Luận văn tiến hành chế tạo vật liệu graphen oxit bằng phương pháp điện hóa; khảo sát tính chất đặc trưng của vật liệu chế tạo được bằng các phương pháp như: nhiễu xạ tia X (XRD), phổ tán xạ Raman, phổ hồng ngoại biến đổi Fourier - FTIR và kính hiển vi điện tử quét phân giải cao (FE - SEM). Mời các bạn cùng tham khảo luận văn để nắm chi tiết nội dung nghiên cứu.
MỤC LỤC CH NG 1: TỔNG QUAN 1.1. VẬT LIỆU GRAPHEN 1.1.1. Cấu trúc của vật liệu graphen 1.1.2. Một số tính chất của graphen 1.1.2.1. Tính chất điện 1.1.2.2. Tính chất nhiệt 1.1.2.3. Tính chất cơ 10 1.1.2.4. Tính chất quang 10 1.1.2.5. Tính chất hóa học 11 1.1.3. Một số phương pháp chế tạo vật liệu graphen 11 1.1.3.1. Graphen tổng hợp từ graphit oxit 11 1.1.3.2. Graphen tổng hợp bằng phương pháp hóa học ướt 15 1.1.3.3. Bóc lớp cơ học 19 1.1.3.4. Phương pháp epitaxy 20 1.1.3.5. Phương pháp CVD 21 1.1.3.6. Phương pháp tách mở ống nano cacbon 22 1.2. VẬT LIỆU GRAPHEN OXIT 23 1.2.1. Cấu trúc của vật liệu graphen oxit (GO) 23 1.2.2. Một số tính chất của graphen oxit 25 1.2.2.1. Tính dẫn điện 25 1.2.2.2. Tính hấp phụ 25 1.2.2.3. Khả năng phân tán 26 1.2.3. Một số phương pháp chế tạo vật liệu graphen oxit 27 1.2.3.1.Chế tạo graphen oxit sử dụng các chất oxi hóa và các axit mạnh 27 1.2.3.2.Chế tạo graphen oxit bằng phương pháp điện ly plasma 32 CH NG 2. NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PH NG PHÁP NGHIÊN CỨU 35 2.1. MỘT SỐ PH NG PHÁP NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT ĐẶC TR NG VẬT LIỆU 35 2.1.1. Phương pháp hiển vi điện tử quét phân giải cao (FESEM) 35 2.1.2. Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD) [45,46] 35 2.1.3. Phương pháp tán xạ Raman 37 2.1.4. Phương pháp phổ hồng ngoại biến đổi Fourier FTIR [47] 38 2.2. LỰA CHỌN PH NG PHÁP 38 2.3. THIẾT BỊ, DỤNG CỤ VÀ HÓA CHẤT THỰC NGHIỆM 39 2.3.1. Thiết bị và dụng cụ 39 2.3.2. Hóa chất 40 2.4. QUY TRÌNH CHẾ TẠO GRAPHEN OXIT 40 CH NG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 42 3.1. C CHẾ TỔNG HỢP CỦA GO THEO PH NG PHÁP ĐIỆN HĨA 42 3.2. MỨC ĐỘ KIỂM SỐT TỔNG HỢP CÁC TẤM GO THEO PH NG PHÁP ĐIỆN HĨA. 43 3.2.1. Khảo sát ảnh hưởng vật liệu graphit 43 3.2.2. Khảo sát ảnh hưởng dung dịch chất điện hóa 44 3.2.3. Khảo sát diện tích bề mặt riêng của vật liệu graphen oxit 47 3.3. KẾT QUẢ ẢNH CHỤP HIỂN VI ĐIỆN TỬ QUÉT PHÂN GIẢI CAO (FE – SEM). 48 3.4. KẾT QUẢ PHỔ TÁN XẠ RAMAN 49 3.5. KẾT QUẢ NHIỄU XẠ TIA X (XRD). 51 3.6. KẾT QUẢ PHỔ HỒNG NGOẠI CHUYỂN DỊCH FOURIER (FTIR). 53 CH NG 4: KẾT LUẬN 55 TÀI LIỆU THAM KHẢO 56 MỞ ĐẦU Trong những năm gần đây, graphen và vật liệu trên cơ sở graphen là loại vật liệu nhận được sự quan tâm đặc biệt, kể từ khi lần đầu tiên vật liệu graphen được giới thiệu về các tính chất điện tử từ năm 2004. Cùng với đó, vào năm 2010 giải thưởng Nobel vật l về vật liệu này đã được trao cho hai nhà khoa học Konstantin S.Novoselov và Andre K.Geim thuộc trường đại học Manchester nước Anh. Lần đầu tiên đã tách những đơn lớp graphen từ vệt liệu khối graphit và mơ tả tính chất đặc trưng của chúng [1]. Kể từ đó graphen đã trở thành đối tượng được nhiều nhà khoa học quan tâm, nghiên cứu rộng rãi tính chất điện – điện tử, điện hóa, quang học, cơ học và khả năng hấp phụ Là một tiền thân quan trọng và dẫn xuất của vật liệu graphen, graphen oxit (GO) đã nhận được sự chú rộng rãi trong những năm gần đây. Graphen oxit (GO) là dạng oxi hóa của graphen tồn tại các nhóm chức chứa oxi, đó có 4 nhóm chức chủ yếu là hidroxy, epoxy tại trên bề mặt và các nhóm cacboxyl, cacbonyl tại biên ở mép của các đơn lớp làm cho