Синтез оксида графена (GO) модифицированным методом Хаммерса и его термическое восстановление для получения восстановленного оксида графена (rGO)

В течение многих лет совершенствуются различные методы синтеза графена с целью получения более безопасных и эффективных альтернатив. Хотя извлечение графена методом Хаммерса является одним из старейших методов, он по-прежнему остается одним из наиболее подходящих для получения графена в большом объеме. Графен может быть получен в виде восстановленного оксида графита, иногда также называемого оксидом графена. Эффективность этого окислительного процесса можно оценивать по отношению углерод/кислород у полученного материала. В данной работе оксид графена (GO) был получен путем окисления очищенного природного хлопьевидного графита (NFG) модифицированным методом Хаммерса. Предпринимались попытки синтезировать GO с небольшим числом слоев путем уменьшения количества NaNO3 и увеличения количества KMnO4. Реакция проводилась в смеси H2SO4/H3PO4 в соотношении 9:1 по объему. Эта модификация успешно увеличила выход реакции и снизила выделение токсичных газов по сравнению с пропорциями, требуемыми в исходном методе Хаммерса. В реакционную систему был введен новый компонент K2S2O8 для поддержания значения pH. Восстановленный оксид графена (rGO) затем получали термическим восстановлением GO; GO использовали в качестве прекурсора для синтеза графена методом термического восстановления. Результаты Фурье-оптической инфракрасной спектроскопии (FTIR) и рамановской спектроскопии показывают, что при окислении NFG сильными окислителями, такими как KMnO4 и NaNO3, в слои графита внедрялись атомы кислорода и образовывались связи типа C=O, C-H, COOH и C-O-C с атомами углерода. Структура и морфология как GO, так и rGO были проанализированы с использованием рентгеновской дифракции (XRD), сканирующей электронной микроскопии (SEM), высокоразрешающей трансмиссионной электронной микроскопии (HR-TEM), FTIR, ультрафиолет-видимой спектроскопии (UV–Vis), рамановской спектроскопии, анализа удельной поверхности методом БЭТ (Brunauer–Emmett–Teller), дифференциальной сканирующей калориметрии (DSC) и термогравиметрического анализа (TGA).