Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Tính chất quang học của màng mỏng graphene oxide được khử bằng laser diode chi phí thấp
Tóm tắt
Nghiên cứu này đề xuất một phương pháp khử không độc hại, nhanh chóng, chi phí thấp, trong một bước và hiệu quả cao để phát triển màng graphene đa lớp chất lượng cao bằng cách sử dụng diode laser. Màng graphene oxide được chiếu xạ bằng laser diode (808 nm, 6 W) trong thời gian chiếu khác nhau (1, 1.5, 2, 2.5 và 3 phút) để thực hiện quá trình khử. Thiệt hại bề mặt đã được quan sát trên màng graphene oxide (GO) tại thời gian chiếu lớn hơn 3 phút và với công suất 6 W. Các kỹ thuật đo khác nhau (quang phổ Raman, hấp thụ UV-hữu cơ, phát quang và FTIR) đã được sử dụng để nghiên cứu các tính chất quang học của các màng rGO. Sau khi chiếu laser, quang phổ Raman của các màng rGO cho thấy các đỉnh của các băng D, G và 2D lần lượt tại 1335, 1581 và 2710 cm−1. Một sự gia tăng nhỏ trong tỷ lệ (ID/IG) đã được quan sát và cho thấy quá trình khử lớn hơn xảy ra sau thời gian chiếu màng graphene oxide lâu hơn 3 phút. Màng graphene oxide được chuẩn bị cho thấy đỉnh hấp thụ tại 235 nm đã bị dịch về phía đỏ thành 270 nm sau 3 phút chiếu xạ bằng laser diode để khử. Các phép đo PL đã được thực hiện, trong đó mẫu được kích thích bằng laser ion Ar (488 nm) và tín hiệu PL được khuếch đại bằng các kỹ thuật khóa. Quang phổ phát quang đã được đo ở các vị trí khác nhau trên màng graphene oxide đã được khử trong 3 phút để cho thấy tác động của sự phân bố năng lượng không gian của chùm tia laser diode lên màng rGO. Các đỉnh PL tối đa dần dần bị dịch về phía xanh và cường độ đỉnh giảm khi các phép đo tiến về phía trung tâm của màng đã được khử. Quang phổ FT-IR đã chỉ ra rằng không có nhóm hydroxyl, carboxyl và epoxy và các đỉnh mới được tìm thấy được gán cho các nhóm chức như CH2, C–H bằng cách khử graphene oxide bằng laser diode trong 3 phút.
Từ khóa
Tài liệu tham khảo
T. Szabó, A. Szeri, I. Dékány, Composite graphitic nanolayers prepared by self-assembly between finely dispersed graphite oxide and a cationic polymer. Carbon 43, 87–94 (2005)
C. Zhu, S. Guo, Y. Fang, S. Dong, Reducing sugar: new functional molecules for the green synthesis of graphene nanosheets. ACS Nano 4, 2429–2437 (2010)
S.J. Park, R.S. Ruoff, Chemical methods for the production of graphene. Nat. Nanotechnol. 4, 217–224 (2009)
G. Eda, Y.-Y. Lin, C. Mattevi, H. Yamaguchi, H.-A. Chen, I.-S. Chen, C.-W. Chen, M. Chhowalla, Blue photoluminescence from chemically derived graphene oxide. Adv. Mater. 22, 505–509 (2010)
J.L. Chen, X.-P. Yan, K. Meng, S.-F. Wang, Graphene oxide based photoinduced charge transfer label-free near-infrared fluorescent biosensor for dopamine. Anal. Chem. 83, 8787–8793 (2011)
T. Gokus, R.R. Nair, A. Bonetti, M. Böhmler, A. Lombardo, K.S. Novoselov, A.K. Geim, A.C. Ferrari, A. Hartschuh, Making graphene luminescent by oxygen plasma treatment. ACS Nano 3, 3963–3968 (2009)
H. He, J. Klinowski, M. Forster, A. Lerf, A new structure model for graphite oxide. Chem. Phys. Lett. 287, 53–56 (1980)
W.S. Hummers, R.E. Offeman, Preparation of graphitic oxide. J. Am. Chem. Soc. 80(6), 1339 (1958)
J.Y. Lim, N.M. Mubarak, E.C. Abdullah, S. Nizamuddin, M. Khalid, Recent trends in the synthesis of graphene and graphene oxide-based nanomaterials for removal of heavy metals—A review. J. Ind. Eng. Chem. 66, 29–44 (2018)
R. Giovannetti, E. Rommozzi, M. Zannotti, C.A. D’Amato, Recent advances in graphene based TiO2 nanocomposites (GTiO2Ns) for photocatalytic degradation of synthetic dyes. Catalysts 7(10), 305 (2017)