vật liệu GO có tính ưa nước và phân tán tốt trong môi trường chất lỏng [2]. Nhờ các gốc nhóm chức này, vật liệu GO dễ dàng lắp ghép với các cấu trúc v mơ, nhưng GO vẫn giữ ngun dạng cấu trúc lớp ban đầu của graphit [36]. Hơn nữa các nhóm chức chứa oxi giúp GO dễ dàng hoạt động và tương tác mạnh với các loại vật liệu khác mang lại vật liệu GO hồn chỉnh và một loạt ứng dụng cơng nghệ. Graphen oxit, thường được sử dụng như một tiền chất để tổng hợp graphen. Tuy nhiên nhờ có nhiều tính chất độc đáo [7], vật liệu thường được sử dụng trong một số l nh vực in ấn thiết bị điện tử, xúc tác, lưu trữ năng lượng, màng tách sinh học và vật liệu tổng hợp [8] Hiện nay, các phương pháp tổng hợp vật liệu GO phụ thuộc vào phản ứng của than chì với các chất oxi hóa hỗn hợp mạnh, chứa đựng nhiều rủi ro về an tồn cháy nổ, ơ nhiễm mơi trường và thời gian phản ứng lâu tới hàng trăm giờ. Trong luận văn này, chúng tơi trình bày một phương pháp có thể mở rộng, an tồn và thân thiện với mơi trường để tổng hợp vật liệu graphen oxit với hiệu suất cao dựa trên quá trình oxi hóa của tấm graphit. Tấm graphit bị oxi hóa hồn tồn trong vài giây, graphen oxit thu được có tính chất đạt được tương tự như graphen oxit chế tạo bằng các phương pháp hiện tại. Vì vậy, chúng tơi chọn đề tài: Trong luận văn này chúng tơi tập trung nghiên cứu các nội dụng sau: Chế tạo vật liệu graphen oxit bằng phương pháp điện hóa Khảo sát tính chất đặc trưng của vật liệu chế tạo được bằng các phương pháp như: nhiễu xạ tia X (XRD), phổ tán xạ Raman, phổ hồng ngoại biến đổi Fourier FTIR và kính hiển vi điện tử qt phân giải cao (FE SEM) CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 1.1. VẬT LIỆU GRAPHEN Cacbon là ngun tố đóng vai trò quan trọng cho sự sống và là nguyên tố cơ bản của hàng triệu hợp chất hóa học hữu cơ. Trong một ngun tử cacbon, các electron lớp ngồi cùng có thể hình thành nên nhiều kiểu lai hóa khác nhau. Do đó khi các ngun tử này liên kết lại với nhau chúng cũng có khả năng tạo nên nhiều dạng cấu trúc tinh thể như: Cấu trúc tinh thể ba chiều (3D), hai chiều (2D), một chiều (1D) và khơng chiều (0D) [9]. Điều này được thể hiện thơng qua sự phong phú về các dạng thù hình của vật liệu cacbon là: Kim cương, graphit, graphen, ống nano cacbon và fullerens. Trong đó, graphen được hai nhà khoa học người Anh gốc Nga là Andre Geim và Konstantin Novoselov khám phá ra vào năm 2004 Cấu tr c c a vật liệu graphen Về mặt cấu trúc graphen là một tấm ph ng dày được cấu tạo từ các nguyên tử cacbon sắp xếp theo cấu trúc lục giác trên cùng một mặt ph ng hay còn được gọi là cấu trúc hình tổ ong. Do chỉ có 6 electron tạo thành lớp vỏ của nguyên tử cacbon nên chỉ có bốn electron phân bố ở trạng thái lai hóa AO 2s và lai hóa AO 2p đóng vai trị quan trọng trong việc liên kết hóa học giữa các nguyên tử cacbon với nhau. Các trạng thái lai hóa AO 2s và AO 2p của nguyên tử cacbon lai hóa với nhau tạo thành ba trạng thái định hướng trong một mặt ph ng hướng ra ba phương tạo với nhau một góc 1200. Mỗi trạng thái lai hóa AO sp của nguyên tử cacbon này xen phủ với một trạng thái lai hóa AO sp nguyên tử cacbon khác hình thành một liên kết cộng hóa trị dạng sigma (σ) bền vững. Chính các liên kết sigma này quy định cấu trúc mạng tinh thể graphen dưới dạng cấu trúc hình tổ ong và l giải tại sao graphen rất bền vững về mặt hóa học và trơ về mặt hóa học. Ngồi các liên kết sigma (σ), giữa hai nguyên tử cacbon lân cận còn tồn tại một liên kết pi (π) khác bền vững hơn được hình thành do sự xen phủ của các AO pz khơng bị lai hóa với