PL227754B1 - Sposób otrzymywania modyfikowanych płatków grafenu oraz modyfikowane powierzchniowo płatki grafenu - Google Patents

Sposób otrzymywania modyfikowanych płatków grafenu oraz modyfikowane powierzchniowo płatki grafenu Download PDF

Info

Publication number
PL227754B1
PL227754B1 PL411404A PL41140415A PL227754B1 PL 227754 B1 PL227754 B1 PL 227754B1 PL 411404 A PL411404 A PL 411404A PL 41140415 A PL41140415 A PL 41140415A PL 227754 B1 PL227754 B1 PL 227754B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
graphene
noble metal
flakes
carbon atoms
graphene flakes
Prior art date
Application number
PL411404A
Other languages
English (en)
Other versions
PL411404A1 (pl
Inventor
Joanna Jureczko
Antoni KUNICKI
Antoni Kunicki
Agnieszka Jastrzębska
Andrzej OLSZYNA
Andrzej Olszyna
Original Assignee
Politechnika Warszawska
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Politechnika Warszawska filed Critical Politechnika Warszawska
Priority to PL411404A priority Critical patent/PL227754B1/pl
Publication of PL411404A1 publication Critical patent/PL411404A1/pl
Publication of PL227754B1 publication Critical patent/PL227754B1/pl

Links

Landscapes

  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia są płatki grafenu modyfikowane powierzchniowo nanocząstkami kompozytowymi tlenek glinu-metal szlachetny. Sposób otrzymywania modyfikowanych płatków grafenu polega na tym, że do płatków grafenu lub tlenku grafenu zdyspergowanych w rozpuszczalniku organicznym wybranym z grupy węglowodory alifatyczne zawierające od 3 do 9 atomów węgla, lub w wypadku stosowania alkoksylowej pochodnej glinu również alkohole zwierające od 1 do 6 atomów węgla, wprowadza się organiczny związek glinu o wzorze ogólnym AIR3 i/lub AI(OR)3, w którym R oznacza podstawnik alkilowy zawierający od 1 do 9 atomów węgla oraz związek metalu szlachetnego o wzorze ogólnym MeRx, w którym R oznacza podstawnik organiczny zawierający od 1 do 30 atomów węgla lub podstawnik nieorganiczny grupy V, VI, VII (węglany, wodorotlenki, chlorki, siarczki, fluorki, jodki, azotany, tiocyjaniany) lub mieszaninę tych związków, a następnie miesza się dalej w obecności suchego lub wilgotnego powietrza, usuwa się rozpuszczalnik. Pozostałość po wysuszeniu poddaje się rozkładowi termicznemu w obecności powietrza, w temperaturze od 200 do 700°C przy czym stężenie związku lub związków glinu w rozpuszczalniku organicznym zawiera się w przedziale od 0,001 do 10 mol/l, a stężenie związku metalu szlachetnego w rozpuszczalniku organicznym zawiera się w przedziale od 0,001 do 10 mol/l.

