Новые подробности о новом способе получения cмятого графена

Американские учёные нашли технологичный способ изготовления наноразмерных частиц, образованных смятыми листами графена (кратко об этом мы уже писали).

Такие частицы имеют некоторые преимущества перед обычным листовым графеном, склонным к объединению с соседними слоями под действием сил Ван-дер-Ваальса. Наложение слоёв и их «сцепление» затрудняет создание дисперсий и ухудшает свойства материала (уменьшает доступную площадь поверхности). Кроме того, склонность к слипанию может делать образцы графена, испытавшие разные сжимающие напряжения при обработке, мало похожими друг на друга.

Рис. 1. Смятый графен под просвечивающим электронным микроскопом (здесь и далее иллюстрации из журнала ACS Nano).

Ранее было установлено, что трёхмерные шарики смятого графена действительно устойчивы к сжатию и объединению. Не хватало только удобной методики их получения, которую и разработали авторы.

Рис. 2. Схема эксперимента и микрофотографии листов GO, которые постепенно спрессовываются и собираются в шарики.

Схема экспериментальной установки, сконструированной американцами, показана на рисунке выше. С помощью ультразвукового распылителя экспериментаторы получали капли водной дисперсии оксида графена (GO), которые направлялись в разогретую до 800 ˚C печь потоком транспортирующего газа (азота). При быстром испарении капель листы GO спрессовывались в наноразмерные шарики, а сам оксид восстанавливался до графена. Размер получаемых частиц зависел от концентрации GO в аэрозольных каплях: с её ростом от 0,2 до 5 мг/мл средний диаметр сфер увеличивался от 250 до 800 нм.

Как показали дальнейшие эксперименты, сжатые под давлением в 55 МПа агрегаты частиц из смятого графена легко распределяются по объёму растворителя (воды, метанола, толуола, ацетона, циклогексана), а сжатые листы GO надёжно «сцепляются», и подготовить их дисперсию не удаётся.

Смятый графен спокойно выдерживал и более высокое давление в 2 ГПа, предлагая неизменно высокую удельную площадь поверхности.

Чтобы оценить перспективы практического применения частиц из смятого графена, учёные изготовили с их использованием анод микробной топливной батареи. Опытная эксплуатации батареи доказала, что электрод, модифицированный таким образом, по своим характеристикам превосходит аноды с обычным активированным углём или листами графена.

Рис. 3. Снимки готовых частиц из смятого графена. В верхнем ряду размеры проставлены в микрометрах, в среднем — в нанометрах. Внизу показана зависимость среднего размера частиц от концентрации GO.

Статью с полным описанием методики можно, предварительно зарегистрировавшись, скачать с сайта журнала ACS Nano.

Источник(и):

1. Северо-Западный университет

2. compulenta.ru

http://www.nanonewsnet.ru/news/2011/novye-podrobnosti-o-novom-sposobe-polucheniya-cmyatogo-grafena