Preparação, descamação e dispersão de ultrassom e grafeno (comprimidos)

Preparação, descamação e dispersão de ultrassom e grafeno (comprimidos)

Preparação de grafeno por ultra-som

Desde que as propriedades especiais da grafite são conhecidas, vários métodos de preparação de grafite foram desenvolvidos. Além da produção química de grafeno a partir de óxido de grafeno em um processo de várias etapas, são necessários agentes oxidantes e redutores muito fortes. Além disso, comparado ao grafeno obtido por outros métodos, o grafeno preparado sob essas condições químicas severas geralmente contém um grande número de defeitos, mesmo após a redução. No entanto, o ultrassom é uma alternativa comprovada para produzir grandes quantidades de grafeno de alta qualidade. Os pesquisadores desenvolveram uma abordagem um pouco diferente usando o ultrassom, mas, em geral, a produção de grafeno leva apenas um passo.

Para dar um exemplo de um processo específico de produção de grafeno: adicione grafite a uma mistura de ácidos orgânicos diluídos, álcoois e água e exponha a mistura à radiação ultrassônica. Esse ácido atua como uma "cunha molecular", separando a folha de grafeno da grafite original. Através deste processo simples, é produzida uma grande quantidade de grafeno de alta qualidade, não disperso, disperso em água.

O grafeno esfolia diretamente

O ultra-som pode produzir grafeno em solventes orgânicos, surfactantes / soluções aquosas ou líquidos iônicos. Isso significa que o uso de agentes oxidantes ou redutores fortes pode ser evitado. Stankovich et al. (2007) produziram grafeno por esfoliação sob ultrassom. Tratamento ultra-sônico de uma fusão de óxido de grafeno a uma concentração de 1 mg / ml. As imagens AFM mostram que sempre há folhas finas (1 nm) com espessura uniforme. Não existe grafeno com espessura superior a 1 nm ou inferior a 1 nm nessas boas amostras de descascamento de óxido de grafeno. Concluiu-se que, nessas condições, foi realizada uma esfoliação completa do óxido de grafeno para obter uma única folha de óxido de grafeno.

Preparação de folhas de grafeno

No processo de produção da preparação de materiais nanocompósitos de grafeno não estequiométricos de TiO2 por suspensões de hidrólise térmica com nanopartículas de grafeno e compósitos de peróxido de dióxido de titânio, um grande número de folhas de grafeno puro foi preparado com sucesso. As nanopartículas de grafeno puro são feitas de grafite natural, usando um campo de cavitação de alta intensidade gerado em um reator ultrassônico de alta pressão e 5 bar, usando um processador ultrassônico. A folha de grafeno obtida possui alta área superficial específica e características eletrônicas exclusivas e pode ser usada como um bom suporte para o TiO2 para melhorar a atividade fotocatalítica. A qualidade do grafeno preparado por ultra-som é muito superior ao grafeno obtido pelo método Hummer, no qual o grafite é decapado e oxidado. Uma vez que as condições físicas no reator ultrassônico podem ser controladas e o grafeno como uma concentração de dopante pode variar na faixa de 1 a 0,001%, o grafeno pode ser produzido em um sistema contínuo de escala comercial.

Tratamento ultra-sônico de óxido de grafeno

Um processo para preparar uma camada de óxido de grafeno (GO) usando radiação ultrassônica. Vinte e cinco miligramas de óxido de grafeno em pó foram suspensos em 200 mililitros de água desionizada. Uma suspensão marrom desigual foi obtida por agitação. A suspensão resultante foi sonicada (30 minutos, 1,3 x 105J) e, após secagem (373K), foi preparado óxido de grafeno sonicado. Os espectros de FTIR mostraram que o tratamento ultrassônico não alterou os grupos funcionais do óxido de grafeno.

Funcionalização de folhas de grafeno

Xu e Suslick (2011) descrevem um método de uma etapa para a preparação de grafite funcionalizada com poliestireno. Em suas pesquisas, eles usaram flocos de grafite e estireno como materiais básicos. Através do tratamento ultrassônico de flocos de grafite em estireno (monômero reativo), a radiação ultrassônica faz com que os flocos de grafite sejam mecanicamente e quimicamente descascados em uma e poucas camadas de flocos de grafeno. Ao mesmo tempo, a funcionalização de flocos de grafeno e cadeias de poliestireno também foi alcançada. O mesmo processo de funcionalização também pode ser realizado com outros monômeros de vinil composto à base de grafeno.

Preparação de nano rolos de carbono

Nanocoils de carbono são semelhantes aos nanotubos de carbono com paredes múltiplas. A diferença dos nanotubos de carbono com paredes múltiplas é a acessibilidade aberta e total da superfície interna a outras moléculas. A síntese química úmida é realizada incorporando grafite e potássio, esfoliando em água e sonorizando a suspensão coloidal. Com a rolagem assistida por ultrassom do filme de camada única de grafeno em nanotubos de carbono (Figura 3), a eficiência de conversão é de até 80%, o que torna a produção de nanotubos um ponto quente para aplicações comerciais.