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymywania modyfikowanych płatków grafenu oraz modyfikowane powierzchniowo płatki grafenu do zastosowań w szeroko rozumianej filtracji i katalizie.
Produkty o nanometrycznych rozmiarach cząstek, tj. takich, w których jeden z wymiarów jest mniejszy lub równy 100 nm, nabierają coraz większego znaczenia w wielu obszarach techniki. Od czasów pionierskiej pracy Novoselova nad grafenem opisującej nowego członka rodziny materiałów węglowych [K. S. Novoselov, A. K. Geim, S. V. Morozov, D. Jiang, Y. Zhang, S. V. Dubonos, „Electric field effect in atomically thin carbon films” Sci. 306 (2004) 666], grafen stał się przedmiotem dużego zainteresowania zarówno w obszarze nauki, jak i technologii z uwagi na jego unikatowe właściwości elektryczne, mechaniczne, specyficzny magnetyzm, znakomitą mobilność nośników ładunku oraz wysoką przewodność termiczną [A. C. Neto, A. F. Guinea, N. M. Peres, K. S. Novoselov, A. K. Geim, „The electronic properties of graphene” Rev. Modern Phys. 81 (2009) 109]. Ponadto, charakteryzuje się on bardzo dużą powierzchnią właściwą, dużą przewodnością elektryczną, niespotykaną odpornością na obciążenia, a także umożliwia tworzenie bardzo aktywnych układów katalitycznych. [Y. Zhang, G. Mo, X. Li, W. Zhang, J. Zhang, J. Ye, X. Huang, C. Yu, „A graphene modified anode to improve the performance of microbial fuel cells” J. Power Sources 196 (2011) 5402].
Grafen i wytworzone z jego udziałem materiały mają duży potencjał aplikacyjny i mogą znaleźć zastosowane w wielu technologiach takich jak: superkondensatory, nowej generacji urządzenia elektroniczne, baterie słoneczne, sensory, materiały filtracyjne stosowane w usuwaniu szkodliwych zanieczyszczeń [Y. Li, P. Zhang, Q. Du, X. Peng, T. Liu, Z. Wanga, Y. Xia, W. Zhang, K. Wang, H. Zhu, D. Wu, „Adsorption of fluoride from aqueous solution by graphene” J. Colloid Interface Sci. 363 (2011) 348].
Efektywnym sposobem wytwarzania materiałów kompozytowych na bazie grafenu jest osadzanie na jego powierzchni nanocząstek metali lub ich tlenków, uzyskując materiały charakteryzujące się właściwościami lepszymi od dotychczas stosowanych z uwagi na fakt wykorzystania unikatowych właściwości grafenu [G. Jiang, Z. Lin, C. Chen, L. Zhu, Q. Chang, N. Wang, W. Wei, H. Tang, „TiO2 nanoparticles assembled on graphene oxide nanosheets with high photocatalytic activity for removal of pollutants” Carbon 49 (2011) 2693]. Dobrze rozwinięte już technologie wytwarzania nanocząstek ceramicznych lub metalicznych [V. Singh, D. Joung, L. Zhai, S. Das, S. l. Khondaker, S. Seal, „Graphene based materials: Past, present and future” Progress Mat. Sci. 56 (2011) 1178] stymulowały wiele prac nad ich osadzaniem na powierzchni tlenku grafenu i grafenu celem otrzymania nanokompozytów o właściwościach funkcjonalnych, znacznie przewyższających ich makroskopowe odpowie dniki [G. Jiang, Z. Lin, C. Chen, L. Zhu, Q. Chang, N. Wang, W. Wei, H. Tang, „TiO2 nanoparticles assembled on graphene oxide nanosheets with high photocatalytic activity for removal of pollutants” Carbon 49 (2011) 2693; B. Seger, P. V. Kamat, „Electrocatalytically active graphene-platinum composites, role of 2-D carbon support in PEM fuel cells” J. Phys. Chem. C. 113 (2009) 7990; S. M. Paek, E. J. Yoo, I. Honma, „Enhanced cyclic performance and lithium storage capacity of SnO2/graphene nanoporous electrodes with three-dimensionally delaminated flexible structure” Nano Lett. 9 (2009) 72; D. Wang, D. Choi, J. Li, Z. Yang, Z. Nie, R. Kou, „Self-assembled TiO2-graphene hybrid nanostructures for enhanced Li-ion insertion” ACS Nano 3 (2009) 907].
Opracowano już wiele metod osadzania nanocząstek na powierzchni grafenu. Metody te można ogólnie podzielić na dwie grupy: ex situ i in situ.
Metoda ex situ polega na zmieszaniu wcześniej oddzielnie wytworzonych nanocząstek metali lub ich tlenków oraz zawiesiny grafenu, a następnie oddzieleniu rozpuszczalnika lub jego odparowaniu i wysuszeniu tak otrzymanego kompozytu. Metodą tą osadzano na powierzchni grafenu między innymi nanocząstki: Pt [L-S. Zhang, X-Q. Liang, W-G. Song, Z-Y. Wu, „Identification of the nitrogen species on N-doped graphene layers and Pt/NG composite catalyst for direct methanol fuel cell” Phys. Chem. 12 (2010) 12055], Au [S. Myung, J. Park, H. Lee, K. S. Kim, S. Hong, „Ambipolar memory devices based on reduced graphene oxide and nanoparticles” Adv. Mater. 22 (2010) 2045; T. T. Baby, S. S. J. Aravind, T. Arockiadoss, R. B. Rakhi, S. Ramaprabhu, „Metal decorated graphene nanosheets as immobilization matrix for amperometric glucose biosensor” Sensor Actuat B: Chem. 145 (2010) 71], Pd [R. S. Sundaram, C. Gómez-Navarro, K. Balasubramanian, M. Burghard, K. Kern, „Electrochemical modification of graphene” Adv. Mater. 20 (2008) 3050], SnO2 [S-M. Paek, E. Yoo, I. Honma, „Enhanced cyclic performance and lithium storage capacity of SnO2/graphene nanoporous electrodes with three-dimensionally delaminated flexible structure” Nano Lett. 9 (2008) 72], ZnO [Y. Zhang, H. Li, L.
PL 227 754 B1
Pan, T. Lu, Z. Sun, „Capacitive behavior of graphene-ZnO composite film for supercapacitors” J. Electroanal Chem. 634 (2009) 68].
Metoda in situ polega na wprowadzeniu do wodnej zawiesiny tlenku grafenu prekursorów nanocząstek w postaci soli metali, takich jak np. HAuCl4, K2PtCl4, K2PdCl4, czy AgNO3 [V. Singh, D. Joung, L. Zhai, S. Das, S. l. Khondaker, S. Seal, „Graphene based materials: Past, present and future” Progress Mat. Sci. 56 (2011) 1178] otrzymując początkowo kompozyt tlenek grafenu/precursor, a następnie prowadzi się redukcję kompozytu do grafen/nanocząstki metalu lub jego tlenków stosując np. m onohydrat hydrazyny, borowodorek sodu [V. Singh, D. Joung, L. Zhai, S. Das, S. l. Khondaker, S. Seal, „Graphene based materials: Past, present and future” Progress Mat. Sci. 56 (2011) 1178] lub stosuje się metodę redukcji fotokatalitycznej wspomaganej promieniowaniem UV [G. Williams, B. Seger, P. V. Kamat, „TiO2-graphene nanocomposites. UV-assisted photocatalytic reduction of graphene oxide” ACS Nano 2 (2008) 1487; B. Li, X. Zhang, X. Li, L. Wang, R. Han, B. Liu, „Photo-assisted preparation and patterning of large-area reduced graphene oxide-TiO2 conductive thin film” Chem. Commun. 46 (2010) 3499].
Techniki in situ wykorzystano do osadzania na powierzchni grafenu nanocząstek metali: Sn [G. Wang, B. Wang, X. Wang, J. Park, S. Dou, H. Ahn, K. Kim, „Sn/graphene nanocomposite with 3D architecture for enhanced reversible lithium storage in lithium ion batteries” J. Mater. Chem. 19 (2009) 8378], Au [B-S. Kong, J. Geng, H-T. Jung, „Layer-by-layer assembly of graphene and gold nanoparticles by vacuum filtration and spontaneous reduction of gold ions” Chem. Commun. (2009) 2174], Pt [C. Xu, X. Wang, J. Zhu, „Graphene metal particle nanocomposites” J. Phys. Chem. C. 112 (2008) 19841] i Pd [C. Xu, X. Wang, J. Zhu, „Graphene metal particle nanocomposites” J. Phys. Chem. C. 112 (2008) 19841], Ag [X. Zhou, X. Huang, X. Qi, S. Wu, C. Xue, F. Y .C. Boey „In situ synthesis of metal nanoparticles on single-layer graphene oxide and reduced graphene oxide surfaces” J. Phys. Chem. C. 113 (2009) 10842], Pt [C. Xu, X. Wang, J. Zhu, „Graphene metal particle nanocomposites” J. Phys. Chem. C. 112 (2008) 19841]), tlenków metali: Fe3O4 [M. A. Rafiee, J. Rafiee, I. Srivastava, Z. Wang, H. Song, Z. Z. Yu, „Fracture and fatigue in graphene nanocomposites” Small 6 (2010) 179; X. Yang, X. Zhang, Y. Ma, Y. Huang, Y. Wang, Y. Chen, „Superparamagnetic graphene oxide-Fe3O4 nanoparticles hybrid for controlled targeted drug carriers” J. Mater. Chem. 19 (2009) 2710], TiO2 [Y. Liang, H. Wang, H. S. Casalongue, Z. Chen, H. Dai, „TiO2 nanocrystals grown on graphene as advanced photocatalytic hybrid materials” Nano Res. 3 (2010) 701; S. Yang, X. Feng, S. Ivanovici, K. Mullen, „Fabrication of graphene-encapsulated oxide nanoparticles: towards highperformance anode materials for lithium storage” Angew Chem. Int. Ed. 49 (2010) 8408], SnO2 [L. Fenghua, „One-step synthesis of graphene/SnO2 nanocomposites and its application in electrochemical supercapacitors” Nanotech. 20 (2009) 455602], Co3O4 [C. Xu, X. Wang, J. Zhu, X. Yang, L. Lu, „Deposition of Co3O4 nanoparticles onto exfoliated graphite oxide sheets” J. Mater. Chem. 18 (2008) 5625; S. Yang, X. Feng, S. Ivanovici, K. Mullen, „Fabrication of graphene-encapsulated oxide nanoparticles: towards hig performance anode materials for lithium storage” Angew Chem. Int. Ed. 49 (2010) 8408], MmO4 [H. Wang, L-F Cui, Y. Yang, H. S. Casalongue, J. T. Robinson, Y. Liang, „Mn3o4 graphene hybrid as a high-capacity anode material for lithium ion batteries” J. Am. Che.m Soc. 132 (2010) 13978], ZnO [J. O. Hwang, D. H. Lee, J. Y. Kim, T. H. Han, B. H. Kim, M. Park, „Vertical ZnO nanowires/graphene hybrids for transparent and flexible field emission” J. Mater. Chem. 21 (2011) 3432], RuO2 [Z-S. Wu, D-W. Wang, W. Ren, J. Zhao, G. Zhou, F. Li, „Anchoring hydrous RuO2 on graphene sheets for high-performance electrochemical capacitors” Adv. Funct. Mater. 20 (2010) 3595] CdS [H. Chang, X. Lv, H. Zhang, J. Li, „Quantum dots sensitized graphene: in situ growth and application in photoelectrochemical cells” Electrochem. Commun. 12 (2010) 483], CdSe [X. Geng, L. Niu, Z. Xing, R. Song, G. Liu, M. Sun, „Aqueousprocessable noncovalent chemically converted graphene - quantum dot composites for flexible and transparent optoelectronic films” Adv. Mater. 22 (2010) 638], CdTe [H. Dong, W. Gao, F. Yan, H. Ji, H. Ju, „Fluorescence resonance energy transfer between quantum dots and graphene oxide for sensing biomolecules” Anal. Chem. 82 (2010) 5511]). Siarczek, selenek i telurek kadmu na bazie grafenu dały materiały półprzewodnikowe, o doskonałych parametrach.
Obok dobrze już rozwiniętych metod ex situ oraz in situ, w ostatnim czasie pojawiły się także pierwsze doniesienia o wykorzystaniu reakcji zol-żel do osadzania tlenków na powierzchni grafenu.
Jak dotąd metodą zol-żel wytworzono nanokompozytowe cienkie warstwy w układzie grafen/SiO2 [S.
Watcharotone, D. A. Dikin, S. Stankovich, R. Piner, I. Jung, G. H. B. Dommett, „Graphene-silica composite thin films as transparent conductors” Nano Lett. 7 (2007) 1888]. Metoda polegała na przepro4
