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氧化石墨烯/还原氧化石墨烯
十一维纳米商城 / 2019-09-10

 氧化石墨烯/还原石墨烯

 

氧化石墨烯/还原氧化石墨烯简介?

 

1、氧化石墨烯是石墨烯的一种非常重要的派生生物,通常称为官能化的石墨烯,它具有与石墨烯基本相同的结构,差别在氧化石墨烯二维基面边缘上连有一些官能团,氧

化石墨烯是石墨烯的氧化物,其颜色为棕黄色,市面上常见的产品有粉末状、片状以及溶液状的。因经氧化后,其上含氧官能团增多而使性质较石墨烯更加活泼,可经由各

种与含氧官能团的反应而改善本身性质。氧化石墨烯是单一的原子层,可以随时在横向尺寸上扩展到数十微米。因此,其结构跨越了一般化学和材料科学的典型尺度。氧化

石墨烯可视为一种非传统型态的软性材料,具有聚合物、胶体、薄膜,以及两性分子的特性。氧化石墨烯长久以来被视为亲水性物质,因为其在水中具有优越的分散性,但

是,相关实验结果显示,氧化石墨烯实际上具有两亲性,从石墨烯薄片边缘到中央呈现亲水至疏水的性质分布。因此,氧化石墨烯可如同界面活性剂一般存在界面,并降低

界面间的能量。其亲水性被广泛认知。

 

2、氧化石墨烯表面有大量的官能团,通过一系列化学方法将氧化石墨烯还原,其目的是为了将氧化石墨烯上所附带的氧化基团进行一定程度的还原,使得其结构稳定下

来,保证制得的产物不会因过于活泼而发生化学反应变质。被还原后得到的产物称为还原氧化石墨烯。

 

[1]氧化石墨烯的结构及应用

[2]氧化石墨烯和碳量子点的表面修饰与应用

[3]杨姗姗,孙怡,还原氧化石墨烯制备方法研究进展

 

 

 

氧化石墨烯/还原氧化石墨烯制备方法?

 

答:制备氧化石墨烯的方法:

(1)自上而下:Brodie法,Staudenmaier法,Hummers法,电化学方法。

(2)自下而上:tang-lau法,

 

制备还原氧化石墨烯的方法:,燃烧法,热还原法,水热法,微波辅助法,光还原法,还原剂还原法,酸碱还原法,溶剂热法,电化学还原法。

 

[1]氧化石墨烯的结构及应用

[2]氧化石墨烯及还原氧化石墨烯的制备和功能化

[3]养珊珊,孙怡,氧还原氧化石墨烯的制备方法研究进展

[4]氧化石墨烯和碳量子点的表面修饰与应用

[5]张倩,唐利斌,氧化石墨烯的制备还原及应用进展

[6]赵闯,化学还原氧化石墨烯及其复合物的制备和应用研究

 

 

 

氧化石墨烯/还原氧化石墨烯应用领域?

 

答:氧化石墨烯与还原氧化石墨烯应用基本相似,主要用于传感,分析检测领域、改性聚合物材料、生物医药方面、光电领域和太阳能电池领域等

 

[1]氧化石墨烯的结构及应用

[2]张倩,唐利斌,氧化石墨烯的制备还原及应用进展

 

 

 

如何调节氧化石墨烯/还原氧化石墨烯中的氧含量?

 

答:通过调节氧化石墨烯制备过程中的氧化阶段,控制该阶段的时间、氧化剂用量等。具体为

1、氧化石墨烯:

Brodie法:控制反应次数,以KCLO3为氧化剂

Staudenmaier法:反应体系温度维持在0℃,通过控制反应时间来控制氧化程度,以KCLO3为氧化剂

Hummers法:以KMnO4为氧化剂

 

2、还原氧化石墨烯:

热还原一般是将GO在真空、惰性气氛或还原气氛下加热至200°C以上进行还原。GO还原首先发生在127°C,温度高于600°C,氢和氧持续损失,还原GO的临界温度似乎是

1000'C,所得石墨烯含氧量<25%,还原退火温度升至2000°C时,可以得到几乎不含氧的石墨烯,

 

碳网结构组分和C/O值均随热处理温度的增加而增加。GO的碳网结构占比为31.83%,低温热还原(200C)就能将其占比提升一倍,但是温度为400℃和600°C时,增加并不

明显,仅由59.44%增加至63.65%。当热还原温度升至1000°C时,碳网组分比例则可以提高到73.93%,占比较大。C/O也遵循此规律,200C还原,C/O就能从1.82变为

8.12。采用类似的方法在1000C下得到RGO的碳网结构组分比例达到81.5%,氧含量小于2%。600°C还原,C/O提高并不明显,而在1000°C下还原可以提高到46.62%。其他

含氧基团C-O、C=O和O-C=O的百分比含量普遍遵循随着还原温度的增加而降低这一规律。且还原前后四种基团中C-O占比最大,C=O其次,0-C=O最少。由此可知,热还

原能有效去除GO中的含氧官能团,并且,还原温度越高,去除效果越明显。

 

[1]氧化石墨烯的结构及应用

[2]氧化石墨烯和碳量子点的表面修饰与应用

[1]石墨烯还原方式对其结构及电学性能的影响

https://www.doc88.com/p-5485642064238.html

 

 

 

如何调节氧化石墨烯/还原氧化石墨烯中sp2杂化电子的比例?

 

答:氧化石墨烯表面的含氧官能团赋予其许多优良的电催化活性,通过还原方法对氧化石墨烯的官能团进行调整,就能调整其缺陷程度和sp2杂化电子的比例大小。

 

1、还原氧化石墨烯用铁的存在对酚类还原剂还原氧化石墨烯可以修复sp2

 

2、直接热还原

热还原一般是将GO在真空、惰性气氛或还原气氛下加热至200C以上进行还原。Chabal 等人提出加热退火可促进GO中含氧自由基的形成,进一步攻击羧基、羟基和羰基,

恢复石墨烯π键共轭网络结构。一项较近的研究表明,GO还原首先发生127℃,温度高于600°C,氢和氧持续损失,将sp3杂化的碳转换成sp2杂化。还原GO的临界温度似

乎是1000'C,sp2 碳原到81.5%。并且石墨的原始结构得到显著恢复。通常热还原温度越高,石墨烯还原程度越大。

 

[1]胥燕燕,氧化石墨烯电化学还原过程分析及其电催化应用

[2]还原氧化石墨烯制备方法研究进展

[3]石墨烯还原方式对其结构及电学性能的影响

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