¿Cuánto sabes sobre el óxido de grafeno?

Todo el mundo debe haber sabido sobre el grafeno desde hace mucho tiempo, la estructura Honeycomb, excelentes propiedades mecánicas, propiedades eléctricas, propiedades ópticas, etc. y no hablemos demasiado aquí de introducciones. Lo que a menudo se habla del grafeno es el óxido de grafeno, entonces, ¿por qué está presente el óxido de grafeno? El autor cree que la mayor razón es la dispersión.

El óxido de grafeno, como su nombre indica, es un óxido de grafeno, que introduce un grupo que contiene oxígeno activo en el grafeno y se trata para obtener una lámina de grafeno modificada, que aumenta los sitios de reacción activos y hace que el óxido de grafeno sea más fácil de transportar. mejora la modificación de la superficie y enriquece los medios de funcionalización, que pueden mejorar eficazmente la compatibilidad del óxido de grafeno modificado con disolventes y polímeros, y tiene una aplicación más amplia en el campo de los materiales compuestos orgánicos e inorgánicos.

Para la aplicación de materiales en polvo, la premisa es que se pueda dispersar bien en el sistema utilizado, y lo mejor es lograr la monodispersión, para que las propiedades especiales del material en polvo se puedan ejercer verdaderamente. Sin embargo, se requiere que el material de grafeno esté en el agua. Es muy difícil dispersarlo por completo, porque el material de grafeno casi no tiene grupos hidrófilos en la superficie, pero los grupos hidrófilos como los grupos hidroxilo y los grupos carboxilo unidos a los defectos del óxido de grafeno pueden hacer que su dispersabilidad en agua sea mejor que el grafeno.

Introducción a los métodos de preparación

En la actualidad, el método principal para preparar óxido de grafeno en el hogar y en el extranjero es el método Hummers, y el proceso de preparación se puede resumir simplemente de la siguiente manera:

1. Agregar grafito a un ácido fuerte (ácido sulfúrico concentrado) y un agente oxidante fuerte (permanganato de potasio) para obtener óxido de grafeno;

2. El óxido de grafeno obtenido se elimina mediante agitación magnética o vibración ultrasónica;

3. Reducción de óxido de grafeno mediante reducción química / reducción térmica o similar para obtener óxido de grafeno reducido.

Método de modificación

1. Modificación funcional de ATRP (polimerización por radicales de transferencia de átomo) utilizando un iniciador de inmovilización de grupo funcional que contiene oxígeno en la superficie de óxido de grafeno.

2. Fije el iniciador en el esqueleto de carbono de óxido de grafeno para la modificación funcional del ATRP.

3. Modificación funcional por enlace no covalente de polímero ATRP con óxido de grafeno.

Introducción a la función

Preparación de compuestos poliméricos

El óxido de grafeno se puede procesar en solución después de funcionalizarse, lo que es muy adecuado para la preparación de materiales que se ajustan a polímeros de alto rendimiento.

Por supuesto, además de la preparación de materiales compuestos orgánicos, también es posible preparar materiales compuestos de óxido de grafeno inorgánico, como metales, óxidos metálicos, cerámicas y similares, que se cargan sobre el óxido de grafeno para hacer un material multifuncional.

Por ejemplo, el efecto del óxido de cobre / grafeno sobre la oxidación catalítica de MB, se puede ver en la figura que el material compuesto tiene un rendimiento de oxidación mejorado para el cobre.

Preparación de biomedicina

El área de superficie más grande se puede utilizar como vehículo de fármaco, y las moléculas de fármaco se pueden injertar en los grupos activos de óxido de grafeno, y se puede obtener grafeno funcionalizado con buena solubilidad en agua y biocompatibilidad, y también se pueden obtener moléculas con otras funciones. Injerto sobre óxido de grafeno para producir grafeno con diversas funciones, como purificar el medio ambiente y adsorber sustancias tóxicas y nocivas en el agua, enriqueciendo enormemente la aplicación de óxido de grafeno.