PL 227 754 B1 wadzeniu hydrolizy prekursora SiO2 (tetrametylosilan) w wodnej zawiesinie tlenku grafenu. Na wytworzony film działano następnie parami hydrazyny otrzymując film kompozytowy z układu grafen/SiO2.
Należy zaznaczyć, że w wytworzonych metodą ex situ kompozytach, nanocząstki metalu lub tlenku metalu osadzane są na powierzchni grafenu wykorzystując słabe oddziaływania elektrostatyczne lub van der Waisa. Te słabe oddziaływania nie zapobiegają niekorzystnemu zjawisku jakim jest mechaniczne usuwanie nanocząstek z powierzchni grafenu [V. Singh, D. Joung, L. Zhai, S. Das, S. l. Khondaker, S. Seal, „Graphene based materials: Past, present and future” Progress Mat. Sci. 56 (2011) 1178].
W metodzie in situ nanocząstki osadzane są na powierzchni tlenku grafenu z wykorzystaniem oddziaływań kowalencyjnych, co daje ich silne związanie z podłożem [V. Singh, D. Joung, L. Zhai,
S. Das, S. l. Khondaker, S. Seal, „Graphene based materials: Past, present and future” Progress Mat. Sci. 56 (2011) 1178]. W tworzeniu tych silnych połączeń wykorzystywane są reaktywne tlenowe grupy funkcyjne znajdujące się na powierzchni tlenku grafenu takie jak np.: karboksylowa (O=C-OH), hydroksylowa (C-OH), ketonowa (C=O), epoksydowa (C-O-C), itp. biorące udział w tworzeniu wiązań kowalencyjnych pomiędzy grafenem a osadzanymi na jego powierzchni nanocząstkami [H. Wang, J.
T. Robinson, G. Diankov, H. Dai „Nanocrystal growth on graphene with various degrees of oxidation” J. Am. Chem. Soc. 132 (2010) 3270; Y. Liang, H. Wang, H. S. Casalongue, Z. Chen, H. Dai, „TiO2 nanocrystals grown on graphene as advanced photocatalytic hybrid materials” Nano Res. 3 (2010) 701].
W osadzaniu nanocząstek na powierzchni grafenu metodą in situ, bardzo istotną rolę odgrywa rozpuszczalnik. Grafen, w odróżnieniu od tlenku grafenu charakteryzuje się silną hydrofobowością ze względu na brak tlenowych grup funkcyjnych na jego powierzchni, co uniemożliwia wytworzenie jego dobrej dyspersji w wodzie. W procesie wytwarzania kompozytów na bazie grafenu dodawane do układu prekursory nanocząstek metali lub ich tlenków wymagają natomiast zastosowania wody, w której ulegają roztworzeniu. Stosuje się więc wodne dyspersje tlenku grafenu, a następnie po etapie os adzania nanocząstek cząstek prowadzi się jego redukcję do grafenu nazywanego niekiedy zredukowanym tlenkiem grafenu [S. M. Paek, E. J. Yoo, I. Honma, „Enhanced cyclic performance and lithium storage capacity of SnO2/graphene nanoporous electrodes with three-dimensionally delaminated flexible structure” Nano Lett. 9 (2009) 72; D. Wang, D. Choi, J. Li, Z. Yang, Z. Nie, R. Kou, „Selfassembled TiO2-graphene hybrid nanostructures for enhanced Li-ion insertion” ACS Nano 3 (2009) 907].
Niedogodnością opisanych wyżej metod in situ otrzymywania płatków grafenu modyfikowanych nanocząstkami jest fakt, że procesy osadzania nanocząstek na powierzchni zredukowanego tlenku grafenu wymagają zastosowania niekorzystnie wody jako rozpuszczalnika procesu, a więc dotyczą głównie tak zwanych metod mokrych. Wynikiem zastosowania wody jako rozpuszczalnika jest powstawanie dużej ilości produktów niepożądanych, stanowiących obciążenie dla środowiska i wpływ ających niekorzystnie na jakość produktów pożądanych. Otrzymane produkty finalne pozostają zani eczyszczone reagentami oraz produktami ubocznymi procesu. Ponadto, metody te charakteryzują się również dużym stopniem skomplikowania technologii poprzez konieczność stosowania rozbudowanej aparatury i sprzętu. Należy również zaznaczyć, że przy użyciu wyżej opisanych metod, nanocząstki osadzane są na powierzchni grafenu bardzo nierównomiernie i nie pokrywają jej całkowicie. Często spotyka się też problem dużej aglomeracji produktu końcowego w wyniku zlepiania płatków grafenu poprzez substraty biorące udział w reakcji. Otrzymywany produkt końcowy nie przypomina pojedynczych płatków grafenu pokrytych nanocząstkami ceramiki lub metali a jedynie stanowi duże aglomeraty, uniemożliwiające zaobserwowanie pojedynczych płatków grafenu (stanowiących podłoże dla nanocząstek).
Dotychczas nie znany jest tlenek grafenu modyfikowany powierzchniowo nanocząstkami kompozytowymi tlenek glinu - metal szlachetny.
Przedmiotem wynalazku są płatki grafenu modyfikowane powierzchniowo nanocząstkami kompozytowymi tlenek glinu - metal szlachetny.
Sposób otrzymywania modyfikowanych płatków grafenu według wynalazku charakteryzuje się tym, że do zdyspergowanych w rozpuszczalniku organicznym płatków grafenu lub tlenku grafenu wprowadza się organiczny związek glinu o wzorze ogólnym AIR3 i/lub AI(OR)3, w którym R oznacza alkil zawierający od 1 do 9 atomów węgla oraz dodaje się związek metalu szlachetnego o wzorze ogólnym MeRx, w którym R oznacza atom fluorowca lub MeRx oznacza acetonian lub mleczan metalu szlachetnego, a x zależy od wartościowości kationów i anionów, a następnie miesza się dalej w obecPL 227 754 B1 ności suchego lub wilgotnego powietrza, usuwa się rozpuszczalnik, a pozostałość po wysuszeniu poddaje się rozkładowi termicznemu w obecności powietrza, w temperaturze od 200 do 700°C. Jako rozpuszczalnik stosuje się węglowodory alifatyczne zawierające od 5 do 9 atomów węgla, korzystnie heksan lub w wypadku stosowania alkoksylowej pochodnej glinu również alkohole zawierające od 1 do 6 atomów węgla, korzystnie alkohol izopropylowy. Stężenie związku lub związków glinu w rozpuszczalniku organicznym zawiera się w przedziale od 0,001 do 10 mol/l. Stężenie związku metalu szl achetnego w rozpuszczalniku organicznym zawiera się w przedziale od 0,001 do 10 mol/l. Podstawnik zastosowany w związku metalu szlachetnego jest jedynie donorem metalu i nie ma wpływu na końcowy efekt.