các AO s. Do liên kết π này yếu và có định hướng khơng gian vng góc với các AO sp nên các electron tham gia liên kết này rất linh động và quy định tính chất điện và quang của graphen. Chiều dài liên kết C – C trong cấu trúc graphen khoảng 0,142 nm H nh 1 1: á i n t m i nguy n t on trong m ng gr ph n [9] Một số t nh chất c a graphen 1 1 2 1 T nh h t i n Graphen có độ linh động điện tử rất cao, graphen có độ linh động điện tử vào khoảng 15.000 cm2/V.s ở nhiệt độ phịng. Trong khí đó Silic vào khoảng 1400 cm2/V.s, ống nano cacbon khoảng 10.000 cm2/V.s, bán dẫn hữu cơ (polymer, oligomer) vào khoảng 10 cm2/V.s Điện trở suất của graphen khoảng 106 Ω.cm, thấp hơn điện trở suất của bạc (Ag), là vật chất có điện trở suất thấp nhất ở nhiệt độ phịng [10]. Vì vậy graphen được biết đến như là vật liệu có điện trở suất thấp nhất trong các loại vật liệu ở nhiệt độ phòng như thể hiện trong bảng 1. Điều này mở ra tiềm năng ứng dụng to lớn của graphen trong sản xuất các linh kiện điện tử tốc độ cao Bảng 1: Độ dẫn i n một số vật i u [11] Vật liệu Độ dẫn điện (S m1) Bạc 6.30×107 Đồng 5.96×107 Vàng 4.10×107 Nhơm 3.5×107 Canxi 2.98×107 Vonfram 1.79×107 Kẽm 1.69×107 Niken 1.43×107 Liti 1.08×107 Iron 1.00×107 Platin 9.43×106 Tin 9.17×106 Thép 1.43×107 Titan 2.38×106 Mangan 2.07×106 Thép khơng gỉ 1.45×106 Nichrome 9.09×105 GaAs 5×10−8 đến 103 Cacbon vơ định hình 1.25 đến 2×103 Kim cương 10 −13 Germanium 2.17 Nước biển 4.8 Nước cương 5×10−4 đến 5×10−2 Silicon 1.56×10−3 Gỗ 10−4 đến 103 Nước khử ion 5.5×10−6 Glass 10−11 đến 10−15 Hard rubber 14 10 Air 3×1015 đến 8×1015 Teflon 1025 đến 1023 1 1 2 2 T nh h t nhi t Độ dẫn nhiệt của vật liệu graphen được đo ở nhiệt độ phòng vào khoảng 5000 W/mK [12] cao hơn các dạng cấu trúc khác của cacbon là ống nano cacbon, than chì và kim cương như thể hiện trong bảng 2. Graphen dẫn nhiệt theo các hướng trong cùng mặt ph ng là như nhau. Khi mà các thiết bị điện tử ngày càng được thu nhỏ và mật độ mạch tích hợp ngày càng tăng thì u cầu tản nhiệt cho các linh kiện càng quan trọng. Với khả năng dẫn nhiệt tốt, graphen hứa h n sẽ là một vật liệu tiềm năng cho các ứng dụng đặc biệt trong các linh kiện điện tử công suất Bảng 2: Độ dẫn nhi t một số vật i u [13] Vật liệu Độ dẫn nhiệt (W/mK) Kim cương 1000 Bạc 406.0 Đồng 385.0 Vàng 314 Đồng thau 109.0 Nhôm 205.0 Sắt 79.5 Thép 50.2 Chì 34.7 Thủy ngân 8.3 Đá băng 1.6 Thủy tinh 0.8 Bê tông 0.8 Nước ở 200C 0.6 Amiăng 0.08 Sợi thủy tinh 0.04 Gạch chịu nhiệt 0.15 Gạch thơ 0.6 Tấm xốp gỗ 0.04 Gỗ rỉ 0.04 Bơng khống 0.04 Nhựa PE 0.033 Nhựa PU 0.02 Gỗ 0.120.04 3.3. KẾT QUẢ ẢNH CHỤP HIỂN VI ĐIỆN TỬ QUÉT PHÂN GIẢI CAO (FE – SEM) Hình 3.4: H nh thái họ t m graphit Hình 3.5: Ảnh FE SEM về h nh thái vật i u EGO Kết quả chụp kính hiển vi điện tử qt phân giải cao của graphen oxit được trình bày ở hình 3.4 Ban đầu, graphit có cấu trúc dạng lớp dày dạng khối và chưa thể thấy được sự phân lớp. Sau khi phản ứng bóc tách bởi phản ứng điện hóa, đặc điểm hình thái học của graphit thay đổi rõ rệt, chuyển từ dạng lớp khối dày sang hình dạng màng mỏng tạo thành lớp rõ rệt, ở giữa có nhiều khoảng trống, do đó tạo điều kiện thuận lợi cho các q trình hấp phụ. Điều này được cho là việc thêm các nhóm chức bề mặt ở trên cấu trúc graphit dẫn đễn sự dãn nở và tách thành các lớp 3.4. KẾT QUẢ PHỔ TÁN XẠ RAMAN Phổ tán xạ Raman được biết đến như là một cơng cụ hữu ích để đánh giá độ dày và đặc trưng cấu trúc tinh thể của vật liệu GO. Để kh ng định thêm về hình thái cấu trúc của GO, chúng tôi sử dụng phép đo Raman. Kết được thể hiện trên hình 3.5 và 