Ključna razlika med grafenovim oksidom in reduciranim grafenovim oksidom je, da grafenov oksid vsebuje funkcionalne skupine, ki vsebujejo kisik, medtem ko reducirani grafenov oksid nima funkcionalnih skupin, ki vsebujejo kisik.
Grafitni oksid je material, ki je sestavljen iz atomov ogljika, vodika in kisika. To spojino lahko pridobimo z obdelavo grafita z močnimi oksidanti. Prav tako lahko izdelamo monomolekularne plošče tega materiala, ki so plošče grafen oksida. Poleg tega lahko obdelamo te monomolekularne plošče, da dobimo reduciran grafenov oksid.
Kaj je grafenov oksid?
Grafen oksid je monomolekularna plošča iz grafitnega oksida. Ta material je zelo pomemben, saj ga lahko uporabimo za izdelavo grafenskih plošč na učinkovit, a poceni način. V tem primeru je grafenov oksid oksidirana oblika grafena. Ima eno samo atomsko plast, prepleteno s funkcionalnimi skupinami, ki vsebujejo kisik.
Slika 01: Kemijska struktura grafenovega oksida
Ta material je disperzibilen v vodi in drugih topilih zaradi prisotnosti kisikovih funkcij. Zato je ta material enostaven za obdelavo. Poleg tega ta lastnost omogoča izboljšanje električnih in mehanskih lastnosti keramike, ko keramični material mešamo z grafenovim oksidom. Ni pa dobro za električno prevodnost. Zato ga kategoriziramo kot električni izolator. V glavnem je to posledica motenj veznih mrež sp2, ki so prisotne v grafitu. Obstaja pa nekaj postopkov, s katerimi lahko povečamo njegove lastnosti.
Poleg tega obstajajo štiri glavne metode, ki jih proizvajalci uporabljajo za izdelavo te spojine. So; Metoda Staudenmaier, Hofmann, Brodie in Hummers. Te tehnike imajo različne razlike med seboj.
Uporabe
- Pri izdelavi prozornih prevodnih filmov v fleksibilni elektroniki, sončnih celicah, kemičnih senzorjih itd. z nanašanjem grafenovega oksida kot tankega filma, odloženega v podlago.
- Za zamenjavo kositrovega oksida v baterijah in zaslonih na dotik.
- Kot elektrodni material za baterije, kondenzatorje in sončne celice zaradi svoje visoke površine.
- Za izboljšanje lastnosti kompozitnih materialov (natezna trdnost, elastičnost, prevodnost itd.) z mešanjem s temi materiali.
- Različne medicinske uporabe zaradi fluorescentne narave materiala.
Kaj je reduciran grafenov oksid?
Reduciran grafen oksid je reducirana oblika monomolekularnih listov grafen oksida. Funkcionalnih skupin, ki vsebujejo kisik, ni, ker se te skupine zmanjšajo z različnimi tehnikami obdelave. Tudi ta proces redukcije je izjemno pomemben proces, saj ima velik vpliv na končni izdelek, ki ga bomo dobili. Ker postopek določa, kako blizu bo kakovost pomanjšane oblike kakovosti popolnega grafena.
Za aplikacije, kot je shranjevanje energije v velikem/industrijskem obsegu, je reduciran grafenov oksid dobra izbira. To je predvsem zato, ker je zelo enostavno proizvajati to spojino v velikem obsegu kot proizvajati grafen.
Slika 02: Absorbančna spektroskopija in Ramanova spektroskopija grafita, grafenovega oksida in reduciranega grafenovega oksida
Obstaja več načinov, kako lahko reduciramo grafenov oksid, da dobimo reduciran grafenov oksid. Med njimi so pomembne termične, kemične ali elektrokemične metode. Uporaba kemičnih metod ima veliko prednost, saj lahko tako povečamo proizvodnjo, kot želimo. Vendar pa ima izdelek iz kemičnih metod večinoma svoje električne lastnosti in površino pod standardi.
Uporabe
- V raziskavah o grafenu
- Proizvodnja baterij
- Biomedicinske aplikacije
- Pri proizvodnji superkondenzatorjev
- V natisljivi grafenski elektroniki
Kakšna je razlika med grafenovim oksidom in reduciranim grafenovim oksidom?
Grafenov oksid je monomolekularna plošča grafitnega oksida, medtem ko je reducirani grafenov oksid reducirana oblika monomolekularnih plošč grafenovega oksida. Zato lahko iz tega razumemo osnovo razlike med grafenovim oksidom in reduciranim grafenovim oksidom. Grafenov oksid lahko uporabimo za proizvodnjo grafena v majhnem obsegu in na poceni način, lahko pa uporabimo reducirano obliko grafenovega oksida za proizvodnjo grafena v velikem industrijskem obsegu.
Druga razlika med grafenovim oksidom in reduciranim grafenovim oksidom je, da je grafenov oksid visoko disperzibilen v vodi in drugih topilih, medtem ko je reducirana oblika manj disperzibilna; je disperzibilen pri nizkih koncentracijah. Predvsem pa je ključna razlika med grafenovim oksidom in reduciranim grafenovim oksidom ta, da grafenov oksid vsebuje funkcionalne skupine, ki vsebujejo kisik, medtem ko reducirani grafenov oksid nima funkcionalnih skupin, ki vsebujejo kisik. V glavnem zato, ker proizvajamo reducirano obliko z reakcijami redukcije grafenovega oksida.
Povzetek – grafenov oksid proti reduciranemu grafenovemu oksidu
Če povzamemo, je ključna razlika med grafenovim oksidom in reduciranim grafenovim oksidom ta, da grafenov oksid vsebuje funkcionalne skupine, ki vsebujejo kisik, medtem ko reducirani grafenov oksid nima funkcionalnih skupin, ki vsebujejo kisik. Poleg tega lahko pretvorimo grafitni oksid v grafenov oksid in nato v reduciran grafenov oksid.