Antiséptico

El óxido de grafeno, como el grafeno, también tiene una buena resistencia a la corrosión. Por el contrario, el óxido de grafeno tiene un sitio activo y, por lo tanto, se vuelve más fácil de modificar y puede dispersarse bien en los recubrimientos. Su mecanismo anticorrosión es el siguiente:

1. Apilamiento de capas de óxido de hoja a través de grafeno. Aunque el grafeno es una estructura de lámina bidimensional, después del apilamiento de capas y la dispersión uniforme efectiva, se puede formar una estructura tridimensional tridimensional en la superficie del producto, y la proyección sobre la superficie del producto dará como resultado un plano de llenado. para bloquear el oxígeno en el medio ambiente. Y el papel del agua para lograr fines anticorrosión.

2. El óxido de grafeno tiene buena estabilidad. Sus propiedades químicas son estables y sus propiedades son estables y no se ven afectadas en entornos de alta temperatura, corrosión y alto contenido de oxígeno. A partir del método de preparación, podemos ver que sus propiedades químicas son lo suficientemente estables como para resistir la corrosión en la naturaleza.

3. Buena conductividad eléctrica. El óxido de grafeno reducido tiene una conductividad de protones / electrones excelente y una conductividad extremadamente baja. Mejora la ruta de protección catódica en recubrimientos anticorrosión, mejora la tasa de utilización del polvo de zinc y, por lo tanto, mejora el rendimiento anticorrosión.

4. Las láminas de óxido de grafeno bidimensionales se dispersan uniformemente en el revestimiento, y cada lámina tiene una orientación diferente, formando así una estructura tridimensional que bloquea eficazmente la penetración de la corrosión de las moléculas de agua y otros medios.

Conductivo

En primer lugar, la conductividad del grafeno en sí es muy buena. La tasa de migración de electrones alcanza a temperatura ambiente, la resistividad es única, los electrones se mueven en una estructura de panal bidimensional y los portadores del grafeno siguen un túnel cuántico especial. El efecto es que no hay retrodispersión cuando encuentra impurezas, por lo que también es una causa de superconductividad. Aunque la red conjugada se destruye después de la funcionalización (oxidación) del grafeno, el óxido de grafeno tiene ciertas propiedades aislantes, pero después del tratamiento de reducción, se puede obtener el óxido de grafeno reducido que es menos conductor que el grafeno original, aunque Pérdida de la mayor parte de la conductividad eléctrica, pero el polvo de óxido de grafeno tratado puede mejorarse enormemente en la funcionalización, lo que sin duda está bajando el umbral de aplicación del óxido de grafeno, además, la cantidad de óxido de grafeno añadido puede pasarse más tarde. La uniformidad de la dispersión y el grado de recombinación con el material de la matriz se controlan para mejorar la conductividad eléctrica del óxido de grafeno reducido, satisfacer los requisitos de conductividad del revestimiento anticorrosivo existente, reduciendo o reemplazando así el uso del relleno metálico.

El Instituto de Tecnología e Ingeniería de Materiales de la Academia de Ciencias de China ha superado con éxito los cuellos de botella técnicos en el desarrollo y la aplicación de recubrimientos anticorrosivos modificados con grafeno. Se encuentra en el nivel avanzado internacional y se ha aplicado con éxito en los campos de redes eléctricas nacionales, petroquímica, ingeniería y equipos marinos.

Conduccion termica

La conductividad térmica más alta y el área de superficie específica más grande sin duda sientan las bases de su material conductor térmico. Al mismo tiempo, el sitio activo sobre el óxido de grafeno reducido mejora su usabilidad y estructura conjugada estable, de modo que puede trabajar a alta temperatura. Mejorará la vida útil del producto.

Para resumir

Aunque el óxido de grafeno reducido de forma incompleta tiene muchas ventajas sobre el grafeno en dispersabilidad y construcción funcional, también introduce algunos defectos y otros grupos funcionales más o menos, reduciendo la excelente conductividad, resistencia a la corrosión y otras propiedades del propio grafeno, y cómo elegir entre funciones y las aplicaciones es un tema al que deben enfrentarse muchos investigadores. ¡Esperamos que a través de la profundización continua de la investigación, estos problemas se puedan resolver!

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