المعرفة

أكسيد الگرافيت

أكسيد الگرافيت Graphite oxide، المعروف سابقاً باسم الأكسيد الگرافيتي أو حمض الگرافيت، هو مركب من الكربون و الأكسجين و الهيدروجين بنسب متغيرة، يتم الحصول عليها عن طريق معالجة الگرافيت مع مؤكسد و حمض قوي لحل المعدن الزائد. المنتج الأكبر المؤكسد عبارة عن مادة صلبة صفراء بنسبة C: O بين 2.1 و 2.9، والتي تحافظ على بنية طبقة الگرافيت ولكن مع تباعد أكبر بكثير وغير منتظم.[2][3]

البنية المقترحة في عام 1998[1]مع المجموعات الوظيفية. A: جسور الإيپوكسي، B: مجموعات الهيدروكسيل، C: مجموعات الكربوكسيل الزوجية.

تتشتت المادة الكتلية تلقائياً في محاليل أساسية أو يمكن تشتيتها بواسطة الصوتنة في مذيبات قطبية لإنتاج صفائح أحادية الجزيء، تُعرف باسم "أكسيد الگرافين" بالقياس إلى الگرافين، وهو شكل طبقة واحدة من الجرافيت.[4] تم استخدام صفائح أكسيد الگرافين في تحضير مواد قوية تشبه الورق، والأغشية، والأغشية الرقيقة، والمواد المركبة. في البداية، جذب أكسيد الگرافين اهتماماً كبيراً باعتباره وسيطاً محتملاً لتصنيع الگرافين. لا يزال الگرافين الذي تم الحصول عليه عن طريق تقليل أكسيد الگرافين يعاني من العديد من العيوب الكيميائية والهيكلية التي تمثل مشكلة لبعض التطبيقات ولكنها ميزة لبعض التطبيقات الأخرى.[5][6]

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

التاريخ والتحضير

تم تحضير أكسيد الگرافيت لأول مرة بواسطة الكيميائي بنيامين سي. برودي في أوكسفورد في عام 1859، عن طريق معالجة الگرافيت بمزيج من كلورات الپوتاسيوم وتبخير حمض النيتريك.[7] حيث قام بتقرير عن تركيب "رقائق تشبه الورق" بسمك 0.05 ملم. في عام 1957 طور همرز و أوفمن عملية أكثر أماناً وسرعة وفعالية تسمى طريقة همرز، باستخدام خليط من حمض الكبريتيك H2SO4، نترات الصوديوم NaNO3، و پرمنگنات الپوتاسيومKMnO4، والتي لا تزال مستخدمة على نطاق واسع، غالباً مع بعض التعديلات.[2][8][9]يمكن تصنيع أحادي الطبقة أكبر GO بهيكل كربون عالي الجودة مع الحد الأدنى من تركيزات الشوائب المتبقية في أوعية خاملة باستخدام مواد متفاعلة ومذيبات نقية للغاية.[10]

تظهر أكاسيد الگرافيت اختلافات كبيرة في الخصائص اعتماداً على درجة الأكسدة وطريقة التركيب.[11][12] على سبيل المثال، درجة حرارة التقشير المتفجر أعلى بشكل عام لأكسيد الگرافيت المحضر بطريقة برودي مقارنة بأكسيد الگرافيت من همرز، والفرق يصل إلى 100 درجة مع نفس معدلات التسخين.[13]كما تختلف خصائص الترطيب والمذابة لأكاسيد الگرافيت برودي و همرز بشكل ملحوظ.[14]

في الآونة الأخيرة، تم استخدام خليط من H2SO4 و KMnO4 لقطع أنابيب الكربون النانوية بالطول، مما أدى إلى شقة مجهرية شرائط الگرافين، بعرض بضع ذرات، مع "قلنسوة" الحواف بواسطة ذرات الأكسجين (=O) أو مجموعات الهيدروكسيل (-OH).[15]

تم أيضاً تحضير أكسيد الگرافيت (الگرافين) (GO) باستخدام طريقة التركيب "من أسفل إلى أعلى" (طريقة تانگ-لاو) حيث يكون المصدر الوحيد هو الگلوكوز، وتكون العملية أكثر أماناً وأبسط وأكثر ملاءمة للبيئة مقارنة بالطريقة التقليدية طريقة "من أعلى إلى أسفل"، حيث يتم استخدام مؤكسدات قوية. ميزة أخرى مهمة لطريقة تانگ-لاو هي التحكم في السماكة، بدءاً من الطبقة الأحادية إلى الطبقات المتعددة من خلال ضبط پارامترات الازدياد.[16]


البنية

تعتمد بنية وخصائص أكسيد الگرافيت على طريقة تركيب معينة ودرجة الأكسدة.[11][12] عادةً ما يحافظ على بنية طبقة الگرافيت الأصلي، ولكن الطبقات ملتوية ويكون التباعد بين الطبقات أكبر مرتين تقريباً (~0.7 nm) من الگرافيت. بالمعنى الدقيق للكلمة، "أكسيد" هو اسم غير صحيح ولكنه راسخ تاريخياً. إلى جانب مجموعات إپوكسيد الأكسجين (سد ذرات الأكسجين)، تم العثور على مجموعات وظيفية أخرى تجريبياً:[11] كربونيل (C=O)، هيدروكسيل (-OH)، الفينول، لأكاسيد الگرافيت المحضرة باستخدام حامض الكبريتيك (مثل طريقة همرز) أيضاً غالباً ما يتم العثور على بعض الشوائب من الكبريت، على سبيل المثال في شكل مجموعات الكبريتات العضوية.[17][18][19][20][21][22] لا يزال الهيكل التفصيلي غير مفهوم بسبب الاضطراب القوي والرزم غير المنتظم للطبقات.

يبلغ سمك طبقات أكسيد الگرافين حوالي 1.1 ± 0.2 نانومتر.[17][18]يُظهر المجهر الماسح النفقي وجود مناطق محلية حيث يتم ترتيب ذرات الأكسجين في نمط مستطيل مع ثابت الشبكة البلورية 0.27 nm × 0.41 nm[18][23] تنتهي حواف كل طبقة بمجموعات كربوكسيل و كربونيل.[17]يُظهر التحليل الطيفي للإلكترون بالأشعة السينية وجود عدة قمم C1s وعددها وشدتها النسبية اعتماداً على طريقة الأكسدة المحددة المستخدمة. إن تخصيص هذه القمم لأنواع معينة من وظائف الكربون أمر غير مؤكد إلى حد ما ولا يزال قيد المناقشة. على سبيل المثال ، أحد التفسيرات كالتالي: سياقات الحلقة غير المؤكسجة (284.8 إلكترون فولت)، أول أكسيد الكربون (286.2 إلكترون فولت)، C = O (287.8 إلكترون فولت) و OC = O (289.0 إلكترون فولت). [24] تفسير آخر باستخدام حساب نظرية الكثافة الوظيفية على النحو التالي: C = C مع عيوب مثل المجموعات الوظيفية والخماسيات (283.6 eV)، C = C (سياقات الحلقة غير المؤكسجة) (284.3 eV)، sp3C-H في المستوى الأساسي و C = C مع المجموعات الوظيفية (285.0 eV)، C = O و C = C مع المجموعات الوظيفية، CO (286.5 eV)، و OC = O (288.3 eV).[25]

أكسيد الگرافيت محب للماء ويسهل إماهته عند تعرضه لبخار الماء أو غمره في الماء السائل، مما يؤدي إلى زيادة واضحة في المسافة بين المستويات (تصل إلى 1.2 نانومتر في حالة التشبع). يتم أيضاً دمج الماء الإضافي في مساحة الطبقة البينية بسبب التأثيرات الناتجة عن الضغط العالي.[26]تتوافق حالة الترطيب القصوى لأكسيد الگرافيت في الماء السائل مع إدخال 2-3 طبقات مائية أحادية، ينتج عن تبريد عينات أكسيد الگرافيت / H2O "تمدد حراري سلبي زائف" وتحت نقطة التجمد لوسائط الماء يؤدي إلى إزالة إدخال ماء واحد انكماش أحادي الطبقة والشبكية.[14] يبدو الإزالة الكاملة للمياه من الهيكل أمراً صعباً نظراً لأن التسخين عند 60-80 درجة مئوية ينتج عنه تحلل جزئي للمواد وتلاشيها.

