گرافن اکساید

گرافن اکساید

در ابتدا اکسید گرافن (GO) در نتیجه لایه برداری شیمیایی و اکسید شدن گرافیت کریستالی لایه ای (طبیعی یا مصنوعی) به وجود آمد. در شرایط معین اکسیداسیون اتم های کربن گرافیت، ساختار دوبعدی لایه ها را با گروه های عاملی حاوی اکسیژن متصل به هر دو طرف صفحه کربن و به لبه ها حفظ می کنند. مانند هر کربن ۲ بعدی، GO  می تواند ساختار تک لایه یا چند لایه داشته باشد. لایه‌های کربن در GO چندلایه توسط گروه‌های عاملی متصل به هر لایه از اتم‌های کربن جدا می‌شوند. اگرچه گرافن مانند GO یک ماده کربنی دو بعدی است، اما خواص آن بسیار با گرافن فاصله دارد. نور مرئی را جذب نمی‌کند، رسانایی الکتریکی بسیار پایینی نسبت به گرافن دارد و فعالیت شیمیایی بسیار بالاتری را نشان می‌دهد.

ساختار و ترکیب گرافن اکساید

بر اساس مدل Lerf-Klinovski’s، هر ذره GO را با صفحه پایه اتم‌های کربن هیبرید شده sp3 با گروه‌های عاملی هیدروکسیل و اپوکسی با پیوند شیمیایی که در مجاورت یکدیگر در هر دو طرف صفحه قرار دارند، نشان می‌دهد.

خواص اکسید گرافن

ذرات GO بسیار آبدوست هستند. آنها پراکندگی های آبی پایدار در طیف وسیعی از غلظت ها را تشکیل می دهند. همچنین پراکندگی های پایداری را در تعدادی از حلال های آلی مانند اتیلن گلیکول، دی متیل فرمامید (DMF)، n-متیل-۲-پیرولیدون (NMP)، تتراهیدروفوران (THF) به دلیل پیوند هیدروژنی بین گروه های هیدروکسیل در سطح آنها تشکیل می دهند. این ویژگی امکان ساخت فیلم بر روی انواع بسترها را حتی با استفاده از روش ریخته گری ساده را فراهم می کند. لایه های نازک GO شفافیت نوری بالایی را از خود نشان می دهند.

کاربردهای اکسید گرافن

بخش قابل توجهی از کاربردهای مواد GO رسانایی الکتریکی است. همانطور که در بالا ذکر شد GO با نسبت O/C بالا عایق است. بنابراین به منظور افزایش رسانایی GO نیاز به بازسازی جزئی آن است. از دیگر کاربرد های گرافن اکسایدها در ابر خازن ها، باطری های لیتیومی، فتو کاتالیست ها ، سل های خورشیدی و… است.