Zmodyfikowane płatki grafenu otrzymane opisaną metodą nie stanowią aglomeratów. Otrzym ywany produkt końcowy, obserwowany przy użyciu skaningowego mikroskopu elektronowego (SEM) przy powiększeniu poniżej 1000 razy przypomina produkt wyjściowy tj. pojedyncze płatki grafenu. Jednak obserwowany przy powiększeniu ponad 5000 razy, ujawnia nanocząstki kompozytowe tlenek glinu-metal szlachetny, pokrywające powierzchnię płatków grafenu.
Wyniki badań potwierdzających obecność nanocząstek kompozytowych na powierzchni grafenu przedstawiono na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia wyniki analizy X-Ray Photoelectron Spectroscopy (XPS) modyfikowanych płatków grafenu, potwierdzające obecność na jego powierzchni nan ocząstek Al2O3-Ag (a), Al2O3-Pd (b) i AI2O3-Au (c), a fig. 2 przedstawia przykładowe zdjęcia SEM płatków grafenu (a) oraz płatków grafenu modyfikowanych nanocząstkami kompozytowymi Al2O3-Ag (b) , Al2O3-Pd (c) i AI2O3-AU (d).
Prowadząc proces według wynalazku, otrzymuje się modyfikowane płatki grafenu. Średnia wielkość cząstek kompozytowych znajdujących się na powierzchni płatków grafenu zawarta jest w granicach 10-200 nm i zależy od warunków prowadzenia procesu. Zmodyfikowane płatki grafenu otrzymane opisaną metodą nie stanowią aglomeratów. Otrzymywany produkt końcowy, obserwowany przy użyciu skaningowego mikroskopu elektronowego (SEM) przy powiększeniu poniżej 1000 razy przypomina produkt wyjściowy tj. pojedyncze płatki grafenu. Jednak obserwowany przy powiększeniu ponad 5000 razy, ujawnia nanocząstki kompozytowe Al2O3-metal szlachetny, pokrywające powierzchnię płatków grafenu.
Metoda według wynalazku nie jest metodą mokrą, co rozwiązuje problem odpadów procesowych. Nanocząstki kompozytowe tlenek glinu-metal szlachetny charakteryzują się silnym związaniem z powierzchnią grafenu i dobrą dyspersją. Powierzchnia grafenu jest natomiast całkowicie pokryta nanocząstkami kompozytowymi tlenek glinu-metal szlachetny. Dodatkowo, jedynym niepożądanym produktem procesu jest dwutlenek węgla.
Istota wynalazku objaśniona jest w przykładach wykonania.
P r z y k ł a d 1
Do reaktora wypełnionego gazem obojętnym o pojemności 1000 ml zaopatrzonego w mieszadło magnetyczne wprowadzono 500 ml osuszonego heksanu, a następnie dodano 0,05 g płatków grafenu. Następnie, mieszaninę mieszano 15 min. Po tym czasie wprowadzono 1 ml trietyloglinu, 0,01 g triizopropoksy glinu oraz 0,01 g chlorku złota (III). Następnie, mieszaninę mieszano 15 min. Kolejnym etapem procesu było odparowanie rozpuszczalnika otrzymując prekursor w postaci ciemnobrązowego proszku, który ogrzewano w atmosferze powietrza w temperaturze 300°C przez 2 godziny. Otrzymano nanokompozyt w postaci czarnego proszku stanowiący płatki grafenu zmodyfikowane nanocząstkami AI2O3-Au o średniej wielkości ziarna 52 nm.
P r z y k ł a d 2
Do reaktora wypełnionego gazem obojętnym o pojemności 1000 ml zaopatrzonego w mieszadło magnetyczne wprowadzono 500 ml osuszonego heksanu, a następnie dodano 0,05 g płatków grafenu. Następnie, mieszaninę mieszano 15 min. Po tym czasie wprowadzono 1 ml trietyloglinu, 0,01 g triizopropoksy glinu oraz 0,01 g acetonianu palladu. Następnie, mieszaninę mieszano 15 min. Kolejnym etapem procesu było odparowanie rozpuszczalnika otrzymując prekursor w postaci ciemnobrązowego proszku, który ogrzewano w atmosferze powietrza w temperaturze 300°C przez 2 godziny. Otrzymano nanokompozyt w postaci czarnego proszku stanowiący płatki grafenu zmodyfikowane nanocząstkami Al2O3-Pd o średniej wielkości ziarna 59 nm.
P r z y k ł a d 3
Do reaktora wypełnionego gazem obojętnym o pojemności 1000 ml zaopatrzonego w mieszadło magnetyczne wprowadzono 500 ml osuszonego heksanu, a następnie dodano 0,05 g płatków grafenu. Następnie, mieszaninę mieszano 15 min. Po tym czasie wprowadzono 1 ml trietyloglinu, 0,01 g
PL 227 754 B1 triizopropoksy glinu oraz 0,005 g mleczanu srebra. Następnie, mieszaninę mieszano 15 min. Kolejnym etapem procesu było odparowanie rozpuszczalnika otrzymując prekursor w postaci ciemnobrązowego proszku, który ogrzewano w atmosferze powietrza w temperaturze 300°C przez 2 godziny. Otrzymano nanokompozyt w postaci czarnego proszku stanowiący płatki grafenu zmodyfikowane nanocząstkami Al2O3-Ag o średniej wielkości ziarna 62 nm.
PL 227 754 B1
P r z y k ł a d 4
Do reaktora wypełnionego gazem obojętnym o pojemności 1000 ml zaopatrzonego w mieszadło magnetyczne wprowadzono 500 ml osuszonego heksanu, a następnie dodano 0,05 g płatków grafenu. Następnie, mieszaninę mieszano 5 min. Po tym czasie dodano 0,01 ml trietyloglinu oraz 0,01 g acetonianu palladu. Następnie, mieszaninę mieszano 15 min. Kolejnym etapem procesu było odparowanie rozpuszczalnika otrzymując prekursor w postaci ciemno-szarego proszku, który ogrzewano w atmosferze powietrza w temperaturze 300°C przez 2 godziny. Otrzymano nanokompozyt w postaci czarnego proszku stanowiący płatki grafenu zmodyfikowane nanocząstkami Al2O3-Pd o średniej wielkości ziarna 62 nm.