 
تقشير أكسيد الگرافيت في درجة حرارة عالية، توجد لقطات من الفيديو هنا:[27]يؤدي التقشير إلى زيادة حجم العينة بمقدار عشرة أضعاف وتكوين مسحوق الكربون مع حبيبات قليلة سماكة طبقات الگرافين.[28]

على غرار الماء، يشتمل أكسيد الگرافيت أيضاً بسهولة على مذيبات قطبية أخرى، على سبيل المثال كحول. ومع ذلك، يحدث إقحام المذيبات القطبية بشكل كبير في أكاسيد الگرافيت برودي و همرز. يتم تقطيع أكسيد الجرافيت برودي في الظروف المحيطة بواسطة طبقة أحادية واحدة من الكحوليات والعديد من المذيبات الأخرى (مثل ثنائي ميثيل فورماميد والأسيتون) عندما يتوفر المذيب السائل بكمية زائدة. يتناسب فصل طبقات أكسيد الگرافيت مع حجم جزيء الكحول.[29]ينتج عن تبريد أكسيد الگرافيت برودي المغمور بما يزيد عن السائل ميثانول و إيثانول و أسيتون و ثنائي ميثيل فورماميد إدخال متدرج لمذيب إضافي أحادي الطبقة وتمدد شبكي. يكون انتقال الطور الذي اكتشفه حيود الأشعة السينية و DSC قابلاً للانعكاس؛ لوحظ إلغاء إدخال المذيب أحادي الطبقة عند تسخين العينة مرة أخرى من درجات حرارة منخفضة.[30] يتم إدخال طبقة إضافية من الميثانول والإيثانول أحادي الطبقة بشكل عكسي في بنية أكسيد الجرافيت برودي أيضاً في ظروف الضغط العالي.[29]

يتم إقحام أكسيد الگرافيت همرز مع طبقتين أحاديتين من الميثانول أو الإيثانول بالفعل في درجة الحرارة المحيطة. المسافة البينية لأكسيد الگرافيت همرز الزائدة عن الكحوليات السائلة تزداد تدريجياً عند انخفاض درجة الحرارة لتصل إلى 19.4 و 20.6 K عند 140 كلڤن للميثانول والإيثانول على التوالي. يتوافق التمدد التدريجي لشبكة أكسيد الجرافيت من همرز عند التبريد مع إدخال طبقتين إضافيتين على الأقل من المذيبات الأحادية.[31]

يتقشر أكسيد الگرافيت ويتحلل عند تسخينه بسرعة في درجات حرارة مرتفعة بشكل معتدل (~ 280-300 درجة مئوية) مع تكوين كربون غير متبلور ناعم، يشبه إلى حد ما الكربون المنشط.[28]

التوصيف

 
(أ) صورة GO مجزأة، (B) XRD, (C) رامان، و (D) أطياف FTIR من GO (أسود)، وجزء GOw أكثر أكسدة (أزرق)، وأقل أكسدة GOe جزء (أحمر).[11]

XRD, FTIR, Raman, XPS, AFM, TEM, SEM/EDX,[11][32][33][25] وما إلى ذلك هي بعض التقنيات الشائعة لوصف عينات GO.[34]تم تحليل النتائج التجريبية لأكسيد الگرافيت/الگرافين عن طريق الحساب بالتفصيل.[35][36] نظراً لأن توزيع وظائف الأكسجين على صفائح GO هو متعدد التشتت، يمكن استخدام طريقة التجزئة لتوصيف وفصل أوراق GO على أساس الأكسدة.[11] تؤدي طرق التركيب المختلفة إلى ظهور أنواع مختلفة من أكسيد الگرافين. حتى الدُفعات المختلفة من طريقة الأكسدة المماثلة يمكن أن يكون لها اختلافات في خصائصها بسبب الاختلافات في عمليات التنقية أو التبريد.[11]

خصائص المظهر الخارجي

من الممكن أيضاً تعديل سطح أكسيد الگرافين لتغيير خصائصه.[33][37]يتميز أكسيد الگرافين بخصائص سطح فريدة تجعله مادة خافضة للتوتر السطحي جيدة جداً لتثبيت أنظمة الاستحلاب المختلفة.[33][11] يظل أكسيد الگرافين في واجهة أنظمة المستحلبات بسبب الاختلاف في الطاقة السطحية للمرحلتين اللتين يفصل بينهما السطح البيني.[38][33]

العلاقة بالماء

 
أكسيد الگرافين في الماء السائل.[39]

تمتص أكاسيد الگرافيت الرطوبة بشكل متناسب مع الرطوبة وتتضخم في الماء السائل. تعتمد كمية الماء التي تمتصها أكاسيد الگرافيت على طريقة التركيب المعينة وتظهر اعتماداً قوياً على درجة الحرارة.

يمتص أكسيد الگرافيت برودي الميثانول الانتقائي من مخاليط الماء / الميثانول في نطاق معين من تركيزات الميثانول.[40]

الأغشية المحضرة من أكاسيد الگرافيت (التي غالباً ما يطلق عليها مؤخراً أغشية "أكسيد الگرافين") هي أغشية محكمة التفريغ وغير منفذة للنيتروجين والأكسجين، ولكنها منفذة لأبخرة الماء. كما أن الأغشية غير منفذة "للمواد ذات الوزن الجزيئي المنخفض". من الممكن نفاذ أغشية الگرافيت وأكسيد الگرافين بواسطة المذيبات القطبية بسبب انتفاخ هيكل أكسيد الگرافيت.[41]الأغشية في حالة منتفخة قابلة للاختراق أيضاً بواسطة الغازات، على سبيل المثال الهيليوم. صفائح أكسيد الگرافين متفاعلة كيميائياً في الماء السائل، مما يؤدي إلى اكتساب شحنة سالبة صغيرة.[39]

تم تقرير مسافة الطبقة البينية لأكاسيد الگرافيت المجففة بحوالي 6-7 لكن في الماء السائل تزداد حتى 11-13 عند درجة حرارة الغرفة. يصبح التمدد الشبكي أقوى في درجات الحرارة المنخفضة. وصلت المسافة بين الطبقات في هيدروكسيد الصوديوم المخفف إلى لانهاية، مما أدى إلى تشتت أكسيد الگرافيت على صفائح أكسيد الگرافين أحادية الطبقة في المحلول. يمكن استخدام أكسيد الگرافيت كغشاء تبادل كاتيون لمواد مثل محاليل KCl و HCl و CaCl2 و MgCl2 و BaCl2. فالأغشية قابلة للاختراق بواسطة أيونات قلوية كبيرة لأنها قادرة على اختراق طبقات أكسيد الگرافين[41]

الاستخدامات

اللاخطية البصرية

المواد البصرية غير الخطية ذات أهمية كبيرة للبصريات فائقة السرعة والإلكترونيات الضوئية. في الآونة الأخيرة، ثبت أن اللاخطية الضوئية العملاقة لأكسيد الگرافين (GO) مفيدة لعدد من التطبيقات.[42] على سبيل المثال، لا غنى عن الحد البصري لـ GO لحماية الأدوات الحساسة من التلف الناجم عن الليزر. ويمكن استخدام الامتصاص القابل للإشباع لضغط النبض، وقفل الوضع، وتبديل Q. أيضاً، يعد الانكسار غير الخطي (تأثير كير) أمراً بالغ الأهمية للوظائف بما في ذلك التبديل البصري بالكامل، وتجديد الإشارة، والاتصالات الضوئية السريعة.

واحدة من أكثر الخصائص الفريدة والمثيرة للاهتمام لـ GO هي أنه يمكن ضبط خصائصها الكهربائية والبصرية ديناميكياً عن طريق تعديل محتوى المجموعات المحتوية على الأكسجين من خلال طرق الاختزال الكيميائية أو الفيزيائية. تم إثبات ضبط الخصائص اللاخطية الضوئية خلال عملية الاختزال التي يسببها الليزر بالكامل من خلال الزيادة المستمرة لإشعاع الليزر وتم اكتشاف أربع مراحل من الأنشطة غير الخطية المختلفة، والتي قد تكون بمثابة مواد صلبة واعدة للأجهزة الوظيفية غير الخطية الجديدة.[43]ثبت أيضًا أن الجسيمات النانوية المعدنية يمكن أن تعزز بشكل كبير اللاخطية البصرية[44] والفلورة[45]من أكسيد الگرافين.

