PL227754B1 - Sposób otrzymywania modyfikowanych płatków grafenu oraz modyfikowane powierzchniowo płatki grafenu - Google Patents
Sposób otrzymywania modyfikowanych płatków grafenu oraz modyfikowane powierzchniowo płatki grafenu Download PDFInfo
- 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
Links
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical class [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 128
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 48
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 claims abstract description 116
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 claims abstract description 46
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims abstract description 20
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 18
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 15
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 claims abstract description 10
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 claims abstract description 10
- 150000002736 metal compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 8
- -1 aluminum compound Chemical class 0.000 claims abstract description 6
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 claims abstract description 4
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 4
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 4
- 150000001338 aliphatic hydrocarbons Chemical class 0.000 claims abstract description 3
- 125000003545 alkoxy group Chemical group 0.000 claims abstract description 3
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 3
- VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N n-Hexane Chemical compound CCCCCC VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 27
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 21
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 16
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- BWLBGMIXKSTLSX-UHFFFAOYSA-N 2-hydroxyisobutyric acid Chemical compound CC(C)(O)C(O)=O BWLBGMIXKSTLSX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-M Lactate Chemical compound CC(O)C([O-])=O JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 2
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 claims description 2
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 claims description 2
- 125000005843 halogen group Chemical group 0.000 claims description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 abstract description 23
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical group [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 7
- 239000002905 metal composite material Substances 0.000 abstract description 5
- 125000001424 substituent group Chemical group 0.000 abstract description 3
- 101100378709 Arabidopsis thaliana AIR3 gene Proteins 0.000 abstract 1
- 150000001399 aluminium compounds Chemical class 0.000 abstract 1
- 150000004649 carbonic acid derivatives Chemical class 0.000 abstract 1
- 150000003841 chloride salts Chemical class 0.000 abstract 1
- 150000004673 fluoride salts Chemical class 0.000 abstract 1
- 150000004679 hydroxides Chemical class 0.000 abstract 1
- 150000004694 iodide salts Chemical class 0.000 abstract 1
- 150000002823 nitrates Chemical class 0.000 abstract 1
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 abstract 1
- 150000003567 thiocyanates Chemical class 0.000 abstract 1
- 150000003568 thioethers Chemical class 0.000 abstract 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 22
- 239000002114 nanocomposite Substances 0.000 description 20
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 15
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 12
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 12
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N palladium Substances [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 239000000463 material Substances 0.000 description 11
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 9
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 8
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 7
- 239000000047 product Substances 0.000 description 7
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 6
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 6
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 6
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 6
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 6
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 description 6
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 6
- VOITXYVAKOUIBA-UHFFFAOYSA-N triethylaluminium Chemical compound CC[Al](CC)CC VOITXYVAKOUIBA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 5
- 239000002082 metal nanoparticle Substances 0.000 description 5
- LMEWRZSPCQHBOB-UHFFFAOYSA-M silver;2-hydroxypropanoate Chemical compound [Ag+].CC(O)C([O-])=O LMEWRZSPCQHBOB-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 5
- 229910006404 SnO 2 Inorganic materials 0.000 description 4
- SMZOGRDCAXLAAR-UHFFFAOYSA-N aluminium isopropoxide Chemical compound [Al+3].CC(C)[O-].CC(C)[O-].CC(C)[O-] SMZOGRDCAXLAAR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 4
- 238000011066 ex-situ storage Methods 0.000 description 4
- 239000010408 film Substances 0.000 description 4
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 4
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Substances [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 4
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910003803 Gold(III) chloride Inorganic materials 0.000 description 3
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010405 anode material Substances 0.000 description 3
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 3
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 3
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 3
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 3
- RJHLTVSLYWWTEF-UHFFFAOYSA-K gold trichloride Chemical compound Cl[Au](Cl)Cl RJHLTVSLYWWTEF-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 3
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 239000002923 metal particle Substances 0.000 description 3
- 239000002159 nanocrystal Substances 0.000 description 3
- 239000002135 nanosheet Substances 0.000 description 3
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 3
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 3
- 239000002096 quantum dot Substances 0.000 description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910020599 Co 3 O 4 Inorganic materials 0.000 description 2
- OAKJQQAXSVQMHS-UHFFFAOYSA-N Hydrazine Chemical compound NN OAKJQQAXSVQMHS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004833 X-ray photoelectron spectroscopy Methods 0.000 description 2
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 2
- 239000007900 aqueous suspension Substances 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical group [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 2
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 2
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 2
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 2
- IKDUDTNKRLTJSI-UHFFFAOYSA-N hydrazine hydrate Chemical compound O.NN IKDUDTNKRLTJSI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 2
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 2
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- WOCIAKWEIIZHES-UHFFFAOYSA-N ruthenium(iv) oxide Chemical compound O=[Ru]=O WOCIAKWEIIZHES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 2
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 2
- 101710134784 Agnoprotein Proteins 0.000 description 1
- 229910004613 CdTe Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 1
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 description 1
- 101150003085 Pdcl gene Proteins 0.000 description 1
- UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N Sulphide Chemical compound [S-2] UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 238000004873 anchoring Methods 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 description 1
- BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N cadmium atom Chemical compound [Cd] BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UHYPYGJEEGLRJD-UHFFFAOYSA-N cadmium(2+);selenium(2-) Chemical compound [Se-2].[Cd+2] UHYPYGJEEGLRJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 1
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002800 charge carrier Substances 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 239000000084 colloidal system Substances 0.000 description 1
- 239000011246 composite particle Substances 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003937 drug carrier Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 238000002866 fluorescence resonance energy transfer Methods 0.000 description 1
- 239000008103 glucose Substances 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 1
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 1
- SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N iron(II,III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]O[Fe]=O SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000002576 ketones Chemical class 0.000 description 1
- 238000000707 layer-by-layer assembly Methods 0.000 description 1
- 230000005389 magnetism Effects 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000813 microbial effect Effects 0.000 description 1
- 239000002070 nanowire Substances 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 150000003346 selenoethers Chemical class 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 239000012279 sodium borohydride Substances 0.000 description 1
- 229910000033 sodium borohydride Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003980 solgel method Methods 0.000 description 1
- 241000894007 species Species 0.000 description 1
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- CZDYPVPMEAXLPK-UHFFFAOYSA-N tetramethylsilane Chemical compound C[Si](C)(C)C CZDYPVPMEAXLPK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003828 vacuum filtration Methods 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
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.
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)
| 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 |
-
2015
- 2015-02-26 PL PL411404A patent/PL227754B1/pl unknown
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 |