P r z y k ł a d 5
Do reaktora wypełnionego gazem obojętnym o pojemności 1000 ml zaopatrzonego w mieszadło magnetyczne wprowadzono 500 ml osuszonego heksanu, a następnie dodano 0,05 g płatków grafenu. Następnie, mieszaninę mieszano 5 min. Po tym czasie dodano 0,01 ml trietyloglinu oraz 0,02 g chlorku złota (III). Następnie, mieszaninę mieszano 15 min. Kolejnym etapem procesu było odparowanie rozpuszczalnika otrzymując prekursor w postaci ciemnoszarego proszku, który ogrzewano w atmosferze powietrza w temperaturze 300°C przez 2 godziny. Otrzymano nanokompozyt w postaci czarnego proszku stanowiący płatki grafenu zmodyfikowane nanocząstkami Al2O3-AU o średniej wielkości ziarna 49 nm.
P r z y k ł a d 6
Do reaktora o pojemności 1000 ml zaopatrzonego w mieszadło wprowadzono 500 ml osuszonego izopropanolu, a następnie dodano 0,05 g płatków tlenku grafenu. Następnie, mieszaninę mieszano 15 min. Po tym czasie do mieszaniny wprowadzono 0,05 g triizopropoksy glinu oraz 0,005 g mleczanu srebra. Następnie, mieszaninę mieszano 5 min. Kolejnym etapem procesu było odparowanie rozpuszczalnika otrzymując prekursor w postaci ciemnobrunatnego proszku, który ogrzewano w atmosferze powietrza w temperaturze 500°C przez 3 godziny. Otrzymano nanokompozyt w postaci czarnego proszku stanowiący płatki grafenu zmodyfikowane nanocząstkami Al2O33-Ag o średniej wielkości ziarna 76 nm.
P r z y k ł a d 7
Do reaktora o pojemności 1000 ml zaopatrzonego w mieszadło wprowadzono 300 ml osuszonego izopropanolu, a następnie dodano 0,05 g płatków tlenku grafenu. Następnie, mieszaninę mieszano 20 min. Po tym czasie dodano 0,06 g triizopropoksy glin oraz 0,02 g chlorku złota (III). Nastę pnie, mieszaninę mieszano 10 min. Kolejnym etapem procesu było odparowanie rozpuszczalnika otrzymując prekursor w postaci ciemno-szarego proszku, który ogrzewano w atmosferze powietrza w temperaturze 300°C przez 2 godziny. Otrzymano nanokompozyt w postaci czarnego proszku stan owiący płatki grafenu zmodyfikowane nanocząstkami Al2O3-AU o średniej wielkości ziarna 34 nm.
P r z y k ł a d 8
Do reaktora o pojemności 1000 ml zaopatrzonego w mieszadło magnetyczne wprowadzono 700 ml osuszonego heksanu, a następnie dodano 0,05 g płatków tlenku grafenu. Następnie, mieszaninę mieszano 5 min. Po tym czasie wprowadzono 0,05 g triizopropoksy glinu oraz 0,02 g acetonianu palladu. Następnie, mieszaninę mieszano 20 min. Kolejnym etapem procesu było odparowanie rozpus zczalnika otrzymując prekursor w postaci ciemno-szarego proszku, który ogrzewano w atmosferze powietrza w temperaturze 500°C przez 2 godziny. Otrzymano nanokompozyt w postaci czarnego proszku stanowiący płatki grafenu zmodyfikowane nanocząstkami Al2O3-Pd o średniej wielkości ziarna 123 nm.
P r z y k ł a d 9
Do reaktora wypełnionego gazem obojętnym o pojemności 1000 ml zaopatrzonego w mieszadło magnetyczne wprowadzono 500 ml osuszonego heksanu, a następnie dodano 0,05 g płatków grafenu. Następnie, mieszaninę mieszano 30 min. Po tym czasie wprowadzono 0,01 ml trietyloglinu oraz 0,01 g triizopropoksy glinu. Następnie, dodano 0,01 g mleczanu srebra. Następnie, mieszano 30 min. Kolejnym etapem procesu było odparowanie rozpuszczalnika otrzymując prekursor w postaci ciemnobrunatnego proszku, który ogrzewano w atmosferze powietrza w temperaturze 600°C przez 2 godziny. Otrzymano nanokompozyt w postaci czarnego proszku stanowiący płatki grafenu zmodyfikowane nanocząstkami Al2O3-Ag o średniej wielkości ziarna 68 nm.
P r z y k ł a d 10
Do reaktora o pojemności 1000 ml zaopatrzonego w mieszadło magnetyczne wprowadzono 500 ml osuszonego izopropanolu, a następnie dodano 0,07 g płatków tlenku grafenu. Następnie, miesza8
PL 227 754 B1 ninę mieszano 15 min. Po tym czasie wprowadzono 0,02 g triizopropoksy glinu oraz 0,02 g mleczanu srebra. Następnie, mieszaninę mieszano 15 min. Kolejnym etapem procesu było odparowanie rozpuszczalnika otrzymując prekursor w postaci ciemno-szarego proszku, który ogrzewano w atmosferze powietrza w temperaturze 600°C przez 2 godziny. Otrzymano nanokompozyt w postaci czarnego proszku stanowiący płatki grafenu zmodyfikowane nanocząstkami Al2O3-Ag o średniej wielkości ziarna 38 nm.
P r z y k ł a d 11
Do reaktora o pojemności 1000 ml zaopatrzonego w mieszadło magnetyczne wprowadzono 500 ml osuszonego izopropanolu, a następnie dodano 0,02 g płatków tlenku grafenu. Następnie, mieszaninę mieszano 15 min. Po tym czasie wprowadzono 0,02 g triizopropoksy glinu oraz 0,03 g mleczanu srebra. Następnie, mieszaninę mieszano 15 min. Kolejnym etapem procesu było odparowanie rozpuszczalnika otrzymując prekursor w postaci ciemnobrązowego proszku, który ogrzewano w atmosferze powietrza w temperaturze 300°C przez 5 godzin. Otrzymano nanokompozyt w postaci czarnego proszku stanowiący płatki grafenu zmodyfikowane nanocząstkami Al2O33-Ag o średniej wielkości ziarna 50 nm.