صناعة الگرافين

جذب أكسيد الگرافيت اهتماماً كبيراً كطريق محتمل لإنتاج الگرافين ومعالجته على نطاق واسع، وهي مادة ذات خصائص إلكترونية غير عادية. فأكسيد الگرافيت هو نفسه عازل،[46] شبه موصل تقريباً، مع موصلية تفاضلية[11]بين 1 و 5×10−3 S/cm عند جهد الانحياز بمقدار 10 فولت.[46]ومع ذلك، لكونه محب للماء، يتشتت أكسيد الگرافيت بسهولة في الماء، ويتفتت إلى رقائق عيانية، غالباً طبقة واحدة سميكة. الاختزال الكيميائي من هذه الرقائق ينتج معلق من رقائق الگرافين. قيل أن أول ملاحظة تجريبية لـ الگرافين تم الإبلاغ عنها بواسطة هانس پيتر بوم في عام 1962.[47] في هذا العمل الأولي، تم إثبات وجود رقائق أكسيد الگرافين أحادية الطبقة مخفضة. تم الاعتراف بمساهمة بوم مؤخراً من قبل أندريه گايم، الحائز على جائزة نوبل لأبحاث الگرافين.[48]

يمكن تحقيق الاختزال الجزئي عن طريق معالجة أكسيد الگرافين المعلق مع هيدرازين هيدرات عند 100 درجة مئوية لمدة 24 ساعة،[24] عن طريق تعريض أكسيد الگرافين للهيدروجين پلازما لبضع ثوان، [46] أو بالتعرض لنبضة قوية من الضوء، مثل نبضة وميض زينون.[49] بسبب پروتوكول الأكسدة، فإن العيوب المتشعبة الموجودة بالفعل في أكسيد الگرافين تعيق فعالية الاختزال. وبالتالي، فإن جودة الگرافين التي تم الحصول عليها بعد الاختزال محدودة بجودة السلائف (أكسيد الگرافين) وكفاءة عامل الاختزال.[50] ومع ذلك، فإن موصلية الگرافين التي تم الحصول عليها عن طريق هذا الطريق أقل من 10 S/cm،[49] و تنقل الشحن بين 0.1 و 10 cm2/Vs.[46][51][52]هذه القيم أكبر بكثير من قيم الأكسيد، لكنها لا تزال أقل ببضع مرات من قيم الگرافين الأصلي.[46] في الآونة الأخيرة، تم تحسين الپروتوكول الاصطناعي لأكسيد الگرافيت وتم الحصول على أكسيد الگرافين السليم تقريباً مع إطار كربون محفوظ. يؤدي الحد من أكسيد الگرافين الذي يكاد يكون سليماً بشكل أفضل إلى حد كبير وتتجاوز قيم حركة حاملات الشحنة 1000 cm2/Vs للحصول على أفضل جودة للرقائق.[53]يُظهر الفحص باستخدام مجهر القوة الذرية أن روابط الأكسجين تشوه طبقة الكربون، مما يخلق خشونة حقيقية واضحة في طبقات الأكسيد والتي تستمر بعد الاختزال. تظهر هذه العيوب أيضاً في أطياف رامان لأكسيد الگرافين.[46]

يمكن أيضاً إنتاج كميات كبيرة من صفائح الگرافين من خلال الطرق الحرارية. على سبيل المثال، في عام 2006 تم اكتشاف طريقة تقشر وتقليل أكسيد الگرافيت في وقت واحد عن طريق التسخين السريع (>2000 °C/min) إلى 1050 درجة مئوية. عند درجة الحرارة هذه، يتم إطلاق ثاني أكسيد الكربون حيث تتم إزالة وظائف الأكسجين وتفصل الصفائح بشكل متفجر عند خروجها.[54]

كشف تعريض فيلم من أكسيد الگرافيت لليزر الخاص بـ LightScribe DVD أيضاً عن إنتاج الگرافين عالي الجودة بتكلفة منخفضة. [55]

تم أيضًا اختزال\إرجاع أكسيد الگرافين إلى الگرافين في الموقع، باستخدام نمط مطبوع بشكل ثلاثي الأبعاد من بكتيريا إي كولاي.[56]


. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

تنقية المياه

تمت دراسة أكاسيد الگرافيت من أجل تحلية المياه باستخدام التناضح العكسي بدءاً من الستينيات.[57]في عام 2011 صدر بحث إضافي.[58]

في عام 2013، أعلنت شركة لوكهيد مارتن عن مرشح الگرافين پرفورين. تدعي شركة لوكهيد أن الفلتر يقلل من تكاليف الطاقة لتحلية المياه بالتناضح العكسي بنسبة 99٪. ادعت شركة لوكهيد أن الفلتر أرق 500 مرة من أفضل مرشح في السوق، أقوى ألف مرة ويتطلب 1٪ من الضغط.[59]لم يكن من المتوقع إطلاق المنتج حتى عام 2020.[60]

أظهرت دراسة أخرى أن أكسيد الگرافيت يمكن هندسته للسماح بمرور الماء، مع الاحتفاظ ببعض الأيونات الأكبر حجماً.[59] الشعيرات الدموية الضيقة تسمح بالتخلل السريع بواسطة المياه أحادية الطبقة أو ثنائية الطبقة. تحتوي الصفائح متعددة الطبقات على هيكل مشابه لـ الصدف، والذي يوفر قوة ميكانيكية في ظروف خالية من الماء. لا يستطيع الهليوم المرور عبر الأغشية في ظروف خالية من الرطوبة، ولكنه يخترق بسهولة عند تعرضه للرطوبة، بينما يمر بخار الماء بدون مقاومة. الصفائح الجافة محكمة الإغلاق، ولكنها مغمورة في الماء، تعمل كمناخل جزيئية، تمنع بعض المواد المذابة.[61]

أنتج مشروع ثالث صفائح الگرافين ذات المسام الفرعية (0.40 ± 0.24 nm). تم قصف الگرافين بأيونات الگاليوم، مما يؤدي إلى تعطيل روابط الكربون. ينتج عن نقش النتيجة بمحلول مؤكسد ثقب في كل بقعة يضربها أيون الگاليوم. طول الوقت الذي يقضيه في المحلول المؤكسد يحدد متوسط حجم المسام. بلغت كثافة المسام 5 تريليون مسام لكل سنتيمتر مربع، مع الحفاظ على السلامة الهيكلية. تسمح المسام بنقل الشوارد الهابطة في أوقات أكسدة قصيرة، بما يتوافق مع التنافر الإلكتروستاتيكي من مجموعات وظيفية سالبة الشحنة عند حواف المسام. في أوقات الأكسدة الأطول، كانت الأوراق قابلة للنفاذ للملح ولكن ليس الجزيئات العضوية الأكبر.[62]

في عام 2015، ابتكر فريق شاي من أكسيد الگرافين الذي أزال على مدار يوم 95٪ من المعادن الثقيلة في محلول مائي [63]

وضع أحد المشاريع طبقات من ذرات الكربون في بنية قرص العسل، مكونة بلورة على شكل سداسي يبلغ عرضها وطولها حوالي 0.1 ملم، مع ثقوب تحت نانومتر. زاد العمل اللاحق من حجم الغشاء إلى عدة مليمترات.[64]

كان الگرافين المرتبط بهيكل دعم البولي فعال في البداية في إزالة الملح. ومع ذلك، تشكلت عيوب في الگرافين. سد العيوب الكبيرة بالنايلون والعيوب الصغيرة بمعدن الهافنيوم متبوعاً بطبقة من الأكسيد استعاد تأثير الترشيح.[64]

