Intercalación electroquímica y oxidación de grafito en dos etapas para la producción en masa de óxido de grafeno

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• La electroquímica
• Nanotecnología

Sus antecedentes:

• Los métodos convencionales de producción de óxido de grafeno (GO), como el método de Hummers, implican productos químicos peligrosos, que suponen riesgos para el medio ambiente y la seguridad.
• Los métodos de oxidación electroquímica existentes para la síntesis de GO a menudo sufren de bajos rendimientos debido a la oxidación inhomogénea.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar un método electroquímico escalable, seguro y eficiente para producir óxido de grafeno (GO) de alta calidad.
• Investigar las propiedades del GO sintetizado y su forma reducida para aplicaciones de almacenamiento de energía.

Principales métodos:

• Un enfoque electroquímico en dos pasos que implica la formación de compuestos de intercalación de grafito (GIC) en ácido sulfúrico.
• Oxidación y exfoliación del GIC de la etapa 1 en una solución de sulfato de amonio de 0,1 M.
• Subsecuente reducción profunda del óxido de grafeno producido para obtener óxido de grafeno reducido de alta conductividad (OGR).

Principales resultados:

• Se obtiene un alto rendimiento (> 70% en peso) de GO de buena calidad (> 90% monocapa) y un contenido razonable de oxígeno (17,7 at). Porcentaje).
• RGO sintetizado con bajo contenido de oxígeno (3,2 at). %) y una alta conductividad eléctrica (54.600 S m-1).
• Los condensadores electroquímicos fabricados con rGO demostraron una capacidad de velocidad ultraalta (hasta 10 V s-1).

Conclusiones:

• El método electroquímico de dos pasos desarrollado ofrece una alternativa segura, escalable y de alto rendimiento para la producción de GO.
• El rGO altamente conductor resultante es prometedor para dispositivos de almacenamiento de energía electroquímica de alto rendimiento, particularmente supercondensadores.