3.6 có thể dễ dàng thấy rằng phổ Raman của vật liệu graphit thường có 3 đỉnh đặc trưng như đỉnh D, đỉnh G và đỉnh 2D. Trong đó, đỉnh D với cường độ tại xung quanh 1348 cm1 (liên hệ với các khuyết tật của mạng tinh thể). Đỉnh G với cường độ mạnh (đỉnh đặc trưng của của mạng tinh thể của graphit) tại 1572 cm1 và đỉnh 2D với cường độ 2711 cm1 có nguồn gốc từ q trình tán xạ Raman cộng hưởng kép, biểu thị cho sự phân tán của các electron và photon trong mạng [51,52] Khi quan sát vật liệu graphit ban đầu, sự bất đối xứng của đỉnh 2D sẽ chuyển thành đối xứng đi kèm sự dịch đỉnh khi graphit được chuyển từ dạng khối sang dạng lớp ứng với graphen. Kết quả phổ Raman cho thấy, sau khi phản ứng điện hóa, cường độ các đỉnh G, D và 2D đều thay đổi giảm cường độ rõ rệt, đặc biệt hình dạng đỉnh 2D của vật liệu graphit ban đầu chuyển từ hình dạng bất đối xứng sang dạng đối xứng đi kèm với sự dịch đỉnh từ số sóng cao 2711cm1 tới số sóng thấp hơn tại 2700 cm Kết quả này kh ng định graphit đã được bóc tách chuyển từ dạng khối sang dạng lớp Từ kết quả phân tich phổ Raman của graphen oxit cho thấy đỉnh D xuất hiện khá nhọn và rõ ràng, đỉnh G vẫn còn xuất hiện nhưng yếu hơn h n so với đỉnh D và đỉnh 2D tuy vẫn xuât hiện nhưng cường độ rất yếu điều này được cho là việc oxi hóa gắn các nhóm chức phân cực trên bề mặt GO từ các liên kết π ban đầu trong mạng lưới graphit làm tăng số lượng liên kết Csp3 so với liên kết C sp2. Từ số liệu thực nghiệm, tỉ lệ cường độ tương đối của đỉnh D với đỉnh G là ID/IG = 1,08. Kết quả này kh ng định rằng các tấm graphit được bóc tách và oxi hóa thành graphen oxit. Kết quả phổ Raman cho thấy GO đã được chế tạo thành cơng. Chú là đặc trưng hình thái học bề mặt và cấu trúc vật liệu GO được tạo ra khá ổn định khi thay đổi điều kiện phản ứng Hình 3.6: Phổ R m n vật i u gr phit Hình 3.7: Phổ R m n GO 3.5. KẾT QUẢ NHIỄU XẠ TIA X (XRD) Hình 3.7 là giản đồ nhiễu xạ tia Rơnghen của graphit và graphen oxit tương ứng sau q trình điện hóa. Kết quả cho thấy mẫu graphit nguyên liệu có đỉnh nhiễu xạ với cường độ mạnh tại 2θ = 26,60 được gán cho các đỉnh đặc trưng của mặt ph ng mạng (002) trong graphit, tương ứng với khoảng cách d 002 = 0,34 nm giữa các nguyên tử trong mạng tinh thể graphit. Cũng từ giản đồ XRD cho thấy đường nền của ngun liệu ít nhiễu và sát gần trục tọa độ chứng tỏ độ tinh khiết lớn. Vì vậy, trong luận văn này chúng tơi tiến hành tổng hợp graphen oxit từ vật liệu graphit có độ tinh khiết (99%). Tấm graphit là ngun liệu thơ l tưởng cho việc sản xuất GO liên tục theo phương pháp điện hóa với các tính chất tuyệt vời của graphit như độ bền kéo cao ( 45 MPa), độ đãn nhiệt tốt, và khả năng mở rộng tốt hơn khi mở rộng thể tích. Bột graphit khơng thể được sử dụng trực tiếp trong phương pháp điện hóa vì kích thước rất nhỏ và phải được chế tạo thành điện cực v mơ để đảm bảo cung cấp điện áp. Các thanh graphit cũng khơng phù hợp vì chúng dễ dàng bị vỡ thành các mảnh nhỏ ngay cả sau khi xen kẽ thời gian ngắn và khơng thể sử dụng để tiếp tục q trình oxi hóa Sau khi phản ứng điện hóa đỉnh đặc trưng tại 2θ = 26,60 hầu như khơng cịn mà biến mất hồn tồn và thay vào đó là sự xuất hiện nhiễu xạ mới tại 2θ = 10,80 tương ứng với mặt ph ng mạng d 0,81 nm của đỉnh 001 = đỉnh đặc trưng mặt ph ng mạng (001) đặc trưng cho vật liệu GO. Điều này chứng tỏ các nhóm chức chứa oxi đã được hình thành chèn vào khoảng khơng gian giữa các lớp graphit, làm cho khoảng cách lớp tăng lên. Hơn nữa, bán độ rộng phổ của graphen oxit (2,30 nm) lớn hơn so với graphit (0,60 nm). Sự dịch chuyển