في عام 2016، طور المهندسون أفلاماً\أغشية تعتمد على الگرافين يمكنها تصفية المياه الملوثة/المالحة التي تعمل بالطاقة الشمسية. تم استخدام البكتيريا لإنتاج مادة تتكون من طبقتين نانو سليولوز. تحتوي الطبقة السفلية على السليولوز الأصلي، بينما تحتوي الطبقة العليا على السليولوز وأكسيد الگرافين، اللذين يمتصان ضوء الشمس وينتجان الحرارة. يقوم النظام بسحب الماء من الأسفل إلى المادة. ينتشر الماء في الطبقة العليا، حيث يتبخر ويترك وراءه أي ملوثات. يتكثف التبخر في الأعلى، حيث يمكن التقاطه. يتم إنتاج الفيلم عن طريق إضافة طلاء سائل مراراً وتكراراً والتي تتصلب. تنتج البكتيريا ألياف نانوسليولوز متناثرة مع رقائق أكسيد الگرافين. الفيلم\الغشاء خفيف ويمكن تصنيعه بسهولة على نطاق واسع.[65]

الطلاء

الأفلام\الأغشية الشفافة بصرياً متعددة الطبقات المصنوعة من أكسيد الگرافين غير منفذة في الظروف الجافة. عند تعرضها للماء (أو بخار الماء)، فإنها تسمح بمرور الجزيئات التي تقل عن حجم معين. تتكون الأفلام من ملايين الرقائق المكدسة عشوائياً، تاركةً بينها شعيرات بحجم النانو. يؤدي إغلاق هذه الأنابيب النانوية باستخدام الاختزال الكيميائي باستخدام حمض الهيدرويودك إلى إنتاج أغشية "أكسيد الگرافين المرجَع" (r-GO) تكون غير منفذة تماماً للغازات أو السوائل أو المواد الكيميائية القوية التي يزيد سمكها عن 100 نانومتر. يمكن استخدام الأواني الزجاجية أو الألواح النحاسية المغطاة بدهان الگرافين كحاويات للأحماض المسببة للتآكل. يمكن استخدام الأغشية البلاستيكية المطلية بالگرافين في العبوات الطبية لتحسين مدة الصلاحية.[66]

مواد ذات صلة

يمكن أيضاً نخل رقائق أكسيد الگرافين المشتتة من المشتت (كما هو الحال في تصنيع الورق) والضغط عليها لصنع ورق أكسيد الگرافين قوي للغاية.[16]

تم استخدام أكسيد الگرافين في تطبيقات تحليل الحمض النووي. يسمح السطح المستوي الكبير لأكسيد الگرافين بالإخماد المتزامن للعديد من مجسات الحمض النووي المسمى بأصباغ مختلفة، مما يوفر اكتشاف أهداف DNA متعددة في نفس المحلول. يمكن أن يؤدي المزيد من التطورات في مجسات الحمض النووي القائمة على أكسيد الگرافين إلى تحليل سريع للحمض النووي غير مكلف للغاية.[67] اكتشف مؤخراً مجموعة من الباحثين، من جامعة لاكويلا (إيطاليا)، خصائص ترطيب جديدة لأكسيد الگرافين مخفضة حرارياً في فراغ فائق يصل إلى 900 درجة مئوية. وجدوا ارتباطاً بين التركيب الكيميائي للسطح والطاقة الحرة للسطح ومكوناتها القطبية والمشتتة، مما يعطي سبباً منطقياً لخصائص الترطيب لأكسيد الگرافين وإرجاع أكسيد الگرافين .[68] [69]

قطب مرن للبطاريات القابلة لإعادة الشحن

تم إثبات أكسيد الگرافين كمواد أنود مرنة قائمة بذاتها للبطارية من أجل ليثيوم أيون بدرجة حرارة الغرفة[70] وبطاريات أيون الصوديوم.[71][72] تتم دراسته أيضاً كعامل موصل لمساحة سطح عالية في كاثودات بطارية الليثيوم الكبريت.[73]يمكن أن تعمل المجموعات الوظيفية على أكسيد الگرافين كمواقع للتعديل الكيميائي وتثبيت الأنواع النشطة. يسمح هذا النهج بإنشاء هياكل هجينة لمواد الأقطاب الكهربائية. تم تنفيذ الأمثلة الحديثة على ذلك في بطاريات الليثيوم أيون، والمعروفة بقابليتها لإعادة الشحن بتكلفة حدود السعة المنخفضة. تم عرض المركبات القائمة على أكسيد الگرافين والتي تعمل بأكاسيد المعادن والكبريتيدات في الأبحاث الحديثة للحث على أداء محسن للبطارية. تم تكييف هذا بالمثل في التطبيقات في المكثفات الفائقة، نظراً لأن الخصائص الإلكترونية لأكسيد الگرافين تسمح له بتجاوز بعض القيود الأكثر شيوعاً لأقطاب أكسيد الفلز الانتقالي النموذجي. يتطور البحث في هذا المجال، مع استكشاف إضافي للطرق التي تتضمن تعاطي المنشطات بالنيتروجين وتعديل الأس الهيدروجيني لتحسين السعة.[74]بالإضافة إلى ذلك، يجري حالياً استكشاف البحث في صفائح أكسيد الگرافين المختزلة، والتي تعرض خصائص إلكترونية فائقة مثل الگرافين النقي. يؤدي تقليل تطبيقات أكسيد الگرافين إلى زيادة الموصلية والكفاءة بشكل كبير، مع التخلي ببعض المرونة والسلامة الهيكلية.[75][76][77]

عدسة من أكسيد الگرافين

المقالة الرئيسية: عدسة مسطحة § عدسة أكسيد الگرافيت

تلعب العدسة البصرية دوراً مهماً في جميع مجالات العلوم والتكنولوجيا تقريباً منذ اختراعها منذ حوالي 3000 عام. مع التقدم في تقنيات التصنيع الدقيق والمتناهية الصغر، كان يُطلب دائماً تصغير العدسات البصرية التقليدية لتطبيقات مختلفة مثل الاتصالات وأجهزة الاستشعار وتخزين البيانات ومجموعة واسعة من الصناعات الأخرى المدفوعة بالتكنولوجيا والتي يقودها المستهلك. على وجه التحديد، هناك حاجة ماسة لأحجام أصغر، بالإضافة إلى سماكات أرق للعدسات الدقيقة، للبصريات ذات الطول الموجي الفرعي أو البصريات النانوية ذات الهياكل الصغيرة للغاية، خاصة للتطبيقات المرئية وشبه الأشعة تحت الحمراء. أيضاً، مع تقلص مقياس المسافة للاتصالات الضوئية، يتم دفع أحجام الميزات المطلوبة للعدسات الدقيقة بسرعة إلى أسفل.

في الآونة الأخيرة، توفر الخصائص الممتازة لأكسيد الگرافين المكتشف حديثاً حلولًا جديدة للتغلب على تحديات أجهزة التركيز المستوي الحالية. على وجه التحديد، تم توضيح giant refractive index modification (بحجم 10^-1)، وهو أمر واحد من حيث الحجم أكبر من المواد الحالية، بين أكسيد الگرافين (GO) وأكسيد الجرافين المختزل (rGO) ديناميكياً معالجة محتواه من الأكسجين باستخدام طريقة الطباعة بالليزر المباشر (DLW). نتيجة لذلك، يمكن تقليل سماكة العدسة الإجمالية بأكثر من عشر مرات. أيضاً، وجد أن الامتصاص البصري الخطي لـ GO يزداد مع تعمق تقليل GO، مما يؤدي إلى تباين الإرسال بين GO و rGO وبالتالي يوفر آلية تعديل السعة. علاوة على ذلك، تم العثور على كل من معامل الانكسار والامتصاص البصري ليكونا غير مشتتين على مدى واسع من الطول الموجي من المرئي إلى الأشعة تحت الحمراء القريبة. أخيراً، يوفر غشاء GO قدرة نقش مرنة باستخدام طريقة DLW بدون قناع، مما يقلل من تعقيد التصنيع ومتطلباته.

