Как одиночный графен равномерно диспергируется в воде?

Обычно графен и вода плохо перемешиваются. Когда графен находится в воде, появляются «оборванные связи» (атомы водорода молекул воды указывают на поверхность графена), и молекулы воды около графена не могут образовывать более трех. Водородные связи, в то время как чистая вода имеет в среднем 3,6 водородных связи на молекулу воды. Следовательно, графен и неполярные углеводороды могут разрушать водородные связи в воде, вызывая гидрофобные взаимодействия, что затрудняет растворение графена в воде. Кроме того, графен способствует зарождению растворенных в воде нанопузырьков на поверхности графена, что также усугубляет агломерацию и осаждение графена. Соединение интеркаляции графита может быть разделено на один слой графена в апротонном растворителе для получения термодинамически стабильного отрицательного раствора графена. Отрицательно заряженный графен - сильный восстановитель, а органические растворители чувствительны к воздуху и влаге. Недавно Джордж и др. (DOI: 10.1038 / NCHEM.2669) достигли равномерного распределения однослойных листов графена в воде для удаления воды. Этот водный раствор графена стабилен на воздухе и не требует добавления поверхностно-активного вещества.

Растворение графита калия в тетрагидрофуране ТГФ в инертной атмосфере с образованием единого слоя отрицательно заряженного полииона графена с последующим окислением отрицательно заряженных ионов графена в графен путем воздействия воздуха в ТГФ с последующим быстрым переходом в дегазированную воду. к воздуху образует катионы пероксида и нейтральный графен. В обычных условиях эксперимента адсорбция растворенных в воде газов на поверхности графена приводит к притяжению на большие расстояния между рассредоточенными индивидами, тем самым способствуя агломерации. Напротив, если вода дегазирована, ионы воды адсорбируются на поверхности графена. Эта адсорбция заставляет диспергированный слой графена иметь определенный заряд, и электростатическое отталкивание может стабилизировать состояние дисперсии графенового листа. В общем, в дегазированной воде повторная агрегация графена в дегазированной воде резко замедляется из-за слабого притяжения диффузии между листами графена и устойчивости к электростатическому отталкиванию. Из-за окисления и разложения отрицательно заряженного графена водой ионы OH-- спонтанно адсорбируются на поверхности графена, и графен заряжается в воде. Когда два графена встречаются, они вызывают отталкивание. Следовательно, графен может эффективно диспергироваться в воде при концентрации 0,16 г / л и может стабильно храниться в течение нескольких месяцев.

Страница содержит содержимое машинного перевода.