, що далеко від істинного чистого графена, отриманого хімічним відкладенням з газової фази (COGF або CVD).
Навіть у порушеній формі, rGO може бути корисним для енергоносіїв і каталізаторів, але отримати найбільш з унікальних властивостей графена в електроніці, потрібно дізнатися, як отримати чистий графен якості від GO.
Хімісти в університеті Rutgers пропонують простий і швидкий спосіб відновлення GO до чистого графену за допомогою 1-2 секундних імпульсів мікрохвильового випромінювання. Як видно на графіках, графен, отриманий за допомогою «мікрохвильового скорочення» (МВт-рГО) в його властивостях набагато ближче до чистого графена, отриманого за допомогою HOGF.
Фізичні характеристики MW-rGO, у порівнянні з оксидом графена GO, зменшеним оксидом графена та графеном, отриманим хімічним газофазним відкладенням (CVD). Типові флекси GO, що закладаються на силіконову субстрату (A); рентгенівська фотоелектронна спектроскопія (B); спектроскопія рами та співвідношення розміру кристала (La) до співвідношення вершин L2D/lG у спектрі Римана для MW-rGO, GO та HOGF (CVD). Ілюстрації: Університет Ротгерів
Електронно-електрокаталізовані властивості MW-rGO порівняно з рГО. Ілюстрації: Університет Ротгерів
Процес отримання MW-rGO складається з декількох етапів.
Окислення графіту методом модифікованих молоток і розчинення його до одношарових пластівців оксиду графена у воді. Додаток GO, щоб зробити матеріал більш схильним до опромінення мікрохвильової печі. Опромінення пластівців GO в звичайній мікрохвильовій печі 1000 Вт на 1-2 секунд. Під час цієї процедури GO швидко нагрівається до високої температури, дозування кисневих груп і відмінного структурування карбонових решіток. Зйомка з напівпрозорим електронним мікроскопом показує, що після обробки з мікрохвильовою випромінювачем утворюється високо замовлена структура, в якій практично повністю знищуються кисневі функціональні групи.
Зображення з передавального електронного мікроскопа показують структуру графенових листів зі шкалою 1 нм. Ліворуч - одношаровий рГО, який має безліч дефектів, включаючи функціональні кисневі групи (синій стрілка) і отвори в вуглецевому шарі (червона стрілка). У центрі та праві добре структуровані двошарові та тришарові MW-rGO. Фото: Rutgers University
Відмінні структурні властивості MW-rGO при використанні в польових перетворювачах можуть збільшити максимальну мобільність електронів до 1500 см2/В·с, що порівняно з видатними характеристиками сучасних перетворювачів з високою мобільністю електронів.
На додаток до електроніки MW-rGO корисно в виробництві каталізаторів: він показав винятково невелике значення коефіцієнта Taffel при використанні каталізатора для реакції кисневого релізу: приблизно 38 мВ за десятиріччя. Капітальний каталізатор на MW-rGO також залишився стабільним у реакції виходу водню, яка тривала понад 100 годин.
Все це говорить про відмінний потенціал використання мікрохвильової печі в галузі. Видання
Джерело: geektimes.ru/post/280030/