نتيجة لذلك، تم مؤخرًا تحقيق رواية فائقة الرقة عدسة مستوية على غشاء رقيق GO باستخدام طريقة DLW.[78] الخاصية المميزة لعدسة GO المسطحة هي أنه يمكن تحقيق تعديل الطور وتعديل السعة في وقت واحد، والتي تُعزى إلى تعديل معامل الانكسار العملاق والامتصاص البصري الخطي المتغير لـ GO أثناء عملية الاختزال، على التوالي. نظراً لقدرة تشكيل واجهة الموجة المحسّنة، يتم دفع سماكة العدسة إلى مقياس الطول الموجي الفرعي (~200 nm)، وهو أرق من كل العدسات العازلة الحالية (مقياس ~ µm). يمكن التحكم في شدة التركيز والبعد البؤري بشكل فعال عن طريق تغيير قوى الليزر وأحجام العدسة، على التوالي. باستخدام هدف NA عالي الغمر بالزيت أثناء عملية DLW، تم تحقيق حجم ميزة تصنيع 300 nm في غشاء GO، وبالتالي تم تقليص الحد الأدنى لحجم العدسة إلى 4.6 µm في القطر، وهو أصغر عدسة ميكروية مستوية و لا يمكن تحقيقه إلا من خلال metasurface بواسطة FIB. بعد ذلك، يمكن تقليل الطول البؤري إلى 0.8 µm، مما قد يؤدي إلى زيادة الفتحة العددية (NA) ودقة التركيز.

تم عرض العرض الكامل عند نصف الحد الأقصى (FWHM) البالغ 320 nm عند الحد الأدنى من النقطة البؤرية باستخدام حزمة إدخال 650 nm بشكل تجريبي، والذي يتوافق مع الفتحة العددية الفعالة (NA) البالغة 1.24 (n = 1.5)، أكبر NA من العدسات الدقيقة الحالية. علاوة على ذلك، تم تحقيق قدرة التركيز على النطاق العريض الفائق من 500 nm إلى 2 µm باستخدام نفس العدسة المستوية، والتي لا تزال تمثل تحدياً كبيراً للتركيز في نطاق الأشعة تحت الحمراء بسبب التوافر المحدود للمواد المناسبة وتكنولوجيا التصنيع. الأهم من ذلك، يمكن دمج الأغشية الرقيقة المركّبة عالية الجودة بمرونة على ركائز مختلفة وتصنيعها بسهولة باستخدام طريقة DLW ذات الخطوة الواحدة على مساحة كبيرة بتكلفة منخفضة وقوة قابلة للمقارنة (~nJ/pulse)، مما يجعل في النهاية عدسات GO المسطحة واعدة لتطبيقات عملية مختلفة.

تحويل الطاقة

تقسيم الماء التحفيزي الضوئي هو عملية التمثيل الضوئي الاصطناعي التي يتم فيها فصل الماء إلى الهيدروجين (H2) والأكسجين (O2)، باستخدام الضوء الاصطناعي أو الطبيعي. يتم حالياً التحقيق في طرق مثل فصل الماء التحفيزي ضوئياً لإنتاج الهيدروجين كمصدر نظيف للطاقة. تشير الحركة الفائقة للإلكترون والمساحة السطحية العالية لألواح أكسيد الگرافين إلى أنه يمكن تنفيذها كمحفز يلبي متطلبات هذه العملية. على وجه التحديد، تسمح المجموعات الوظيفية التركيبية لأكسيد الگرافين من الإيبوكسيد (-O-) والهيدروكسيد (-OH) بتحكم أكثر مرونة في عملية تقسيم الماء. يمكن استخدام هذه المرونة لتكييف فجوة النطاق ومواضع الحزام المستهدفة في تقسيم الماء التحفيزي الضوئي. أظهرت التجارب البحثية الحديثة أن النشاط التحفيزي لأكسيد الگرافين الذي يحتوي على فجوة نطاق ضمن الحدود المطلوبة قد أدى إلى نتائج تقسيم فعالة، خاصة عند استخدامه بتغطية 40-50٪ بنسبة 2: 1 هيدروكسيد: إيبوكسيد. عند استخدامها في المواد المركبة مع CdS (محفز نموذجي يستخدم في فصل الماء التحفيزي الضوئي)، فقد ثبت أن المركبات النانوية لأكسيد الگرافين تُظهر زيادة في إنتاج الهيدروجين وكفاءة الكم.


. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

تخزين الهيدروجين

يتم أيضاً استكشاف أكسيد الگرافين لتطبيقاته في تخزين الهيدروجين. يمكن تخزين جزيئات الهيدروجين بين المجموعات الوظيفية القائمة على الأكسجين الموجودة في جميع أنحاء الصفيحة. يمكن معالجة قدرة تخزين الهيدروجين بشكل أكبر عن طريق تعديل مسافة الطبقة البينية بين الأوراق، وكذلك إجراء تغييرات على أحجام المسام. أدى البحث في الزخرفة المعدنية الانتقالية على المواد الماصة الكربونية لتعزيز طاقة ارتباط الهيدروجين إلى إجراء تجارب مع التيتانيوم والمگنيزيوم المرتبطين بمجموعات الهيدروكسيل، مما يسمح بربط جزيئات الهيدروجين المتعددة.

السمية

تم الكشف عن العديد من الآليات النموذجية الكامنة وراء سمية المواد النانوية للگرافين (أكسيد)، على سبيل المثال، التدمير المادي، الإجهاد التأكسدي، تلف الحمض النووي، الاستجابة الالتهابية، موت الخلايا المبرمَج، الالتهام الذاتي، والنخر. في هذه الآليات، (مستقبلات تشبه الرسوم-) TLR-، وتحويل عامل النمو β- (TGF-β-) وعامل نخر الورم- ألفا (TNF-α) تشترك المسارات المعتمدة في شبكة مسار الإشارة، والإجهاد التأكسدي يلعب دوراً حاسماً في هذه المسارات. أظهرت العديد من التجارب أن المواد النانوية من الگرافين (أكسيد) لها آثار جانبية سامة في العديد من التطبيقات البيولوجية، ولكن هناك حاجة إلى مزيد من الدراسة المتعمقة لآليات السمية.[79] وفقاً لإدارة الغذاء والدواء الأمريكية، فإن الگرافين، وأكسيد الگرافين، وأكسيد الگرافين المنخفض يؤدي إلى تأثيرات سامة في المختبر وفي الجسم الحي..[80] وأما المواد النانوية لعائلة الگرافين (GFN) فهي غير معتمدة من قبل إدارة الغذاء والدواء الأمريكية للاستهلاك البشري.