Claims (4)

1. Płatki grafenu modyfikowane powierzchniowo nanocząstkami kompozytowymi tlenek glinu metal szlachetny.
2. Sposób otrzymywania modyfikowanych płatków grafenu, znamienny tym, że do płatków grafenu lub tlenku grafenu zdyspergowanych w rozpuszczalniku organicznym wybranym z grupy węglowodory alifatyczne zawierające od 5 do 9 atomów węgla lub w wypadku stosowania alkoksylowej pochodnej glinu również alkohole zawierające od 1 do 6 atomów węgla, wprowadza się organiczny związek glinu o wzorze ogólnym AIR3 i/lub AI(OR)3, w którym R oznacza podstawnik alkilowy zawierający od 1 do 9 atomów węgla oraz dodaje się związek metalu szlachetnego o wzorze ogólnym MeRx w którym R oznacza atom fluorowca lub MeRx oznacza acetonian lub mleczan metalu szlachetnego, a x zależy od wartościowości kationów i anionów, a następnie miesza się dalej w obecności suchego lub wilgotnego powietrza, usuwa się rozpuszczalnik, a pozostałość po wysuszeniu poddaje się rozkładowi termicznemu w obecności powietrza, w temperaturze od 200 do 700°C, przy czym stężenie związku lub związków glinu w rozpuszczalniku organicznym zawiera się w przedziale od 0,001 do 10 mol/l, a stężenie związku metalu szlachetnego w rozpuszczalniku organicznym zawiera się w przedziale od 0,001 do 10 mol/l.
3. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że jako rozpuszczalnik stosuje się heksan.
4. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że jako alkohole stosuje się alkohol izopropylowy.
PL411404A 2015-02-26 2015-02-26 Sposób otrzymywania modyfikowanych płatków grafenu oraz modyfikowane powierzchniowo płatki grafenu PL227754B1 (pl)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL411404A PL227754B1 (pl) 2015-02-26 2015-02-26 Sposób otrzymywania modyfikowanych płatków grafenu oraz modyfikowane powierzchniowo płatki grafenu

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL411404A PL227754B1 (pl) 2015-02-26 2015-02-26 Sposób otrzymywania modyfikowanych płatków grafenu oraz modyfikowane powierzchniowo płatki grafenu

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL411404A1 PL411404A1 (pl) 2016-08-29
PL227754B1 true PL227754B1 (pl) 2018-01-31

Family

ID=56760175

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL411404A PL227754B1 (pl) 2015-02-26 2015-02-26 Sposób otrzymywania modyfikowanych płatków grafenu oraz modyfikowane powierzchniowo płatki grafenu

Country Status (1)

Country Link
PL (1) PL227754B1 (pl)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
PL239048B1 (pl) * 2018-03-07 2021-11-02 Politechnika Warszawska Sposób otrzymywania dwuwymiarowego krystalicznego węglika tytanu Ti3C2 modyfikowanego powierzchniowo

Also Published As

Publication number Publication date
PL411404A1 (pl) 2016-08-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Liu et al. Single-atom Ru anchored in nitrogen-doped MXene (Ti 3 C 2 T x) as an efficient catalyst for the hydrogen evolution reaction at all pH values
Zhang et al. Growth control of MoS2 nanosheets on carbon cloth for maximum active edges exposed: an excellent hydrogen evolution 3D cathode
Suryawanshi et al. Colloidal Ni2P nanocrystals encapsulated in heteroatom-doped graphene nanosheets: a synergy of 0D@ 2D heterostructure toward overall water splitting
Zhuang et al. Polymer-embedded fabrication of Co2P nanoparticles encapsulated in N, P-doped graphene for hydrogen generation
Cao et al. Dominating role of aligned MoS2/Ni3S2 nanoarrays supported on three-dimensional Ni foam with hydrophilic interface for highly enhanced hydrogen evolution reaction
Sui et al. Investigation on C–TiO2 nanotubes composite as Pt catalyst support for methanol electrooxidation
Kou et al. Electrochemical oxidation of chlorine-doped Co (OH) 2 nanosheet arrays on carbon cloth as a bifunctional oxygen electrode
Huang et al. Mn3O4 quantum dots supported on nitrogen-doped partially exfoliated multiwall carbon nanotubes as oxygen reduction electrocatalysts for high-performance Zn–air batteries
Sreejesh et al. Microwave assisted synthesis of rGO/ZnO composites for non-enzymatic glucose sensing and supercapacitor applications
Chen et al. Superior electrocatalysis for hydrogen evolution with crumpled graphene/tungsten disulfide/tungsten trioxide ternary nanohybrids
Chuong et al. Hierarchical heterostructures of ultrasmall Fe2O3-encapsulated MoS2/N-graphene as an effective catalyst for oxygen reduction reaction
Zang et al. Graphene growth on nanodiamond as a support for a Pt electrocatalyst in methanol electro-oxidation
Zhu et al. A general salt-templating method to fabricate vertically aligned graphitic carbon nanosheets and their metal carbide hybrids for superior lithium ion batteries and water splitting
Chen et al. Nitrogen-doped graphene/ZnSe nanocomposites: hydrothermal synthesis and their enhanced electrochemical and photocatalytic activities
Zhang et al. Confining iron carbide nanocrystals inside CN x@ CNT toward an efficient electrocatalyst for oxygen reduction reaction
Huang et al. Immobilization of Co–Al layered double hydroxides on graphene oxide nanosheets: growth mechanism and supercapacitor studies
Zhang et al. ZIF-derived cobalt-containing N-doped carbon-coated SiO x nanoparticles for superior lithium storage
Yusoff et al. Core-shell Fe3O4-ZnO nanoparticles decorated on reduced graphene oxide for enhanced photoelectrochemical water splitting
Sun et al. Fast and energy efficient synthesis of ZnO@ RGO and its application in Ni–Zn secondary battery
Qi et al. One-step fabrication of a self-supported Co@ CoTe 2 electrocatalyst for efficient and durable oxygen evolution reactions
Yousefzadeh et al. Modification of the ultrasonication derived-g-C3N4 nanosheets/quantum dots by MoS2 nanostructures to improve electrocatalytic hydrogen evolution reaction
Ma et al. Facile synthesis of superstructured MoS2 and graphitic nanocarbon hybrid for efficient hydrogen evolution reaction
Guan et al. Understanding the enhanced electrocatalytic hydrogen evolution via integrating electrochemically inactive g-C3N4: the effect of interfacial engineering
Meng et al. General oriented synthesis of precise carbon-confined nanostructures by low-pressure vapor superassembly and controlled pyrolysis
Zuo et al. A facile sonochemical route for the synthesis of MoS2/Pd composites for highly efficient oxygen reduction reaction