Синтез та характеристика бінарних відновлених нанокомпозитів оксид графену/оксид металу
DOI:
https://doi.org/10.15330/pcss.23.1.101-112Ключові слова:
бінарні нанокомпозити, rGO/ZnO, rGO/CuO, rGO/TiO2, rGO/Ag2O, XRD, SEM, EDX, раманівський аналізАнотація
Композити графен / оксид металу викликають значний інтерес через різноманітні застосування, такі як зберігання енергії, каталізатори, електроніка тощо. Однак, однією із основних технічних перешкод для реального застосування була відсутність практичних та екологічно безпечних методів синтезу для виробництва гомогенних нанокомпозитів графен/оксид металу у великому масштабі. Відповідно, було розроблено простий, ефективний та екологічно чистий підхід до синтезу нанокомпозитів графену (відновленого оксиду графену: rGO)/оксиду металу (MO) за допомогою хімічних реакцій оксиду графену (GO) та різних порошків оксиду металу при помірних температурах. У цьому дослідженні GO спочатку синтезують з графітового порошку за допомогою модифікованої техніки Хаммера. Пізніше, використовуючи аскорбінову кислоту (АК) як відновник, різні бінарні нанокомпозити, такі як rGO/ZnO, rGO/CuO, rGO/TiO2 та rGO/Ag2O, їх синтезовано методом in situ. Структурні та поверхневі властивості синтезованих бінарних нанокомпозитів детально досліджено методами дифракції рентгенівських променів (XRD), польової емісійної скануючої електронної мікроскопії (FESEM), енергодисперсійної спектроскопії (EDX) та раманівської спектроскопії. Рентгенофазовий аналіз синтезованих бінарних нанокомпозитів rGO/MO підтвердив нанокристалічну природу. Однак, аналіз FESEM та EDX показав, що наночастинки МО рівномірно розподілені по шарах rGO, які закріплювали МО на частинках rGO та взаємодіяли із залишковими функціональними групами rGO. Аналіз раманівської спектроскопії вказав на збільшення кількості дефектів через міжфазну взаємодію між rGO та MO та утворення бінарних нанокомпозитів rGO/MO.
Посилання
W.C. Oh, F.J. Zhang, Asian Journal of Chemistry 23(2), 875 (2011); https://asianjournalofchemistry.co.in/User/ViewFreeArticle.aspx?ArticleID=23_2_98.
S.N. