В Новосибирском государственном техническом университете НЭТИ изменили способ синтеза оксида графита (GO) и исследовали влияние пероксида водорода на свойства GO. Затем нагрели полученный материал, и из-за высокой пористости его стали применять в качестве сорбента.
Оксид графита и подобные ему углеродные материалы с окислением привлекают ученых своей комбинацией физических и химических свойств.
Большое количество кислородсодержащих групп в оксиде графита улучшает его растворимость в воде и позволяет проводить разнообразные модификации поверхности. Существуют разные методы получения оксида графита, самым популярным из которых является метод Хаммера. Метод отличается сравнительно коротким временем синтеза (около двух часов) и возможностью управления химией поверхности путем изменения условий его проведения. В связи с этим существует множество вариантов метода Хаммера для получения различных модификаций оксида графита.
В ходе работы учёные НГТУ НЭТИ синтезировали оксид графита с помощью модифицированного метода Хаммерса. В колбе смешивался мелкодисперсный порошок высококачественного графита с пятью реагентами: нитрат натрия (NaNO3), раствор азотной кислоты (HNO3), соляная кислота (HCl), вода (H2O) и сульфат железа(II) (FeSO4). 3), серную кислоту (H2SO4), перманганат калия (KMnO4), воду и пероксид водорода (H2O2На качество и характеристики GO, синтезируемых в процессе производства, влияют многочисленные факторы: применяемые реагенты, температура реакции, предварительная обработка исходного материала и время выдержки реакционной смеси. В исследовании роль регулирования свойств материала отводилась пероксиду водорода – добавленному в систему последним реагенту.
В реакционную смесь добавляли пероксид водорода разными объемами, чтобы изучить его влияние на синтез и образование поверхностных функциональных групп. Объем H… 2O2 Измерения менялись с целью получения более полного массива экспериментальных данных. Также исследовалась роль долгосрочного эффекта воздействия перекиси водорода на превращения функциональных групп в оксиде графита, для чего были получены образцы материала, выдержанные в реакционной смеси в течение 24 часов и семи дней после добавления H. 2O2«– объяснил доктор химических наук, профессор кафедры химии и химических технологий НГТУ НЭТИ Александр Баннов.
Новый метод управления синтезом позволяет регулировать функциональные группы, их состав, то есть поверхностную химию материала, благодаря чему можно придать ему разные свойства. Перед учёными стояла задача максимально увеличить пористость оксида графита.
Сам оксид графита не пористый, но содержит много кислородсодержащих функциональных групп и интеркалированной воды. Для того чтобы он стал пористым, его необходимо нагреть до 350°С, однако важно соблюдать определенное условие: скорость нагрева должна быть умеренной, чтобы газовая фаза выходила постепенно, разрыхляя материал и придавая ему пористость. Удельную поверхность материала при этом можно увеличить в 30—40 раз.
Нагреванием синтезировали восстановленный оксид графита (rGO). Расширение определяли по изменению насыпной плотности, изучали свойства текстуры пористых образцов. Дополнительные эксперименты термовосстановления провели для демонстрации влияния степени окисления GO на пористость восстановленного оксида графита (rGO).
Высокопористый графитовый материал подходит в качестве сорбента для поглощения жидкости и очистки воды. Свойство восстанавливаемого оксида графита вспучиваться при нагревании, образуя защитный слой пены с низкой теплопроводностью, можно использовать для создания нетоксичных огнезащитных и функциональных материалов.
Новосибирский государственный технический университет предоставил информацию.
Источник фото: ru.123rf.com