انظر أيضاً

الهامش

  1. ^ He, H.; Klinowski, J.; Forster, M.; Lerf, A. (1998). "A new structural model for graphite oxide". Chemical Physics Letters. 287 (1): 53. Bibcode:1998CPL...287...53H. doi:10.1016/S0009-2614(98)00144-4.
  2. ^ أ ب Hummers, W. S.; Offeman, R. E. (1958). "Preparation of Graphitic Oxide". Journal of the American Chemical Society. 80 (6): 1339. doi:10.1021/ja01539a017.
  3. ^ Sadri, Rad (2017). "Experimental study on thermo-physical and rheological properties of stable and green reduced graphene oxide nanofluids: Hydrothermal assisted technique". Journal of Dispersion Science and Technology. 38 (9): 1302–1310. doi:10.1080/01932691.2016.1234387.
  4. ^ Dreyer, D. R.; Park, S.; Bielawski, C. W.; Ruoff, R. S. (2010). "The chemistry of graphene oxide". Chemical Society Reviews. 39 (1): 228–240. doi:10.1039/b917103g. PMID 20023850.
  5. ^ Wei, X.-D.; Mao, L.; Soler-Crespo, R. A.; Paci, J. T.; Huang, J.-X.; Nguyen, S. T.; Espinoza, H. D. (2015). "Plasticity and ductility in graphene oxide through a mechanochemically induced damage tolerance mechanism". Nature Communications. 6: 8029. Bibcode:2015NatCo...6.8029W. doi:10.1038/ncomms9029. PMC 4560785. PMID 26289729.
  6. ^ Structural, functional and magnetic ordering modifications in graphene oxide and graphite by 100 MeV gold ion irradiation, Vacuum, Volume 182, December 2020, 109700, DOI: https://doi.org/10.1016/j.vacuum.2020.109700
  7. ^ Brodie, B. C. (1859). "On the Atomic Weight of Graphite". Philosophical Transactions of the Royal Society of London. 149: 249–259. Bibcode:1859RSPT..149..249B. doi:10.1098/rstl.1859.0013. JSTOR 108699.
  8. ^ Kovtyukhova, N.I.; Ollivier, P.J.; Martin, B.J.; Mallouk, T.E.; Chizhik, S.A.; Buzaneva, E.V.; Gorchinskiy, A.D. (January 1999). "Layer-by-Layer Assembly of Ultrathin Composite Films from Micron-Size Graphite Oxide Sheets and Polycations". Chemistry of Materials. 11 (3): 771–778. doi:10.1021/cm981085u.
  9. ^ Marcano, D. C.; Kosynkin, D. V.; Berlin, J. M.; Sinitskii, A.; Sun, Z.; Slesarev, A.; Alemany, L. B.; Lu, W.; Tour, J. M. (2010). "Improved Synthesis of Graphene Oxide". ACS Nano. 4 (8): 4806–4814. CiteSeerX 10.1.1.456.3422. doi:10.1021/nn1006368. PMID 20731455.
  10. ^ Butz, Benjamin; Dolle, Christian; Halbig, Christian E.; Spiecker, Erdmann; Eigler, Siegfried (2016-12-19). "Highly Intact and Pure Oxo-Functionalized Graphene: Synthesis and Electron-Beam-Induced Reduction". Angewandte Chemie International Edition. 55 (51): 15771–15774. doi:10.1002/anie.201608377. ISSN 1521-3773. PMID 27865029.
  11. ^ أ ب ت ث ج ح خ د ذ Kumar, Harish V.; Woltornist, Steven J.; Adamson, Douglas H. (March 2016). "Fractionation and Characterization of Graphene Oxide by Oxidation Extent Through Emulsion Stabilization". Carbon. 98: 491–495. doi:10.1016/j.carbon.2015.10.083.
  12. ^ أ ب Feicht, Patrick; Siegel, Renée; Thurn, Herbert; Neubauer, Jens W.; Seuss, Maximilian; Szabó, Tamás; Talyzin, Alexandr V.; Halbig, Christian E.; Eigler, Siegfried (April 2017). "Systematic evaluation of different types of graphene oxide in respect to variations in their in-plane modulus" (PDF). Carbon. 114: 700–705. doi:10.1016/j.carbon.2016.12.065. ISSN 0008-6223.
  13. ^ Boehm, H. -P.; Scholz, W. (1965). "Der "Verpuffungspunkt" des Graphitoxids". Zeitschrift für Anorganische und Allgemeine Chemie. 335 (1–2): 74–79. doi:10.1002/zaac.19653350107.
  14. ^ أ ب You, S.; Luzan, S. M.; Szabó, T. S.; Talyzin, A. V. (2013). "Effect of synthesis method on solvation and exfoliation of graphite oxide". Carbon. 52: 171–180. doi:10.1016/j.carbon.2012.09.018.
  15. ^ Kosynkin, D. V.; Higginbotham, A. L.; Sinitskii, A.; Lomeda, J. R.; Dimiev, A.; Price, B. K.; Tour, J. M. (2009). "Longitudinal unzipping of carbon nanotubes to form graphene nanoribbons". Nature. 458 (7240): 872–876. Bibcode:2009Natur.458..872K. doi:10.1038/nature07872. hdl:10044/1/4321. PMID 19370030. S2CID 2920478.
  16. ^ أ ب Tang, L.; Li, X.; Ji, R.; Teng, K. S.; Tai, G.; Ye, J.; Wei, C.; Lau, S. P. (2012). "Bottom-up synthesis of large-scale graphene oxide nanosheets". Journal of Materials Chemistry. 22 (12): 5676. doi:10.1039/C2JM15944A. hdl:10397/15682.
  17. ^ أ ب ت Schniepp, H. C.; Li, J. L.; McAllister, M. J.; Sai, H.; Herrera-Alonso, M.; Adamson, D. H.; Prud'Homme, R. K.; Car, R.; Saville, D. A.; Aksay, I. A. (2006). "Functionalized Single Graphene Sheets Derived from Splitting Graphite Oxide". The Journal of Physical Chemistry B. 110 (17): 8535–8539. CiteSeerX 10.1.1.504.4994. doi:10.1021/jp060936f. PMID 16640401.
  18. ^ أ ب ت Pandey, D.; Reifenberger, R.; Piner, R. (2008). "Scanning probe microscopy study of exfoliated oxidized graphene sheets". Surface Science. 602 (9): 1607. Bibcode:2008SurSc.602.1607P. doi:10.1016/j.susc.2008.02.025.
  19. ^ Eigler, S.; Dotzer, C.; Hof, F.; Bauer, W.; Hirsch, A. (2013). "Sulfur Species in Graphene Oxide". Chemistry: A European Journal. 19 (29): 9490–6. doi:10.1002/chem.201300387. PMID 23780799.
  20. ^ Feicht, Patrick; Kunz, Daniel A.; Lerf, Anton; Breu, Josef (December 2014). "Facile and scalable one-step production of organically modified graphene oxide by a two-phase extraction". Carbon. 80: 229–234. doi:10.1016/j.carbon.2014.08.061. ISSN 0008-6223.
  21. ^ Lerf, Anton; He, Heyong; Forster, Michael; Klinowski, Jacek (June 1998). "Structure of Graphite Oxide Revisited‖". The Journal of Physical Chemistry B. 102 (23): 4477–4482. doi:10.1021/jp9731821. ISSN 1520-6106.
  22. ^ Szabó,†,‡, Tamás; Berkesi,§, Ottó; Forgó,‖, Péter; Josepovits,⊥, Katalin; Sanakis,✗, Yiannis; and, Dimitris Petridis,✗; Dékány*,†,○, Imre (2006-05-04). "Evolution of Surface Functional Groups in a Series of Progressively Oxidized Graphite Oxides". doi:10.1021/cm060258. {{cite journal}}: Cite journal requires |journal= (help)CS1 maint: multiple names: authors list (link)
  23. ^ Mkhoyan, K. A.; Contryman, A. W.; Silcox, J.; Stewart, D. A.; Eda, G.; Mattevi, C.; Miller, S.; Chhowalla, M. (2009). "Atomic and Electronic Structure of Graphene-Oxide". Nano Letters. 9 (3): 1058–1063. Bibcode:2009NanoL...9.1058M. CiteSeerX 10.1.1.455.5865. doi:10.1021/nl8034256. PMID 19199476.
  24. ^ أ ب Stankovich, S.; Piner, R. D.; Chen, X.; Wu, N.; Nguyen, S. T.; Ruoff, R. S. (2006). "Stable aqueous dispersions of graphitic nanoplatelets via the reduction of exfoliated graphite oxide in the presence of poly(sodium 4-styrenesulfonate)". Journal of Materials Chemistry. 16 (2): 155. doi:10.1039/b512799h.
  25. ^ أ ب Yamada, Y.; Yasuda, H.; Murota, K.; Nakamura, M.; Sodesawa, T.; Sato, S. (2013). "Analysis of heat-treated graphite oxide by X-ray photoelectron spectroscopy". Journal of Materials Science. 48 (23): 8171. Bibcode:2013JMatS..48.8171Y. doi:10.1007/s10853-013-7630-0. S2CID 96586004.
