ساخت آئروژل گرافن به روش قالب یخی در فشار محیط و بررسی ویژگی های آن

نوع مقاله : علمی-پژوهشی

نویسندگان

استاد فیزیک، دانشکده علوم، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران

چکیده

آئروژل‌های گرافن، ساختار سه بعدی گرافن فوق سبک با چگالی در بازه mg/cm3 10 با ویژگی‌های الکتریکی یگانه و قابلیت فشرده سازی بالا هستند. برای تولید آن‌ها، نخست هیدروژل گرافن ساخته می‌شود و سپس مایع درون هیدروژل با هوا جایگزین می‌شود به‌طوری که حجم و ساختار ژل دچار تغییر نشود. در این پژوهش، آئروژل گرافن به روش خشک کردن در فشار محیط بدون نیاز به وسایل خلاسازی با چگالی mg/cm3  6/10 تهیه شد و مرحله‌های گوناگون تهیه، بهینه شد. دیده شد که برای تهیۀ آئروژل گرافن با تخلخل بیش‌تر و چگالی کم‌تر، مناسب است تا غلظت اولیه گرافن اکسید mg/mL 4، زمان ژل شدن 7 ساعت و زمان انجام قالب یخی 48 ساعت انتخاب شود. هم‌چنین دیده شد که آئروژل­ های تهیه شده با چگالی کم‌تر دارای ویژگی فشرده ­سازی بیش­تری هستند. با افزایش تنش اعمالی بر نمونه­ ها، میزان رسانش الکتریکی آن­ها افزایش و مقاومت الکتریکی آن­ها کاهش می­ یافت. هم‌چنین رسانش گرمایی آن­ها W/m.K 029/0 اندازه­ گیری شد که در حد یک عایق گرمایی خوب است. میزان جذب گازوئیل، نفت، روغن خوراکی و اتانول توسط آئروژل گرافن به ترتیب 5/88، 6/59، 6/42 و g/g 2/55 اندازه ­گیری شد. در مورد جذب متیلن­ بلو دیده شد که بیش‌ترین جذب در 15 دقیقۀ اول رخ می­ دهد و می ­توان از آئروژل گرافن به عنوان جاذب متیلن­ بلو و رنگ ­هایی با ساختار همانند از آب و پساب­ های صنعتی استفاده کرد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

مراجع

[1] Aegerter M.A., Leventis N., Koebel M.M., “Aerogels handbook”, Springer Science & Business Media (2011).
[2] بختیاری دوست ا.، احتشامی ع.ا.، رخشان ق.، کرمی ا.، ساخت سیلیکاژل دانسیته پایین با استفاده از مایع‌های فوق بحرانی، نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران، (4)32: 1 تا 16 (1392).
[3] Sun H., Xu Z., Gao C., Multifunctional, Ultra‐Flyweight, Synergistically Assembled Carbon Aerogels, Adv. Mat., 25: 2554-2560 (2013).
[4] Pierre A.C., Pajonk G.M., Chemistry of Aerogels and their Applications, Chem. Rev., 102: 4243-4266 (2002).
[5] Tajiki A., Abdouss M., Synthesis and Characterization of Graphene Oxide Nano-Sheets for Effective Removal of Copper Phthalocyanine from Aqueous Media. Iran. J. Chem. Chem. Eng. (IJCCE), 36(4): 1-9 (2017).
[6] Bryning M.B., Milkie D.E, Islam M.F., Hough L.A., Kikkawa J.M., Yodh A.G., Carbon Nanotube Aerogels, Adv. Mater., 19: 661-664 (2007).
[7] Worsley M.A., Pauzauskie P.J., Kucheyev S.O., Zaug J.M., Hamza A.V., Satcher J.H., Baumann T.F., Properties of Single-Walled Carbon Nanotube-based Aerogels as a Function of Nanotube Loading, Acta Mater., 57: 5131-5136 (2009).
[8] Job N., Thery A., Pirard R., Marien J., Kocon L., Rouzaud J.N., Beguin F.,  Pirard J.P., Carbon Aerogels,Cryogels and Xerogels: Influence of the Drying Method on the Textural Properties of Porous Carbon Materials, Carbon., 43: 2481-2494 (2005).
[9] Huang X., Zeng Z., Fan Z., Li J., Zhang H., Ambient Pressure Dried Graphene Aerogels with Superelasticity and Multifunctionality, Adv. Mater., 24: 5979-6604 (2012).
[10] Deville S., Ice-Templating, Freeze Casting: Beyond Materials Processing, J Mater Res., 28: 2202-2219 (2013).
[11] Liu Y., Qian W., Zhang Q., Cao A., Li Z., Zhou W., Ma Y., Wei F., Hierarchical Agglomerates of Carbon Nanotubes as High-Pressure Cushions, Nano let., 8: 1323-1327 (2008).
[12] Wang C., Yang S., Ma Q., Jia X., Ma P.-C., Preparation of Carbon Nanotubes/Graphene Hybrid Aerogel and its Application for the Adsorption of Organic Compounds, Carbon, 118: 765-771 (2017).
[13] Sui Z., Zhang X., Lei Y., Luo Y., Easy and Green Synthesis of Reduced Graphite Oxide-Based Hydrogels, Carbon, 49(13): 4314-4321 (2011).
[14] Lv P., Tan X.-W., Yu K.-H., Zheng R.-L., Zheng J.-J., Wei W., Super-Elastic Graphene/Carbon Nanotube Aerogel: A Novel Thermal Interface Material with Highly Thermal Transport Properties, Carbon, 99: 222-228 (2016).
[15] Cheng Y., Zhou S., Hu P., Zhao G., Li Y., Zhang X. Han W., Enhanced Mechanical, Thermal, and Electric Properties of Graphene Aerogels via Supercritical Ethanol Drying and High-Temperature Thermal Reduction, Scientific Reports, 7: 1439-1450 (2017).
[16] Zhao D., Yu L., Liu D., Ultralight Graphene/Carbon Nanotubes Aerogels with Compressibility and Oil Absorption Properties, Materials, 11: 641-642 (2018).
[17] Hu H., Zhao Z., Gogotsi Y., Qiu J., Compressible Carbon Nanotube–Graphene Hybrid Aerogels with Superhydrophobicity and Superoleophilicity for Oil Sorption. Environ, Sci. Technol. Lett., 1: 214-220 (2014).

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار