Nghiên cứu đặc tính cấu trúc của vật liệu tổng hợp graphene oxit dạng khử sử dụng tác nhân khử là acid ascorbic

Bài viết Nghiên cứu đặc tính cấu trúc của vật liệu tổng hợp graphene oxit dạng khử sử dụng tác nhân khử là acid ascorbic sẽ hướng tới nâng cao hiệu quả quá trình khử GO về RGO bằng tác nhân acid ascorbic, tăng cường cấu trúc graphen cũng như khử hóa triệt để các nhóm chức chứa oxi.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu đặc tính cấu trúc của vật liệu tổng hợp graphene oxit dạng khử sử dụng tác nhân khử là acid ascorbic Tạp chí phân tích Hóa, Lý và Sinh học - Tập 27, Số 3/2022 NGHIÊN CỨU ĐẶC TÍNH CẤU TRÚC CỦA VẬT LIỆU TỔNG HỢP GRAPHENE OXIT DẠNG KHỬ SỬ DỤNG TÁC NHÂN KHỬ LÀ ACID ASCORBIC Đến toà soạn 28-06-2022 Phan Thị Thùy Trang, Đỗ Thị Diễm Thúy, Nguyễn Thị Lan Khoa Khoa học Tự nhiên – Trường Đại học Quy Nhơn Email: nguyenthilan@qnu.edu.vn SUMMARY STUDY STRUCTURE PROPERTIES OF GRAPHENE OXIDE SYNTHETIC MATERIALS USING ASCORBIC ACID AS REDUCING AGENT This work dealt withusing ascosbic acid as reducing agentfor the reduction of graphene oxide (GO)to form reduced graphene oxide (RGO).Graphen oxide (GO) was synthesized via Hummers method. The GO and RGO materialswere characterized by X-ray diffraction (XRD), Fourier-transform infrared spectroscopy (FT-IR), scanning electron microscopy (SEM), high resolution – transmission electron microscopy (HR-TEM) and Brunauer – Emmett – Teller (BET). The results showed that the obtained reduced graphene oxide (RGO) sample had a similar structure to the one of graphene and rather high surface area of 244.8 m2/g. Keywords: Graphene, graphene oxide (GO), reduced graphene oxide (RGO), ascorbic acid. 1. GIỚI THIỆU phương pháp epitaxy trên nền SiC. Phần lớn Ngày nay, vật liệu cấu trúc nano cacbon được các quá trình này rất phức tạp, sản phẩm có quan tâm nghiên cứu và ứng dụng rộng rãi vì kích thước nhỏ, quy mô tổng hợp nhỏ. Phương có nhiều tính chất ưu việt, trong số đó phải kể pháp CVD có ưu điểm là tạo ra màng graphen đến graphen [1]. Graphen là loại vật liệu có có diện tích lớn và có độ đồng đều cao hơn so cấu trúc hai chiều, được hình thành từ các với các phương pháp khác, nhưng có nhược nguyên tố cacbon liên kết sp2, có khả năng ứng điểm là thực hiện ở nhiệt độ cao 1000 oC, khó dụng đa dạng nhờ các tính chất đặc biệt như kiểm soát hình thái học và năng lượng bám diện tích bề mặt riêng lớn (2600 m2/g), độ dẫn dính [3]. Trong khi đó, khử hóa học từ GO điện tốt, độ truyền quang cao [2]. Những đặc được xem là phương pháp nhanh nhất để sản tính này cho phép graphen được sử dụng trong xuất graphen với số lượng lớn và dễ tiến hành. nhiều lĩnh vực như hấp phụ, xúc tác, siêu dẫn, Quá trình này được thực hiện qua hai bước. pin, siêu tụ điện, vật liệu dự trữ năng lượngvà Đầu tiên, graphit oxit được tổng hợp bằng quá một trong những ứng dụng đầy hứa hẹn nhất, trình oxi hóa theo phương pháp Hummers. Sau đó là xúc tác quang dạng chất bán dẫn mang đó, GO được khử bởi các tác nhân khác nhau trên nền graphen. như hydrazine, hydroquinon, dimethyl Graphen có thể được tổng hợp từ nguồn hydrazine, các dẫn xuất của acid oxalic, nguyên liệu là graphit tự nhiên bằng các NaBH4…để loại bỏ các nhóm chức chứa oxi và phương pháp như tách lớp cơ học, tách lớp hóa phục hồi cấu trúc của graphen, tạo thành oxit học, khử nhiệt, bóc lớp điện hóa, bóc tách lớp graphen dạng khử RGO [4]. Tung và cộng sự trong pha lỏng, lắng đọng pha hơi (CVD) và đã tổng hợp các tấm graphen có diện tích bề 125 mặt là 20x40 mm bằng phương pháp khử GO 2. THỰC NGHIỆM với tác nhân khử là hydrazine [5]. Shin và cộng 2.1. Hóa chất sự đã so sánh hiệu quả khử GO về RGO bằng Các vật liệu, hóa chất sử dụng cho nghiên cứu các tác nhân khử là hydrazin và NaBH4 và cho này gồm: bột graphit (Merck, Đức), acid thấy hiệu quả khử bằng NaBH4 tốt hơn so với ascorbic (Ấn Độ), KMnO4, NaNO3, H2SO4 hydrazine [6]. Bên cạnh đó, có nhiều công 98%, HCl 5% (được chuẩn bị từ HCl 37%), trình nghiên cứu tổng hợp vật liệu composite H2O2 30%, C2H5OH(Trung Quốc). trên cơ sở graphene được ứng dụng vào nhiều 2.2. Tổng hợp GO và RGO lĩnh vực khác nhau. Nhóm nghiên cứu của Quá trình tổng hợp GO được thực hiện theo Trung và cộng sự [7] đã tổng hợp vật liệu phương pháp Hummers, mô tả tóm tắt như sau MnFe2O4/G được ứng dụng vào quá trình hấp [3]. Cho 1g bột graphit vào bình chứa hỗn hợp phụ các loại thuốc nhuộm như: methylene NaNO3 và H2SO4 khuấy liên tục ở nhiệt độ blue, malachite green, crystal violet, and dưới 20 oC. Sau đó cho KMnO4 vào hỗn hợp, Rhodamine B. Thêm vào đó, Trung và nhóm nâng nhiệt độ lên 35 oC khuấy trong 3 giờ. Cho cộng sự [8] cũng đã tổng hợp vật liệu từ từ nước cất vào hỗn hợp và nâng nhiệt độ Nickel/Graphene-Modified Electrodes lên 95 oC, khuấy liên tục trong 15 phút. Sau đó (GCE/ERGO-NiNPs) được ứng dụng vào lĩnh hạ về nhiệt độ phòng và cho 100 mL nước cất vực điện hóa để phát hiện phụ gia màu vàng vào khuấy trong 1 giờ. Tiếp tục cho H2O2 30% cam (sunset yellow) trong đồ uống. Vật liệu khuấy trong 1 giờ, sau đó tiến hành rửa nhiều Fe2O3 - Mn2O3/rGO cũng được tổng hợp bởi lần với dung dịch HCl 5% và nước cất đến khi nhóm nghiên cứu của Trung và cộng sự [9]. đạt pH = 7. Sấy chất rắn thu được ở 80 oC Vật liệu này được ứng dụng vào lĩnh vực trong 24 giờ, thu được sản phẩm GO. quang xúc tác phân hủy parathion trong môi 2.3. Tổng hợp RGO trường nước. GO được khử bằng acid ascorbic để tạo ra Tuy nhiên, nhược điểm lớn nhất của các tác graphen oxit dạng khử (RGO) theo quy trình nhân khử ...