  26. ^ Talyzin, A. V.; Solozhenko, V. L.; Kurakevych, O. O.; Szabó, T. S.; Dékány, I.; Kurnosov, A.; Dmitriev, V. (2008). "Colossal Pressure-Induced Lattice Expansion of Graphite Oxide in the Presence of Water". Angewandte Chemie International Edition. 47 (43): 8268–71. doi:10.1002/anie.200802860. PMID 18814163.
  27. ^ "Graphite oxide exfoliation by heating: exlplosion with fire". YouTube. 2011-02-03. Retrieved 2013-03-18.
  28. ^ أ ب Talyzin, A. V.; Szabó, T. S.; DéKáNy, I.; Langenhorst, F.; Sokolov, P. S.; Solozhenko, V. L. (2009). "Nanocarbons by High-Temperature Decomposition of Graphite Oxide at Various Pressures". The Journal of Physical Chemistry C. 113 (26): 11279. doi:10.1021/jp9016272.
  29. ^ أ ب Talyzin, A. V.; Sundqvist, B.; Szabó, T. S.; DéKáNy, I.; Dmitriev, V. (2009). "Pressure-Induced Insertion of Liquid Alcohols into Graphite Oxide Structure". Journal of the American Chemical Society. 131 (51): 18445–18449. doi:10.1021/ja907492s. PMID 19947629.
  30. ^ You, S.; Luzan, S.; Yu, J.; Sundqvist, B.; Talyzin, A. V. (2012). "Phase Transitions in Graphite Oxide Solvates at Temperatures Near Ambient". The Journal of Physical Chemistry Letters. 3 (7): 812–7. doi:10.1021/jz300162u. PMID 26286402.
  31. ^ You, S.; Sundqvist, B.; Talyzin, A. V. (2013). "Enormous Lattice Expansion of Hummers Graphite Oxide in Alcohols at Low Temperatures". ACS Nano. 7 (2): 1395–1399. doi:10.1021/nn3051105. PMID 23297717.
  32. ^ Kazemi, E (2016-01-15). "Iron oxide functionalized graphene oxide as an efficient sorbent for dispersive micro-solid phase extraction of sulfadiazine followed by spectrophotometric and mode-mismatched thermal lens spectrometric determination". Talanta. 147: 561–568. doi:10.1016/j.talanta.2015.10.033. PMID 26592647.
  33. ^ أ ب ت ث Kumar, Harish V.; Huang, Kevin Y. -S.; Ward, Shawn P.; Adamson, Douglas H. (2017-05-01). "Altering and investigating the surfactant properties of graphene oxide". Journal of Colloid and Interface Science. 493: 365–370. Bibcode:2017JCIS..493..365K. doi:10.1016/j.jcis.2017.01.043. PMID 28126609.
  34. ^ Marcano, Daniela C.; Kosynkin, Dmitry V.; Berlin, Jacob M.; Sinitskii, Alexander; Sun, Zhengzong; Slesarev, Alexander; Alemany, Lawrence B.; Lu, Wei; Tour, James M. (2010-08-24). "Improved Synthesis of Graphene Oxide". ACS Nano. 4 (8): 4806–4814. CiteSeerX 10.1.1.456.3422. doi:10.1021/nn1006368. ISSN 1936-0851. PMID 20731455.
  35. ^ Yamada, Y.; Yasuda, H.; Murota, K.; Nakamura, M.; Sodesawa, T.; Sato, S. (2013). "Analysis of heat-treated graphite oxide by X-ray photoelectron spectroscopy". Journal of Materials Science. 48 (23): 8171. Bibcode:2013JMatS..48.8171Y. doi:10.1007/s10853-013-7630-0. S2CID 96586004.
  36. ^ Kudin, Konstantin N.; Ozbas, Bulent; Schniepp, Hannes C.; Prud'homme, Robert K.; Aksay, Ilhan A.; Car, Roberto (2008-01-01). "Raman Spectra of Graphite Oxide and Functionalized Graphene Sheets". Nano Letters. 8 (1): 36–41. doi:10.1021/nl071822y. ISSN 1530-6984. PMID 18154315.
  37. ^ Wu, Cheng-Ken; Wang, Guo-Jian; Dai, Jin-Feng (2013-05-01). "Controlled functionalization of graphene oxide through surface modification with acetone". Journal of Materials Science. 48 (9): 3436–3442. Bibcode:2013JMatS..48.3436W. doi:10.1007/s10853-012-7131-6. ISSN 0022-2461. S2CID 95458738.
  38. ^ Kim, Jaemyung; Cote, Laura J.; Kim, Franklin; Yuan, Wa; Shull, Kenneth R.; Huang, Jiaxing (2010-06-16). "Graphene Oxide Sheets at Interfaces". Journal of the American Chemical Society. 132 (23): 8180–8186. doi:10.1021/ja102777p. ISSN 0002-7863. PMID 20527938.
  39. ^ أ ب Mouhat, Félix; Coudert, François-Xavier; Bocquet, Marie-Laure (2020-03-26). "Structure and chemistry of graphene oxide in liquid water from first principles". Nature Communications (in الإنجليزية). 11 (1): 1566. arXiv:1911.04987. Bibcode:2020NatCo..11.1566M. doi:10.1038/s41467-020-15381-y. ISSN 2041-1723. PMC 7099009. PMID 32218448.
  40. ^ You, S.; Yu, J.; Sundqvist, B.; Belyaeva, L. A.; Avramenko, N. V.; Korobov, M. V.; Talyzin, A. V. (2013). "Selective Intercalation of Graphite Oxide by Methanol in Water/Methanol Mixtures". The Journal of Physical Chemistry C. 117 (4): 1963. doi:10.1021/jp312756w.
  41. ^ أ ب H.P.Boehm, A.Clauss, U Hoffmann (1960). "Graphite oxide and its membrane properties". J. Chim. Phys. Rev. Gén. Colloïdes. 58 (12): 110–117.{{cite journal}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link)
  42. ^ "Nonlinear optical properties of graphene oxide in nanosecond and picosecond regimes". Zhibo Liu. January 12, 2009. doi:10.1063/1.3068498.
  43. ^ Zheng, Xiaorui; Jia, Baohua; Chen, Xi; Gu, Min (May 7, 2014). "In Situ Third-Order Non-linear Responses During Laser Reduction of Graphene Oxide Thin Films Towards On-Chip Non-linear Photonic Devices". Xiaorui Zheng. 26 (17): 2699–2703. doi:10.1002/adma.201304681. hdl:1959.3/375725. PMID 24639376.
  44. ^ Fakhri, P (2016). "Nonlocal nonlinear optical response of graphene oxide- Au nanoparticles dispersed in different solvents". Journal of Optics. 18 (1): 015502. Bibcode:2016JOpt...18a5502F. doi:10.1088/2040-8978/18/1/015502.
  45. ^ Omidvar, A (2016). "Metal-enhanced fluorescence of graphene oxide by palladium nanoparticles in the blue-green part of the spectrum". Chinese Physics B. 25 (11): 118102. Bibcode:2016ChPhB..25k8102O. doi:10.1088/1674-1056/25/11/118102.
  46. ^ أ ب ت ث ج ح Gómez-Navarro, C.; Weitz, R. T.; Bittner, A. M.; Scolari, M.; Mews, A.; Burghard, M.; Kern, K. (2007). "Electronic Transport Properties of Individual Chemically Reduced Graphene Oxide Sheets". Nano Letters. 7 (11): 3499–3503. Bibcode:2007NanoL...7.3499G. doi:10.1021/nl072090c. PMID 17944526.
  47. ^ Sprinkle, Mike (2009-12-07). "Boehm's 1961 isolation of graphene". Graphene Times. Archived from the original on 2010-10-08.
  48. ^ "Letters to the Editor". APS News. 19 (1). January 2010.
  49. ^ أ ب Cote, L. J.; Cruz-Silva, R.; Huang, J. (2009). "Flash Reduction and Patterning of Graphite Oxide and Its Polymer Composite". Journal of the American Chemical Society. 131 (31): 11027–11032. CiteSeerX 10.1.1.621.9038. doi:10.1021/ja902348k. PMID 19601624.
  50. ^ Eigler, S.; Grimm, S.; Enzelberger-Heim, M.; Müller, P.; Hirsch, A. (2013). "Graphene oxide: Efficiency of reducing agents". Chemical Communications. 49 (67): 7391–7393. doi:10.1039/C3CC43612H. PMID 23860424.
  51. ^ GóMez-Navarro, C.; Weitz, R. T.; Bittner, A. M.; Scolari, M.; Mews, A.; Burghard, M.; Kern, K. (2009). "Electronic Transport Properties of Individual Chemically Reduced Graphene Oxide Sheets". Nano Letters. 9 (5): 2206. Bibcode:2009NanoL...9.2206G. doi:10.1021/nl901209z.