M. Gomaa, G.A. Fattah, Synthesis of graphene and graphene oxide by microwave plasma chemical vapor deposition. J. Am. Sci. 12(3), 72–80 (2016)
H. Zhang, J. Wang, Q. Yan, W. Zheng, C. Chen, Yu, Z, Vacuum-assisted synthesis of graphene from thermal exfoliation and reduction of graphite oxide. J. Mater. Chem. 21, 5392–5397 (2011)
K. Krishnamoorthy, M. Veerapandian, R. Mohan, S.-J. Kim, Investigation of Raman and photoluminescece studies of reduced graphene oxide sheets. Appl. Phys. A. 106, 501–506 (2012)
T.F. Emiru, D.W. Ayele, Controlled synthesis, characterization and reduction of graphene oxide: a convenient method for large scale production. Egypt. J. Basic Appl. Sci. 4, 74–79 (2017)
S. Kumar, A. Kumar, Chemically derived luminescent graphene oxide nanosheets and its sunlight driven photocatalytic activity against methylene blue dye. Opt. Mater. 62, 320–327 (2016)
S. Stankovich, D.A. Dikin, R.D. Piner, K.A. Kohlhaas, A. Kleinhammes, Y. Jia et al., Synthesis of graphene-based nanosheets via chemical reduction of exfoliated graphite oxide. Carbon 45(7), 1558–1565 (2007)
J. Chen, B. Yao, C. Li, G. Shi, An improved Hummers method for eco-friendly synthesis of graphene oxide. Carbon 64, 225–229 (2013)
Y.-L. Zhang, L. Guo, H. Xia et al., Photoreduction of graphene oxides: methods, properties, and applications. Adv Opt Mater. 2, 10–28 (2014)
W. Gao, L.B. Alemany, L. Ci, P.M. Ajayan, New insights into the structure and reduction of graphite oxide. Nat. Chem. 1(5), 403–408 (2009)
X. Gao, J. Jang, S. Nagase, Hydrazine and thermal reduction of graphene oxide: reaction mechanisms, product structures, and reaction design. J. Phys. Chem C. 114(2), 832–842 (2009)
K. Krishnamoorthy, M. Veerapandian, G.-S. Kim, S.J. Kim, A one step hydrothermal approach for the improved synthesis of graphene nanosheets. Curr. Nanosci. 8, 934–938 (2012)
S. Pei, J. Zhao, J. Du, W. Ren, H.-M. Cheng, Direct reduction of graphene oxide films into highly conductive and flexible graphene films by hydrohalic acids. Carbon 48(15), 4466–4474 (2010)
T.V. Cuong, V.H. Pham, Q.T. Tran, S.H. Hahn, J.S. Chung, E.W. Shin, E.J. Kim, Photoluminescence and Raman studies of graphene thin films prepared by reduction of graphene oxide. Mater. Lett. 64, 399–401 (2010)
D. Bhattacharjya, C.-H. Kim, J.-H. Kim, I.-K. You, J.B. In, S.-M. Le, Fast and controllable reduction of graphene oxide by low-cost CO2 laser for supercapacitor application. Appl. Surf. Sci. 462, 353–361 (2018)
C.-R. Yang, S.-F. Tseng, Y.-T. Chen, Characteristics of graphene oxide films reduced by using an atmospheric plasma system. Nanomaterials. 8, 802 (2018)
Hu Maocong, Z. Yao, X. Wang, Graphene-based nanomaterials for catalysis. Ind. Eng. Chem. Res. 56(13), 3477–3502 (2017)
H. Kang, A. Kulkarni, S. Stankovich, R.S. Ruoff, S. Baik, Restoring electrical conductivity of dielectrophoretically assembled graphite oxide sheets by thermal and chemical reduction techniques. Carbon 47, 1520–1525 (2009)
L.G. Cancado, K. Takai, T. Enoki, M. Endo, Y.A. Kim, H. Mizusaki, A. Jorio, L.N. Coelho, R.M. Paniago, M.A. Pimenta, General equation for the determination of the crystallite size La of nanographite by Raman spectroscopy. Appl. Phys. Lett. 88, 163106(1–3) (2006)
D. Li et al., Processable aqueous dispersions of graphene nanosheets. Nat. Nanotechnol. 3, 101 (2008)
R. Maiti, A. Midya, C. Narayana, S.K. Ray, Tunable optical properties of graphene oxide by tailoring the oxygen functionalities using infrared irradiation. Nanotechnology. 25, 495704 (2014)
Q. Mei, B. Liu, G. Han, R. Liu, M.-Y. Han, Z. Zhang, G. Oxide, From tunable structures to diverse luminescence behaviors. Adv. Sci. 6, 1900855 (2019)