của đỉnh đặc trưng từ (2θ = 26,60, d002 = 0,34 nm) tới (2θ = 10.8 , d001 = 0,81 nm) và việc mở rộng bán độ rộng của graphen oxit so với graphit xác nhận việc đã chế tạo thành công graphen oxit từ graphit trong nghiên cứu này. công từ graphit Như vậy có thể thấy rằng graphen oxit tổng hợp thành Điều này được giải thích là do khi tổng hợp grapen oxit theo phương pháp điện hóa thì bước đầu tiên H2SO4 đan xen vào giữa các lớp graphit tạo thành hỗn hợp H chất trung SO4 – Graphit hình thành nên hợp + gian GICP có cơng thức C(2128) 3HSO4 2,5H2SO4. Giai đoạn II sử dụng dung dịch điện hóa H2SO4 50% có tác dụng oxi hóa mép ngồi và gắn các nhóm chức chứa oxi trên bề mặt của graphit tạo thành graphit oxit. Cuối H O tác dụng với graphit oxit tạo thành các graphen oxit. Sự đan xen các nhóm chức chứa oxy trong cấu trúc graphit làm gia tăng khoảng cách giữa các lớp do vậy pic 26,60C mất đi và thay vào đó là sự hình thành pic 11 0C tương ứng với khoảng các lớp d = 0,81 nm Hình 3.8: Giản ồ XRD gr phit và gr ph n oxit 3.6. KẾT QUẢ PHỔ HỒNG NGOẠI CHUYỂN DỊCH FOURIER (FTIR) Kết quả của phổ hồng ngoại chuyển dịch Fourier được trình bày hình 3.8 Hình 3.9: Phổ hồng ngo i huyển dị h Fouri r gr ph n oxit Quan sát phổ FTIR của EGO cho thấy có sự tồn tại của liên kết C– O các pictrong khoảng 12001250 cm1 [53]. Các pic nằm trong khoảng 1500 1600 cm1 đặc trưng cho sự tồn tại của liên kết C=C trong các hợp chất aromatic [54,55], pic nằm trong khoảng từ 34003850 cm1 đặc trưng cho sự có mặt của nhóm –OH [50,51] tuy nhiên sau q trình điện hóa các pic có dịch cuyển nh 3150 3500 cm1 vẫn đặc trưng cho sự có mặt của nhóm OH Ngồi ra, sự biến mất của đỉnh khoảng 1724,13 cm1 đặc trưng cho nhóm cacbonyl C=O, có thể được cho là do các nhóm andehit, axit hoặc xeton xuất hiện trên bề mặt GO Một điều đặc biệt có thể nhận thấy khi quan sát FTIR của vật liệu GO đều nhận thấy sự xuất hiện của một pic rất lớn tại khoảng 2085,16 cm1, pic này đặc trưng cho liên kết giữa GO và CO Giải này là do GO dễ dàng hình thích cho điều thành liên kết với CO liên kết này bị phá vỡ khi 2 q trình sấy loại nước trên GO diễn ra ở chân khơng do vậy CO vẫn cịn 2 hình thành liên kết với GO. Khi đo FTIR nếu q trình xử l mẫu khơng có q trình loại bỏ trên phổ FTIR CO2 (degas) thì liên kết này vẫn hình thành và xuất hiện CHƢƠNG 4 KẾT LUẬN Sau quá trình thực hiện đề tài: “Nghiên cứu chế tạo và khảo sát tính chất của vật liệu graphen oxit bằng phương pháp điện hóa”. Chúng tơi đã thu được một số kết về chế tạo thành công vật liệu graphen oxit bằng phương pháp điện hóa. Đây là một phương pháp có thể mở rộng, an tồn và thân thiện với mơi trường để tổng hợp GO Kết quả khảo sát cho thấy vật liệu GO có thành phần hóa học, cấu trúc và tính chất khá giống đối với những kết quả chế tạo vật liệu GO phương pháp khác Mặt khác phương pháp này cho phép sản xuất liên tục và dễ dàng kiểm sốt mức độ oxi hóa, số lượng lớp và kích thước bên của GO H2SO4 chủ yếu hoạt động như một tác nhân điều khiển để điều chỉnh phản ứng điện hóa cho phép q trình oxi hóa cực nhanh do đó khơng có nguy cơ nổ và nhiễm ion kim loại và H2SO4 có thể tái chế hồn tồn. Hơn nữa, việc làm sạch graphen oxit trong phương pháp điện hóa dề dàng hơn nhiều, cần ít hơn 10 lần nước so với phương pháp khác Để sản xuất GO với số lượng lớn, hệ thí nghiệm với một tấm graphit và một cốc thí nghiệm cần được cải tiến bằng nhiều tấm graphit trong một bể dung dịch phản ứng. Nguồn điện một chiều cần có cơng suất lớn hơn để cùng lúc nạp đủ dịng tải điện cho các tấm graphit chuyển hóa thành