Verschil tussen grafeenoxide en gereduceerd grafeenoxide

De belangrijk verschil tussen grafeenoxide en gereduceerd grafeenoxide is dat het grafeenoxide bevat zuurstofhoudende functionele groepen, terwijl het gereduceerde grafeenoxide de zuurstofhoudende functionele groepen mist.

Grafietoxide is een materiaal dat bestaat uit koolstof-, waterstof- en zuurstofatomen. We kunnen deze verbinding verkrijgen door grafiet te behandelen met sterke oxidatiemiddelen. We kunnen ook de monomoleculaire vellen van dit materiaal maken, de grafeenoxidebladen. Bovendien kunnen we deze monomoleculaire lagen behandelen om gereduceerd grafeenoxide te verkrijgen.

INHOUD

1. Overzicht en belangrijkste verschil
2. Wat is grafeenoxide
3. Wat is gereduceerd grafeenoxide
4. Vergelijking zij aan zij - Grafeenoxide versus gereduceerd grafeenoxide in tabelvorm
5. Samenvatting

Wat is grafeenoxide?

Grafeenoxide is een monomoleculaire laag van grafietoxide. Dit materiaal is erg belangrijk omdat we het kunnen gebruiken om grafeenvellen op een effectieve, maar toch goedkope manier te produceren. In dit geval is grafeenoxide een geoxideerde vorm van grafeen. Het heeft een enkele atomaire laag, doorspekt met zuurstofbevattende functionele groepen.

Figuur 01: Grafietoxideconstructie

Dit materiaal is dispergeerbaar in water en andere oplosmiddelen vanwege de aanwezigheid van zuurstof-functionaliteiten. Daarom is het gemakkelijk om dit materiaal te verwerken. Deze eigenschap maakt het ook mogelijk om de elektrische en mechanische eigenschappen van keramiek te verbeteren wanneer we het keramische materiaal mengen met grafeenoxide. Het is echter niet goed voor elektrische geleidbaarheid. Daarom categoriseren we het als een elektrische isolator. Dit komt vooral door de verstoring van sp² verbindingsnetwerken die in grafiet aanwezig zijn. Maar er zijn enkele processen die we kunnen gebruiken om de eigenschappen ervan te vergroten.

Er zijn ook vier belangrijke methoden die fabrikanten gebruiken om deze verbinding te maken. Zij zijn; Staudenmaier, Hofmann, Brodie en Hummers-methode. Deze technieken hebben verschillende verschillen tussen hen.

Toepassingen

• Bij de productie van transparante geleidende films in flexibele elektronica, zonnecellen, chemische sensoren, enz. Door grafeenoxide toe te passen als een dunne film afgezet in het substraat.
• Voor het vervangen van tinoxide in batterijen en touchscreens.
• Als elektrodemateriaal voor batterijen, condensatoren en zonnecellen vanwege het grote oppervlak.
• Om de eigenschappen van composietmaterialen (treksterkte, elasticiteit, geleidbaarheid, etc.) te verbeteren door deze materialen te mengen.
• Diverse medische toepassingen vanwege de fluorescerende aard van het materiaal.

Wat is gereduceerd grafeenoxide?

Gereduceerd grafeenoxide is de gereduceerde vorm van monomoleculaire grafeenoxidebladen. Er zijn geen zuurstofbevattende functionele groepen omdat deze groepen worden gereduceerd via verschillende behandelingstechnieken. Ook is dit proces van reductie een uiterst vitaal proces omdat het een grote impact heeft op het eindproduct dat we gaan krijgen. Omdat het proces bepaalt hoe dicht de kwaliteit van de gereduceerde vorm zal zijn ten opzichte van de kwaliteit van perfect grafeen.

Voor toepassingen zoals energieopslag op grote / industriële schaal is gereduceerd grafeenoxide een goede keuze. Het is vooral omdat, het is heel gemakkelijk om deze verbinding op grote schaal te produceren dan het produceren van grafeen.

Figuur 02: Absorptiespectroscopie en Raman-spectroscopie van grafiet, grafeenoxide en gereduceerd grafeenoxide

Er zijn verschillende manieren waarop we het grafeenoxide kunnen reduceren om gereduceerd grafeenoxide te verkrijgen. Onder hen zijn de belangrijke technieken thermische, chemische of elektrochemische methoden. Het gebruik van de chemische methoden heeft een groot voordeel, want dan kunnen we de productie opschalen zoals we willen. Meestal echter heeft het product uit chemische methoden zijn elektrische eigenschappen en oppervlakte, onder de normen.

Toepassingen

• In onderzoeken naar grafeen
• Productie van batterijen
• Biomedische toepassingen
• Bij de productie van supercondensatoren
• In bedrukbare grafeenelektronica

Wat is het verschil tussen grafeenoxide en gereduceerd grafeenoxide?

Grafeenoxide is een monomoleculaire plaat van grafietoxide, terwijl verminderd grafeenoxide de gereduceerde vorm is van monomoleculaire grafeenoxidebladen. Vandaar dat we de basis van het verschil tussen grafeenoxide en gereduceerd grafeenoxide kunnen begrijpen. We kunnen grafeenoxide gebruiken om grafeen op kleine schaal en op een goedkope manier te produceren, maar we kunnen een gereduceerde vorm van grafeenoxide gebruiken om grafeen op grote industriële schaal te produceren.

Een ander verschil tussen grafeenoxide en gereduceerd grafeenoxide is dat het grafeenoxide in hoge mate dispergeerbaar is in water en andere oplosmiddelen, terwijl gereduceerde vorm minder dispergeerbaar is; het is dispergeerbaar in lage concentraties. Het belangrijkste verschil tussen grafeenoxide en gereduceerd grafeenoxide is vooral dat het grafeenoxide zuurstofhoudende functionele groepen bevat, terwijl het gereduceerde grafeenoxide de zuurstofbevattende functionele groepen mist. Dit komt vooral omdat we de gereduceerde vorm produceren via reductiereacties van grafeenoxide.

Samenvatting - Grafeenoxide versus verminderd grafeenoxide

Samenvattend is het belangrijkste verschil tussen grafeenoxide en gereduceerd grafeenoxide dat het grafeenoxide zuurstofhoudende functionele groepen bevat, terwijl het gereduceerde grafeenoxide de zuurstofhoudende functionele groepen mist. Bovendien kunnen we grafietoxide omzetten in grafeenoxide en vervolgens in gereduceerd grafeenoxide.

Referentie:

1. "Grafeenoxide - wat is het?" Graphenea. Beschikbaar Hier 
2. "Gereduceerd grafeenoxide - wat is het? Hoe wordt het gemaakt? "Graphenea. Beschikbaar Hier 

Afbeelding met dank aan:

1. "Grafeenoxide" door Nothingserious (Public Domain) via Commons Wikimedia  
2. "GrapheneOxide - Absorbance and Raman" By Krischkrisch - Eigen werk, (CC BY-SA 4.0) via Commons Wikimedia