No category

منبع پایان نامه درمورد تغییرات ساختاری، است همانطور که در، مزایا و معایب، هزینه تولید

را شاهد خواهیم بود. همچنین در صورت استفاده از دمای ?۱۵۰۰یا زمان بیشتر برای احیا حرارتی گرافن اکساید این امر به نسبت ۶۶۰ به ۱ افزایش می یابد. ورق های گرافن احیا شده به روش حرارتی دارای سطح مقطع بسیار بالای m^2/gr1700 می باشند. این نسبت در متیلن بلو اندازه گیری شده است. همچنین این صفحات توانایی پخش شدن در حلال های آلی همانند ان و ان-دی متیل فرمامید و تتراهیدروفوران را دارا می باشند. احیا حرارتی همچنین سبب بازسازی و افزایش خواص هدایت الکتریکی می شود. در یک تحقیق میزان هدایت الکتریکی یک فیلم گرافن با دانسیته gr/?cm?^3 0.3 بین s/?cm?^3 10 تاs/?cm?^3 20 بود[۷۷]؛ در حالی که این میزان برای تک لایه گرافن چیزی در حدود s/?cm?^3 6000 اندازه گیری و گزارش شده است[۷۸].
طبیعت، اندازه متوسط، و ضخامت ورق های گرافن تولید شده توسط روش‌های مختلف از بالا به پایین و همچنین مزایا و معایب هر روش به صورت خلاصه شده در جدول ۲-۲ آورده شده است. لازم به ذکر است همانطور که در جدول ۲-۲ مشاهده می شود، بهترین راه ها برای تولید ورق های گرافن مورد استفاده در نانوکامپوزیت های پلیمری از گرافن اکساید و احیا آن شروع می شود.
جدول ‏۲-۲- راههای تولید ورق های گرافن[۴۷].
روش
ابعاد
مزایا
معایب

ضخامت
جانبی

به طور مستقیم از گرافیت
پراکنش میکرومکانیکی
لایه‌های کم
?mتا cm
اندازه بزرگ صفحات
مقیاس تولید پایین
فراصوت گرافیت
یک و چندلایه
زیر ?m
گرافن اصلاح‌نشده
بازده پایین
پراکنش الکتروشیمیایی
یک و چندلایه
nm 500- 700nm
هدایت الکتریکی
هزینه حلال یونی
محلول سوپراسید
تک‌لایه
nm 300- 900nm
گرافن اصلاح‌نشده
استخراج حلال
از مشتقات گرافیت (اکسید یا فلوئورید گرافیت)
قلیایی کردن با لیتیم
تک‌لایه
?m
اندازه بزرگ
چسبیدن صفحات با زمان
احیا شیمیایی کلوئید GO
یک و چندلایه
?m
اندازه بزرگ
مواد اولیه سمی
احیا شیمیایی GO اصلاح‌شده
تک‌لایه
nm100 تا ?m
پراکنش مناسب
مقاومت حرارتی پایین
احیا حرارتی
یک و چندلایه
حدود nm 500
احیا و پراکنش همزمان
اندازه کوچک صفحات