  52. ^ Eda, G.; Ball, J.; Mattevi, C.; Acik, M.; Artiglia, L.; Granozzi, G.; Chabal, Y.; Anthopoulos, T. D.; Chhowalla, M. (2011). "Partially oxidized graphene as a precursor to graphene". Journal of Materials Chemistry. 21 (30): 11217. doi:10.1039/C1JM11266J. S2CID 15486130.
  53. ^ Eigler, S.; Enzelberger-Heim, M.; Grimm, S.; Hofmann, P.; Kroener, W.; Geworski, A.; Dotzer, C.; Röckert, M.; Xiao, J.; Papp, C.; Lytken, O.; Steinrück, H. P.; Müller, P.; Hirsch, A. (2013). "Wet Chemical Synthesis of Graphene". Advanced Materials. 25 (26): 3583–3587. doi:10.1002/adma.201300155. PMID 23703794.
  54. ^ Schniepp, H. C.; Li, J.-L.; McAllister, M. J.; Sai, H.; Herrera-Alonso, M.; Adamson, D. H.; Aksay, I. A. (2006). "Functionalized single graphene sheets derived from splitting graphite oxide". The Journal of Physical Chemistry B. 110 (17): 8535–9. CiteSeerX 10.1.1.504.4994. doi:10.1021/jp060936f. PMID 16640401.
  55. ^ El-Kady, M. F.; Strong, V.; Dubin, S.; Kaner, R. B. (2012). "Laser Scribing of High-Performance and Flexible Graphene-Based Electrochemical Capacitors". Science. 335 (6074): 1326–1330. Bibcode:2012Sci...335.1326E. doi:10.1126/science.1216744. PMID 22422977. S2CID 18958488.
  56. ^ Lehner, Benjamin A. E.; Schmieden, Dominik T.; Meyer, Anne S. (22 February 2017). "A Straightforward Approach for 3D Bacterial Printing". ACS Synth. Biol. 6 (7): 1124–1130. doi:10.1021/acssynbio.6b00395. PMC 5525104. PMID 28225616.
  57. ^ E.S.Bober (1970). "Final report on reverse osmosis membranes containing graphitic oxide". U.S. Dept. Of the Interior: 116 pages.
  58. ^ Gao, W.; Majumder, M.; Alemany, L. B.; Narayanan, T. N.; Ibarra, M. A.; Pradhan, B. K.; Ajayan, P. M. (2011). "Engineered Graphite Oxide Materials for Application in Water Purification". ACS Applied Materials & Interfaces. 3 (6): 1821–6. doi:10.1021/am200300u. PMID 21568266.
  59. ^ أ ب "Can Graphene Oxide Filters Unlock Our Most Abundant Water Source?". Singularity Hub. 2014-03-11. Retrieved 2014-03-13.
    Joshi, R. K.; Carbone, P.; Wang, F. C.; Kravets, V. G.; Su, Y.; Grigorieva, I. V.; Wu, H. A.; Geim, A. K.; Nair, R. R. (2014). "Precise and Ultrafast Molecular Sieving Through Graphene Oxide Membranes". Science. 343 (6172): 752–4. arXiv:1401.3134. Bibcode:2014Sci...343..752J. doi:10.1126/science.1245711. PMID 24531966. S2CID 13154836.
  60. ^ Alexander, David (February 20, 2015). "Lockheed testing nanotech filters for U.S. oil industry wastewater". Reuters. Retrieved April 2015. {{cite news}}: Check date values in: |access-date= (help)
  61. ^ Joshi, R. K.; Carbone, P.; Wang, F. C.; Kravets, V. G.; Su, Y.; Grigorieva, I. V.; Wu, H. A.; Geim, A. K.; Nair, R. R. (2014). "New multilayer graphene structure allows 'ultraprecise,' 'ultrafast' water filtering". Science. 343 (6172): 752–754. arXiv:1401.3134. Bibcode:2014Sci...343..752J. doi:10.1126/science.1245711. PMID 24531966. S2CID 13154836. Retrieved 2014-03-13.
  62. ^ "Selective nanopores in graphene dramatically improve desalination and purification". KurzweilAI. Retrieved 2014-04-05.
    o’Hern, S. C.; Boutilier, M. S. H.; Idrobo, J. C.; Song, Y.; Kong, J.; Laoui, T.; Atieh, M.; Karnik, R. (2014). "Selective Ionic Transport through Tunable Subnanometer Pores in Single-Layer Graphene Membranes" (PDF). Nano Letters. 14 (3): 1234–41. Bibcode:2014NanoL..14.1234O. doi:10.1021/nl404118f. hdl:1721.1/99472. PMID 24490698.
  63. ^ PÚBLICO. "Chá de grafeno extrai metais pesados da água". PÚBLICO.
  64. ^ أ ب Majcher, Kristin (June 18, 2015). "Graphene Desalination Update". Technology Review. Retrieved 2015-09-26.
  65. ^ Jeffrey, Colin (July 27, 2016). "Graphene-based sheets make dirty water drinkable simply and cheaply". newatlas.com. Retrieved 2017-04-30.
  66. ^ "A new impermeable form of graphene oxide could be the ultimate protective coating". Kurzweil. September 19, 2014. Retrieved October 4, 2014.
  67. ^ He, S.; Song, B.; Li, D.; Zhu, C.; Qi, W.; Wen, Y.; Wang, L.; Song, S.; Fang, H.; Fan, C. (2010). "A Graphene Nanoprobe for Rapid, Sensitive, and Multicolor Fluorescent DNA Analysis". Advanced Functional Materials. 20 (3): 453. doi:10.1002/adfm.200901639.
  68. ^ "Reduction dependent wetting properties of graphene oxide". Carbon. 77: 473–480. 2014. doi:10.1016/j.carbon.2014.05.052. {{cite journal}}: Cite uses deprecated parameter |authors= (help)
  69. ^ "Use of Optical Contrast To Estimate the Degree of Reduction of Graphene Oxide". The Journal of Physical Chemistry C. 117 (1): 620–625. 2013. doi:10.1021/jp3069738. {{cite journal}}: Cite uses deprecated parameter |authors= (help)
  70. ^ Coxworth, Ben (August 27, 2012). "Graphene paper anodes pave way for faster charging Li-ion batteries". www.gizmag.com. Retrieved 2015-09-26.
  71. ^ David, Lamuel; Singh, Gurpreet (2014-12-11). "Reduced Graphene Oxide Paper Electrode: Opposing Effect of Thermal Annealing on Li and Na Cyclability". The Journal of Physical Chemistry C. 118 (49): 28401–28408. doi:10.1021/jp5080847. ISSN 1932-7447.
  72. ^ "Research aims to improve rechargeable batteries by focusing on graphene oxide paper".
  73. ^ "Flexible paper electrodes with ultra-high loading for lithium-sulfur batteries". October 20, 2014.
  74. ^ Li, Fen (September 2015). "Graphene oxide: A promising nanomaterial for energy and environmental applications". Nano Energy. 16: 488–515. doi:10.1016/j.nanoen.2015.07.014.
  75. ^ De La Fuente, Jesus (September 2018). "Reduced Graphene Oxide - What Is It? How Is It Created?". www.graphenea.com. Retrieved 2018-11-16.
  76. ^ Jung, Inhwa (November 1, 2008). "Tunable Electrical Conductivity of Individual Graphene Oxide Sheets Reduced at "Low" Temperatures". Nano Letters. 8 (12): 4283–4287. Bibcode:2008NanoL...8.4283J. doi:10.1021/nl8019938. PMID 19367929.
  77. ^ Pei, Songfeng (December 2010). "Direct reduction of graphene oxide films into highly conductive and flexible graphene films by hydrohalic acids". Carbon. 48 (15): 4466–4474. doi:10.1016/j.carbon.2010.08.006.
  78. ^ "Highly efficient and ultra-broadband graphene oxide ultrathin lenses with three-dimensional subwavelength focusing". Xiaorui Zheng. September 22, 2015. Retrieved August 20, 2015.
  79. ^ Ou, Lingling; Song, Bin; Liang, Huimin; Liu, Jia; Feng, Xiaoli; Deng, Bin; Sun, Ting; Shao, Longquan (2016-10-31). "Toxicity of graphene-family nanoparticles: a general review of the origins and mechanisms". Particle and Fibre Toxicology. 13 (1): 57. doi:10.1186/s12989-016-0168-y. ISSN 1743-8977.{{cite journal}}: CS1 maint: unflagged free DOI (link) قالب:CC-notice
  80. ^ "Scientific Publications by FDA Staff". www.accessdata.fda.gov. Retrieved 2021-07-07.
تمّ الاسترجاع من "https://www.marefa.org/w/index.php?title=أكسيد_الگرافيت&oldid=2343619"