GO. Vì phương pháp này có thể tái chế lượng axit tham gia phản ứng nên chi phí hao tổn chủ yếu nằm ở khâu điện sản xuất và nguồn graphit dạng tấm. Ở quy mơ phịng thí nghiệm, khi phóng liên tục một tấm graphite trong 4 tiếng, chúng tôi thu được lượng tương ứng là 30g GO. Sắp tới, chúng tôi dự định nâng lên 10 tấm graphit trong một hệ thí nghiệm để dự kiến có được số lượng GO chạm mốc kilogram phục vụ cho các ứng dụng trong xử l mơi trường, vật liệu xúc tác, vật liệu tích trữ năng lượng hay làm ngun liệu chế tạo graphen trong các vật liệu lai khác Do đó, phương pháp điện hóa kết hợp các ưu điểm về an tồn, tổng hợp cực nhanh, dễ kiểm sốt, thân thiện với mơi trường, khơng bị ơ nhiễm kim loại và dễ dàng mở rộng quy mơ, giúp mở rộng sản xuất cơng nghiệp và ứng dụng tấm GO với chi phí thấp TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Hussain, A.M.P. and A. Kumar, 2003, Electrochemical synthesis and characterization of chloride doped polyaniline, Bulletin of Materials Science, 26(3), pp. 329334 2. Hummers and Offeman, 1958, Preparation of Graphitic Oxide, Journal of the American Chemical Society, 80(6), pp. 13391339 3. Li, Z., et al., 2015, Superstructured assembly of nanocarbons: fullerenes, nanotubes, and graphene, Chemical reviews, 115(15), pp. 7046 7117 Zhao, G., et al., 2011, Fewlayered graphene oxide nanosheets as superior sorbents for heavy metal ion pollution management, Environmental science & technology, 45(24), pp. 1045410462 Khan, M., et al., 2015 Graphene based metal and metal oxide nanocomposites: synthesis, properties and their applications, Journal of Materials Chemistry A, 3(37), pp. 1875318808 6. Boukhvalov, D., 2014, Oxidation of a graphite surface: The role of water. The Journal of Physical Chemistry C, 118(47), pp. 2759427598 7. Dimiev, A.M., L.B. Alemany, and J.M. Tour, 2012, Graphene oxide. Origin of acidity, its instability in water, and a new dynamic structural model. ACS nano, 7(1), pp. 576588 8. Brodie, B.C., XIII, 1859, On the atomic weight of graphite. Philosophical Transactions of the Royal Society of London, (149), pp. 249 259 9. Phan Ngọc Minh, ật i u on u trú n no và á ứng dụng tiềm năng, NXB Khoa học tự nhiên và công nghệ, 2014, Hà Nội 10. Novoselov, K. S.; Geim, A. K.; Morozov, S. V.; Jiang, D.; Zhang, Y.; Dubonos, S. V.; Grigorieva, I. V.; Firsov, A. A, 2004, Electric field effect in atomically thin carbon films. Science , 306, pp. 666669 11. h t t p : / / c h e m ist r y .abou t . c o m /o d / m ol ec u l e s c o m po u n ds / a / T a b l e O f ElectricalResistivityAndConductivity.htm 12. Balandin, A.A., et al., 2008, Superior thermal conductivity of single layer graphene. Nano letters, 8(3), pp. 902907 13. ht tp : h // y p er p h y si c s . ph ya s t g r. su . e d u /h b a s e / t a b l e s / t h r c n . h t m l 14. I.A. Ovid’ko et al Rev. Adv. Mater. Sci. 34 111 15. Guixia Zhao, Jiaxing Li, Xuemei Ren, Changlun Chen, and Xiangke Wang, 2011, FewLayered Graphene Oxide Nanosheets As Superior Sorbentsfor Heavy Metal Ion Pollution Management, Environ. Sci. Technol, 45, pp. 10454– 10462 16 Suman Thakur, Niranjan Karak, 2015, Review article Alternative methods and naturebased reagents for the reduction of graphene oxide: A review, Carbon, 94, pp. 224242 17. Bernal J. D. 1924, “The structure of graphite”, Proc. Roy. Soc. A, 106, pp. 749 18. Hongbin Feng, Rui Cheng, Xin Zhao, Xiangfeng Duan & Jinghong Li, 2013, A Lowtemperature method to produce highly reduced graphene oxide, Nature Communications, 4, pp. 1539 19. Daniel