Opløselighed af grafenoxider forsvinder i vasken

(PhysOrg.com) - Graphenoxid har fået en scrum af forskere til at falde på det, da det bevarer meget af egenskaberne af det højt værdsatte supermateriale ren grafen, men det er meget lettere, og billigere, at fremstille i store mængder; lettere at behandle; og dets betydelige iltindhold ser ud til at gøre det opløseligt i vand. Ny forskning fra University of Warwick har imidlertid fundet ud af, at den sidste antagelse er forkert, og desværre kommer grafenoxids opløselighed bogstaveligt talt ud i vasken.

Drs Rourke og Wilsons team fandt deres opdagelse, når de behandlede grafenoxidet med natriumhydroxid (NaOH) i et forsøg på at øge nytten af ​​de oxygenholdige funktionelle grupper, der menes at være bundet til grafen. Desværre syntes det at gøre tingene værre frem for bedre. Faktisk var der ved høje nok koncentrationer af NaOH Dr Rourke tilbage med en sort suspension.

Warwick -ledede forskere mindede om, at det var blevet vist, at oxidationsrester klæber til kulnanorør, men den svage karakter af forbindelsen mellem dette oxidationsrester og kulstofnanorørene betød, at en vask med en base simpelthen kan fjerne det oxidative affald. Eksperimenter viste, at oxidativt affald i det særlige tilfælde viste sig at udgøre næsten en fjerdedel af massen af ​​de "oxiderede carbon nanorør". Forskerne følte, at en lignende proces måske fandt sted i det grafenoxid, de studerede.

Resultaterne kan også hjælpe med at forklare de overdrevent høje niveauer af ilt, som folk påstod at finde i grafenoxid. Kemikere kæmpede allerede for at identificere tilstrækkeligt sandsynligt carbon til oxygenbindinger til at rumme de mængder ilt, der menes at udgøre en del af grafenoxid.

Ved centrifugering af den sorte væske stod Warwick -teamet tilbage med en bunke sort pulver, der viste sig at være grafenoxid, der måske engang var opløseligt før påføring af basen, men som nægtede at vise et signifikant tegn på at være let opløseligt igen i dets nuværende tilstand. Det viste sig, at det sorte materiale lignede grafen i sig selv; især viste det sig at bestå af meget store ark af elektrisk ledende carbonatomer, i modsætning til det isolerende "grafenoxid".

Den resterende væske blev også tørret for at give et hvidt pulver, som Warwick -forskerne viste, indeholdt "oxidativ affald" eller OD; OD viste sig udelukkende at bestå af små, lavmolekylære forbindelser (dvs. mindre end 100 atomer)

Det grafenoxid, der blev genvundet fra vaskeprocessen, dannede ca. 64% af massen af ​​"grafenoxidet" ved procesens start. Det genvundne OD eller oxidative affald udgjorde mindst 30% af vægten af ​​massen af ​​det originale "grafenoxid".

Drs Rourke og Wilsons team mener, at dette viser, at meget af iltet, der menes at være tæt knyttet til kulstoffet i grafenoxidet, faktisk slet ikke var bundet, men blot lå oven på grafemarkene, løst forbundet med dem som "oxidativt affald". Dette oxidative affald indeholdt en stor mængde ilt, der simpelthen kom ud i vasken, da grafenoxidet blev behandlet med natriumhydroxid.

Dette skaber et betydeligt problem for forskere afhængigt af en letopløselig form for grafenoxid, da opløseligheden, der hidtil er fundet, var direkte afhængig af de store mængder ilt, der menes at være bundet til carbonet i grafenoxidet. Hvis meget af den ilt så let falder væk, det samme vil opløselighedsniveauerne.

Dr. Rourke og Wilson siger:”Vores resultater tyder på, at modeller for strukturen af ​​grafenoxid skal revideres. Disse resultater har vigtige implikationer for syntesen og anvendelsen af ​​kemisk modificeret grafen, især når direkte kovalent funktionalisering af grafengitteret er påkrævet. ”