عامل دار کردن شیمیایی گرافن
تا دهه ۱۹۸۰، خانواده کربن تنها با نامهای گرافیت و الماس شناخته می شد. این امر با کشف کردن و شناختن آلوتروپ های ملکولی کربن مانند فولرن، نانولوله کربنی، و اخیرا گرافن به طور کامل تغییر کرده است[۷۹]. در میان آلوتروپ های کربنی گرافن به دلیل داشتن ویژگی های منحصر به فرد و عملکرد برجسته توجه بسیار زیادی را به خود جلب کرده است. علاوه بر این هزینه تولید گرافن در مقایسه با دیگر نانو ذرات بر پایه کربن بسیارکم می باشد. بنابراین توجه جامعه علمی در بررسی جنبه های مختلف گرافن و به ویژه اصلاح سطح آن قرار گرفته است. عامل دار کردن و پراکندگی ورق های گرافن دارای اهمیت زیادی در برنامه های کاربردی گوناگون می باشد. عامل دار کردن شیمیایی گرافن می‌تواند به کمک روش های بر پایه حلال همانند مونتاژ لایه به لایه۲۸، اسپین-پوشش و فیلتریزاسیون انجام شود. عامل دار کردن شیمیایی گرافن از تراکم و چسبیدن صفحات به یکدیگر در طی احیا گرافن در فاز حلال جلوگیری کرده و به حفظ خواص ذاتی گرافن کمک می کند. از گرافن اکساید به طور گسترده به‌عنوان یک ماده اولیه جهت پردازش گرافن استفاده می شود. حضور کربونیل و گروه‌های کربوکسیل اضافی واقع در لبه های صفحات گرافن اکساید، این نانوذره را به شدت آب دوست می کند و به آن اجازه می دهد که به آسانی در آب متورم شده و پخش شود.
به منظور آماده سازی گرافن، احیا گرافن اکساید با روش‌های شیمیایی، حرارتی و یا فتوشیمیایی صورت می گیرد. بااین حال، احیا گرافن اکساید (با توجه به چسبیدن صفحات به یکدیگر) بدون تثبیت کننده منجر به رسوب گرافیت و تجمع غیر قابل برگشت ورق های گرافن می شود. بنابر این اصلاح سطح ورق های گرافن اکساید معمولا با عامل دار کردن کووالانسی یا غیر کوالانسی همراه با احیا گرافن اکساید صورت می پذیرد[۸۰]. در روش های معمول، احیا گرافن اکساید اصلاح شده با آلکیل آمین سبب ایجاد پراکندگی و پخش پایدار صفحات گرافن عامل دار شده در حلال های آلی می گردد. جهت دستیابی به گرافن قابل پراکندگی پایدار در آب می‌توان گروه‌های کربوکسیل با سولفونیت را بر روی سطح گرافن ایجاد کرد[۷۱], [۸۱]. بااین‌حال تلاش هایی برای تولید گرافن قابل پراکندگی پایدار در حلال های آلی به صورت مستقیم از گرافیت صورت گرفته است. گرافن اصلاح شده با مایعات یونی به روش الکتروشیمیایی و به طور مستقیم از گرافیت طبیعی توسط محققان تهیه شده و خواص و میزان پایداری آن مورد بررسی قرار گرفته است[۵۷], [۸۲]. چندین روش دیگر نیز جهت آماده سازی گرافن عامل دار نشده و دارای عملکرد بالا و پراکندگی پایدار توسط مقالات منتشر شده است[۸۳].
عامل دار کردن کووالانسی۲۹
در این بخش به صور انحصاری به عامل دار کردن کووالانسی گرافن می پردازیم.
تغییرات ساختاری می‌توانند بر روی سطح و یا لبه های صفحات نانو ذرات گرافن صورت پذیرند. عامل دار کردن سطح با دورگه سازی مجدد یک یا چند اتم کربن sp2 شبکه کربن به پیکر بندی sp3 همزمان با از دست دادن الکترون های دوگانه صورت می پذیرد[۷۹]. اصلاح کووالانسی گرافن را می‌توان از ۴ روش متفاوت به دست آورد که به صورت زیر می باشند:
الف- واکنش جانشینی هسته
ب- واکنش جانشینی الکتروفیلی
ت- واکنش مرحله ای
ث- واکنش اضافی
جدول ۲-۳ انواع اصلاحات کووالانسی گرافن اکساید را با استفاده از عوامل مختلف اصلاح، ثبات پراکندگی آنها در حلال های مختلف، میزان پایداری آنها در حلال های مختلف و هدایت الکتریکی آنها را نشان می دهد.
جدول ‏۲-۳- انواع روش‌های اصلاح سطح کووالانسی گرافن اکساید[۸۴]
روش اصلاح
عامل اصلاح
حلال های دارای پراکندگی پایدار
میزان پراکندگی
(mg/ml)
خواص الکتریکی
(s/m)
واکنش جانشینی هسته
آلکیل آمین/آمینواسید

۴- آمینوبنزن سولفونیک اسید
۴و۴-دی آمینودی فنیل اتر
پلی اتیلن اکساید
آلیل آمین

۳- آمینوپروپیل تری تیوکسی سیلان
آمین ترمینیت شده با محلول یونی
پلی-ال-لیزین
دوپامین
پلی گلیسیرول
پلی نرفینفرین

کلروفرم، تتراهیدروفوران، تولوئن، دی کلرومتان
آب

زایلن،متانول

تتراهیدروفوران
آب،دی متیل فرمامید
آب،اتانول، دی متیل فرمامید،دی متیل سولفوکساید
آب، دی متیل فرمامید،دی متیل سولفوکساید
آب
آب
آب
آب،متانول،استون، دی متیل فرمامید، ان متیل-۲-پیرولیدن، تولوئن

۰.۲

۰.۱

۰.۲
۱.۵۵
۰.۵

۰.۵

۰.۵
۰.۰۵
۳
۰.۱











واکنش جانشینی الکتروفیلی
۶-آمینو۴-هیدروکسی۲-نفتالن سولفونیک اسید
۴- بروموآنیلین
سولفانیلیک اسید
ان متیل پیرولیدین

آب

دی متیل فرمامید
آب
اتانول، دی متیل فرمامید، ان متیل-۲-پیرولیدن،پلی کربنات، تتراهیدروفوران

۳

۰.۰۲
۲
۰.۲-۱.۴

۱۴۵


۱۲۵۰
۲۱۶۰۰

واکنش مرحله ای
ایزوسیانات آلی

دی ایزوسیانات آلی
اکتا دسیل آمین

تترامتیل اتیلن دی آمین
پلی اتیلن گلایکول ترمینیت شده با آمین
کیتوسان
تری فنیل آمینن بر پایه پلی آزومتاین
بتا-سیکلودکسترین
آلفا-سیکلودکسترین بتا-سیکلودکسترین گاما-سیکلودکسترین
پلی وینیل الکل
آمین عامل دار شده با پرفرین
آدناین-کریستاین-نیکوتامید-اووال بومین