R. Dreyer, Sungjin Park, Christopher W. Bielawski and Rodney S. Ruoff, 2010, The chemistry of graphene oxide, Chem. Soc. Rev , 39, pp. 228–240 20. Muge Acik, Geunsik Lee, Cecilia Mattevi, Adam Pirkle, Robert M. Wallace, Manish Chhowalla, Kyeongjae Cho, and Yves Chabal, 2011, The Role of Oxygen during Thermal Reduction of Graphene Oxide Studied by Infrared Absorption Spectroscopy, J. Phys. Chem. C., 115(40), pp. 19761 19781 21 Khaled Parvez, Sheng Yang, Xinliang Fen, Klaus Müllen, 2015, Exfoliation of graphene via wet chemical routes, Synthetic Metals 22. Junzhong Wang, Kiran Kumar Manga, Qiaoliang Bao, and Kian Ping Loh, 2011, HighYield Synthesis of FewLayer Graphene Flakes through Electrochemical Expansion of Graphite in Propylene Carbonate Electrolyte, J. Am. Chem. Soc., 133, pp. 8888–8891 23. Caterina Soldano, Ather Mahmood, Erik Dujardin, 2010, Production, properties and potential of graphene, Carbon, 48, pp. 2127–2150 24. Le Ha Giang, Le Thi Mai Hoa, Ha Quang Anh, Nguyen Ke Quang, Dao Duc Canh, Nguyen Thi Phuong, Tran Thi Kim Hoa, Dang Tuyet Phuong and Vu Anh Tuan, 2015, FeFe O /GO composite as novel and highly efficient photocatalýt in reactive dye degradation , Proceeding of IWNA 2015, 1114 November , Vung Tau, Viet Nam pp.638642 25. Phaedon Avouris and Christos Dimitrakopoulos, 2012, Graphene: synthesis and applications, Material today, 15(3), pp. 8697 26. ht tp : g // r a ph e n e w i k i . o r g/ g r a p h e n e / g r a p h e n e pl a t f o r m su pp li e s th e worldslargestsinglelayersinglecrystalgraphenesamples 27. Cecilia Mattevi, Hokwon Kim and Manish Chhowalla, 2011, A review of chemical vapour deposition of graphene on copper, J. Mater. Chem, 21, pp. 3324– 3334 28. Jiao, L., Zhang, L., Wang, X., Diankov, G., and Dai, H., 2009, Narrow graphene nanoribbons from carbon nanotubes, Nature, 458(7240), pp. 877880 29. Kosynkin, D. V., Higginbotham, A. L., Sinitskii, A., Lomeda, J. R., Dimiev, A., Price, B. K., and Tour, J. M., 2009, Longitudinal unzipping of carbon nanotubes to from graphene nanoribbons, Nature, 458(7240), pp 872876 30. Ayrat M, Dimiev, Lawrence B. Alemany and James M. Tour, 2013, Graphene Oxide.Origin of Acidity, Its Instability in Water, and a New Dynamic Structural Model, ACS Nano, 7(1), pp. 576–588 31. Kumar, Harish V.; Woltornist, Steven J.; Adamson, Douglas H, 2016. Fractionation and Characterization of Graphene Oxide by Oxidation Extent Through Emulsion Stabilization, Carbon, 98, pp. 491–495 32. Feicht, Patrick; Siegel, Renée; Thurn, Herbert; Neubauer, Jens W.; Seuss, Maximilian; Szabó, Tamás; Talyzin, Alexandr V; Halbig, Christian E; Eigler, Siegfried, 2017, Systematic evaluation of different types of graphene oxide in respect to variations in their inplane modulus, Carbon. 114, pp 700–705 33. B.C.Brodie, 1860, Sur le poids atomique du graphite , Ann. Chim. Phys, 59(466), pp. 472 34. Perreault, De Faria, and Elimelech, 2015, Environmental applications of graphenebased nanomaterials, Chemical Society Reviews, 44(16), pp 58615896 35. Wu, et al., 2013, Highly efficient removal of Cu (II) from aqueous solution by using graphene oxide, Water, Air, & Soil Pollution, 224(1),pp 1372 36. Sitko, et al., 2013, Adsorption of divalent metal ions from aqueous solutions using graphene oxide, Dalton Transactions, 42(16), pp. 56825689 37 Hossain, Anjum, and Tasnim, 2016, Removal of arsenic from contaminated water utilizing tea waste, International Journal of Environmental Science and Technology, 13(3), pp. 843848 38. L.Staidenmaier, 1898, Verfahere