Получение 3D графеновых материалов и изучение их сорбционных свойств

Рассматривается использование оксида графита (ОГ) как углеродной основы для создания пористых сорбентов и катализаторов, что на сегодняшний день является актуальной задачей в области очистки воды и органического синтеза. Целью данного исследования стали получение трехмерных графеновых материалов путем химического восстановления ОГ и изучение их сорбционных свойств. Оксид графита синтезирован по модифицированному методу Хаммерса. Проведено восстановление оксида графита (вОГ) при воздействии ультразвука в водной среде аскорбиновой кислотой (АК) и этилендиамином (ЭДА). В результате восстановления были получены гидрогели вОГ. Графитовые аэрогели были получены путем высушивания гидрогелей методом сублимации. Для характеристики материалов на основе оксида графита / графена использованы рентгенофазовый анализ, сканирующая микроскопия в сочетании с энергодисперсионной рентгеновской спектроскопией, просвечивающая электронная микроскопия, ИК-спектроскопия и метод комбинационного рассеивания. Удельная поверхность (Sуд) углеродных материалов измеряли по индикатору метиленовому голубому. Образцы восстановленного ОГ имеют различную морфологию. Было сделано предположение, что в процессе восстановления ЭДА происходит функционализация кислородсодержащих групп на поверхности оксида графена. Наибольшей пористостью и удельной поверхностью по отношению к метиленовому голубому обладают образцы аэрогеля вОГ, полученные при восстановлении ЭДА. Так, Sуд для вОГ-ЭДА составила 512,25 ± 35,85 м2/г, в то время как для вОГ-АК 461,03 ± 18,44 м2/г. В то же время полученные результаты 5уд практически вполовину меньше приведенных в литературе. Данное различие может быть объяснено разницей в условиях определения удельной поверхности. Таким образом, полученные в работе аэрогели вОГ могут быть перспективными для использования в области сорбционных технологий и катализа, а функционализированный оксид графена может использоваться как платформа для создания новых функциональных материалов. Кроме того, следует отметить важность исследования механизмов окисления и восстановления графена для повышения его функциональности в различных прикладных областях. Авторы выражают благодарность за работу и предоставление данных ЦКП ИОХ РАН, в частности за помощь при съемке СЭМ-микроскопии ведущего научного сотрудника А.С. Кашину. Вклад авторов: все авторы сделали эквивалентный вклад в подготовку публикации. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Ключевые слова

Авторы

Ссылки