دی متیل فرمامید، ان متیل-۲-پیرولیدن، دی متیل سولفوکساید،هگزامتیل فسفورامید
دی متیل فرمامید
تتراهیدروفوران، کربن تتراکلراید،۱و۲ دی کلرومتان
تتراهیدروفوران
آب

آب
تتراهیدروفوران

آب،استون، دی متیل فرمامید
آب،اتانول، دی متیل فرمامید، دی متیل سولفوکساید

آب، دی متیل سولفوکساید
دی متیل فرمامید

آب

۱ (دی متیل فرمامید)


۰.۵(تتراهیدرو فوران)

۰.۲
۱

۲

۱(دی متیل فرمامید)
بیشتر از ۲.۵


۰.۱

۱۰-۴*۱.۹





واکنش اضافی
پلی اوکسیالین آمین
پلی استیلن
آرین

سایکلو پروپانیتد مالونیت

تتراهیدروفوران
ارتو دی کلروبنزن
دی متیل فرمامید، ارتو دی کلروبنزن
تولوئن، ارتو دی کلروبنزن، دی متیل فرمامید،دی کلرومتان

۰.۲
۰.۱
۰.۴

۰.۵



واکنش جانشینی هسته
در این روش محل‌های اصلی واکنش، گروه‌های اپوکسی بر روی سطح گرافن اکساید می باشند. در این واکنش گروه‌های عاملی آمین دار به جفت الکترون های ناپیوندی گروه‌های اپوکسی حمله می کنند تا واکنش صورت پذیرد. در مقایسه با روش های دیگر، جانشینی هسته به راحتی و در دمای اتاق و در یک محیط آبی رخ می دهد.بنابراین این روش به یک روش امبدوارکننده برای تولید گرافن عامل دار شده در مقیاس بزرگ و صنعتی تبدیل شده است. انواع آمین های آلیفاتیک و آروماتیک، اسیدهای آمینه،زیست موکول‌های خاتمه یافته با آمین، مایعات یونی، پلیمر های با وزن ملکولی کم و ترکیبات دارای سیلان با موفقیت در تهیه گرافن عامل دار شده به این روش مورد تولید قرار گرفته اند[۸۵], [۸۶].
به طور مثال کویلا و همکارانش و همچنین وانگ و همکارانش از دودسیل آمین و اوکتا دسیل آمین جهت سنتز گرافن عامل دار شده استفاده کرده اند.شکل ۲-۲۸ طرح‌واره‌ای از تهیه گرافن عامل دار شده با استفاده از آلکیل آمین را نمایش می دهد[۸۵].

شکل ‏۲-۲۸ به دست آوردن ورق های گرافن عامل دار شده از گرافیت: (الف) اکسید کردن گرافن (ب) عامل دار کردن گرافن اکساید با آلکیل آمید و (ج) احیای گرافن عامل دار شده[۸۵]
واکنش جانشینی الکتروفیلی
واکنش های جانشینی الکتروفیلی با گرافن توسط جابه جایی یک اتم هیدروژن توسط الکتروفیل صورت می پذیرد. به‌عنوان مثال پیوند خود به خود نمک آریل دیازونیوم به سطح گرافن نمونه ای از واکنش جانشینی الکتروفیلی می باشد. همچنین نمک دیازونیوم پارانیترو انیلین را نیز می‌توان بر روی سطح گرافن گرفت کرد[۸۷]. شکل ۲-۲۹ طرح‌واره‌ای از عامل دار کردن گرافن با نمک دیازونیوم توسط واکنش جانشینی الکتروفیلی را نمایش می دهد.

شکل ‏۲-۲۹ عامل دار کردن گرافن احاطه شده توسط سورفکتانت SDBS با نمک دیازونیوم توسط واکنش جانشینی الکتروفیلی[۷۰].
واکنش مرحله ای
واکنش مرحله ای یک واکنش شیمیایی است که در آن درو ملکلول دارای گروه‌های عاملی با از دست دادن انتروپی با یکدیگر ترکیب شده و به شکل یک تک ملکول در می آیند. در مورد گرافن واکنش مرحله ای با ایزوسیانات،دی ایزوسیانات، و ترکیبات آمین از طریق تشکیل آمیدها و استر کاربامات ها صورت می پذیرد. استانکوویچ و همکارانش از یک سری ترکیبات ایزوسیانات در اصلاح سطح گرافن اکساید استفاده کردند.[۸۸], [۸۹] شکل ۲-۳

این فایل ها تست های آزمون آزمایشی کارشناسی ارشد انتشارات سنجش و دانش می باشد که با پاسخ های کاملا” تشریحی ارائه می شود. شما می توانید از منوی جستجو (بالای سایت سمت چپ ) تست های دروس دیگر را پیدا کرده و رایگان دانلود کنید

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

* Copy This Password *

* Type Or Paste Password Here *