zur darstellung der graphitsaure, Berichte der deutschen chemischen Geselllschaft, 31(2), pp.14811487 39 William S.Hummers, Jr, Richard E.Offeman,1958, Preparation of graphitic oxide, Journal of American Chemical Society, 80(6), pp. 13391339 40. Xing Gao, Joonkyung Jang and Shigeru Nagase, 2010, Hydrazine and Thermal Reduction of Graphene Oxide: Reaction Mechanisms, Product Structures, and Reaction Design, J. Phys. Chem. C, 114(2), pp. 832–842 41. B. C. Brodie, Philos. Trans. R. Soc. London, 1859, 149, pp. 249–259 42. W. Scholz, H. P. Boehm, Z. Anorg. Allg. Chem, 1969, 369, pp. 327– 340 43. M. Hirata, T. Gotou, S. Horiuchi, M. Fujiwara, M. Ohba, 2004, Carbon, 42, pp. 2929–2937 44. N. I. Kovtyukhova, P. J. Ollivier, B. R. Martin, T. E. Mallouk, S. A. Chizhik, E. V. Buzaneva, A. D. Gorchinskiy, 1999, Chem. Mater, 11, pp 771–778 45. Hồ Văn Thành, 2009, Nghi n ứu tổng hợp và ứng dụng vật i u rây phân t ể h p phụ h t hữu ơ ộ h i, Luận án Tiến S Hóa học, Viện Hóa họcViện Khoa học và Cơng nghệ Việt Nam, Hà Nội 46. Phạm Ngọc Ngun, 2004, Giáo tr nh Kỹ thuật Phân t h ật ý, NXB Khoa Học và Kỹ Thuật, Hà Nội 47 Nguyễn Đình Triệu, 1999, á phương pháp vật ý ứng dụng trong hoá học, Nhà xuất bản Đại học Quốc Gia, Hà Nội 48. Songfeng Pei, Qinwei Wei, Kun Huang, Hui Ming Cheng, Wencai Ren, 2018, Green synthesis of graphene oxide by seconds timescale water electronlytic oxidation, Nature communi cations 49. Caliman et al. 2018, “Onepot synthesis of aminefunctionalized graphene oxide by microwaveassisted reactions: An outstanding alternative for supporting materials in supercapacitors,” RSC Adv., vol. 8, no. 11, pp 6136–6145 50.A. Alazmi, O. El Tall, S. Rasul, M. N. Hedhili, S. P. Patole, and P. M. F. J. Costa, 2016, “A process to enhance the specific surface area and capacitance of hydrothermally reduced graphene oxide,” Nanoscale, vol. 8, no. 41, pp. 17782–17787 51.Bae, et al., 2010, Rolltoroll production of 30inch graphene films for transparent electrodes, Nat Nano, 5(8), pp. 574578 52. Zhang, Zhang, and Zhou, 2013, Review of Chemical Vapor Deposition of Graphene and Related Applications, Accounts of Chemical Research, 46(10), pp. 23292339 53. Mu ShiJia, Su YuChang, Xiao LiHua, Liu SiDong, Hu Te, tang HongBo, 2013, XRay Diffraction pattern of Graphite oxide, Chin. Phys. Lett., 30(9), pp. 96101 54. Karthikeyan Krishnamoorthy, Murugan Veerâpndian, Kyusik Yun, S. J Kim, 2013, The chemical anh structural analysis of graphene oxide with different degrees of oxidation, Cacbon, 53, pp. 3849 55. Viet Hung Pham, tran Viet Cuong, Seung Hyun Hur, Eunsuok Oh, Eui Jung Kim, Eun Woo Shin and Jin Suk Chung, 2011, Chemical functionalization of graphene sheets by solvothermal reduction of a graphene oxide suspension in N methyl 2 pyrrolidone, J Mater Chem, 21, pp. 3371 3377 ... phit ằng? ?phương? ?pháp? ?LPE s dụng dung mơi khác nhau [22] 1 1 3 2 2 Bó ớp i n hó gr phit Phương? ?pháp? ?điện? ?hóa? ?là? ?phương? ?pháp? ?sử dụng một chất? ?điện? ?phân lỏng dẫn? ?điện? ?và dịng? ?điện? ?một chiều để làm dãn nở cấu trúc graphit. Có hai ... á phương? ?pháp? ?tổng hợp GO 1 2 3 1 1 ? ?Phương? ?pháp? ?Brodi Trong? ?phương? ?pháp? ?Brodie GO thu được? ?bằng? ?cách sử dụng kết hợp NaClO3 và HNO3 để oxi hóa? ? graphit. Với phương? ? pháp? ? Brodie bằng? ?... 2.4. QUY TRÌNH CHẾ TẠO? ?GRAPHEN? ?OXIT Q trình tổng hợp GO chứa hai q trình điện? ? hóa? ? (EC) tuần tự ở nhiệt độ phịng. Trong? ?nghiên? ?cứu? ?này, chúng tơi sử dụng nguồn? ?điện? ?510V của? ?phương? ?pháp? ?điện? ?hóa? ?thơng thường. Thế