Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Ảnh hưởng của nhiệt độ và môi trường đến quá trình khử graphene oxide thông qua nghiên cứu độ dẫn điện
Tóm tắt
Trong bài viết này, chúng tôi báo cáo một nghiên cứu được thực hiện nhằm hiểu cách mà những thay đổi về môi trường và nhiệt độ, trong đó quá trình khử graphene oxide (GO) diễn ra, làm biến đổi các đặc tính điện của các phim tạo ra. Thực tế, có thể cải thiện hiệu suất khử GO bằng cách lựa chọn môi trường và nhiệt độ phù hợp. Để thực hiện điều này, ba môi trường khác nhau (chân không, không khí và nito) và ba nhiệt độ khác nhau (177 °C, 300 °C và 600 °C) đã được lựa chọn, như được gợi ý bởi các phép đo quét vi sai nhiệt lượng (DSC). Trong số các phim graphene oxide khử nhiệt đã được nghiên cứu, những phim được xử lý ở 600 °C trong môi trường nito cho thấy có độ dẫn điện cao hơn. Độ dẫn điện được cải thiện này có thể được quy cho việc giảm các nhóm chức oxy và khôi phục cấu trúc mạng carbon sp2, như được xác nhận bởi quang phổ Raman.
Từ khóa
#graphene oxide #độ dẫn điện #khử nhiệt #môi trường #nhiệt độTài liệu tham khảo
L. Silipigni, M. Fazio, B. Fazio, M. Cutroneo, L. Torrisi, Tailoring the oxygen content of graphene oxide by IR laser irradiation. Appl. Phys. A 124(545), 1–12 (2018)
L. Silipigni, M. Cutroneo, G. Salvato, L. Torrisi, In-situ soft X-ray effects on graphene oxide films. Radiat. Eff. Defects Solids 173(9–10), 740–750 (2018)
D. Chen, H. Feng, J. Li, Graphene oxide: preparation, functionalization, and electrochemical applications. Chem. Rev. 112, 6027–6053 (2012)
D. Zhan, Z. Ni, W. Chen, L. Sun, Z. Luo, L. Lai, T. Yu, A.T.S. Wee, Z. Shen, Electronic structure of graphite oxide and thermally reduced graphite oxide. Carbon 49, 1362–1366 (2011)
L. Silipigni, G. Salvato, G. Di Marco, B. Fazio, A. Torrisi, M. Cutroneo, L. Torrisi, Band-like transport in high vacuum thermal reduced graphene oxide films. Vacuum 165, 254–261 (2019)
L. Torrisi, L. Silipigni, M. Cutroneo, Radiation effects of IR laser on graphene oxide irradiated in vacuum and in air. Vacuum 153, 122–131 (2018)
M. Cutroneo, V. Havrane, A. Mackova, P. Malinski, L. Torrisi, J. Lorincik, J. Luxa, K. Szokolova, Localized deoxygenation of graphene oxide foil by ion microbeam writing. Vacuum 163, 10–14 (2019)
M. Cutroneo, V. Havranek, A. Mackova, P. Malinsky, L. Torrisi, L. Silipigni, B. Fazio, A. Torrisi, K. Szokolova, Z. Sofer, J. Stammers, Effects of the ion bombardment on the structure and composition of GO and rGO foils. Mater. Chem. Phys. 232, 272–277 (2019)
P. Zhang, Z. Li, S. Zhang, G. Shao, Recent advances in effective reduction of graphene oxide for highly improved performance toward electrochemical energy storage. Energy Environ. Mater. 1, 5–12 (2018)
D. Du, P. Li, J. Ouyang, Nitrogen-doped reduced graphene oxide prepared by simultaneous thermal reduction and nitrogen doping of graphene oxide in air and its application as an electrocatalyst. ACS Appl. Mater. Interfaces 7, 26952–26958 (2015)
T.E. Timofeeva, Z.I. Evseev, P.V. Vinokurov, G.N. Alexandrov, S.A. Smagulova, The effect of temperature conditions during graphene oxide synthesis on humidity dependence of conductivity in thermally reduced graphene oxide. J. Struct. Chem. 59(4), 799–805 (2018)
I. Sengupta, S. Chakraborty, M. Talukdar, S.K. Pal, S. Chakraborty, Thermal reduction of graphene oxide: how temperature influences purity. J. Mater. Res. 33(23), 4113–4122 (2018)
Graphenea, High quality graphene producer, actual website 2020. https://www.graphenea.com/. Accessed 3 June 2020
L.C. Feldman, J.W. Mayer (eds.), Fundamentals of Surface and Thin Film Analysis (Elsevier, New York, 1986)
Y. Qiu, F. Collin, R.H. Hurt, I. Külaots, Thermochemistry and kinetics of graphite oxide exothermic decomposition for safety in large-scale storage and processing. Carbon 96, 20–28 (2016)
K. Yin, H. Li, Y. Xia, H. Bi, J. Sun, Z. Liu, L. Sun, Thermodynamic and kinetic analysis of low-temperature thermal reduction of graphene oxide. Nano-Micro Lett. 3(1), 51–55 (2011)
O.M. Slobodian, P.M. Lytvyn, A.S. Nikolenko, V.M. Naseka, O.Y. Khyzhun, A.V. Vasin, S.V. Sevostianov, A.N. Nazarov, Low-temperature reduction of graphene oxide: electrical conductance and scanning kelvin probe force microscopy. Nanoscale Res. Lett. 13, 139 (2018)
S.N. Alam, N. Sharma, L. Kumar, Synthesis of graphene oxide (GO) by modified hummers method and its thermal reduction to obtain reduced graphene oxide (rGO). Graphene 6, 1–18 (2017)
N.F. Mott, E.A. Davis, in Electronic Processes in Non-crystalline Materials, 2nd edn. (Clarendon Press-Oxford, 1979) Chap.2
A. Bhaumik, J. Narayan, Conversion of p to n-type reduced graphene oxide by laser annealing at room temperature and pressure. J. Appl. Phys. 121, 125303 (2017)
X. Diez-Betriu, S. Alvarez-Garcia, C. Botas, P. Alavrez, J. Sanchez-Marcos, C. Prieto, R. Menendez, A. de Andres, Raman spectroscopy for the study of reduction mechanisms and optimization of conductivity in graphene oxide thin films. J. Mater. Chem. C. 1, 6905–6912 (2013)
C.-Y. Su, Y. Xu, W. Zhang, J. Zhao, X. Tang, C.-H. Tsai, L.-J. Li, Electrical and spectroscopic characterizations of ultra-large reduced graphene oxide monolayers. Chem. Mater. 21, 5674–5680 (2009)
V.B. Mohan, K. Jayaramana, M. Stammb, D. Bhattacharyya, Physical and chemical mechanisms affecting electrical conductivity in reduced graphene oxide films. Thin Solid Films 616, 172–182 (2016)
A. Danciu, I. Mihalache, M. Danila, B. Bita, R. Plugaru, The effect of annealing in nitrogen atmosphere on the structure, photoluminescence and electrical properties of Li and Cu doped sol–gel ZnO films, International Semiconductor Conference (CAS), (IEEE, Sinaia, 2014), pp. 77–80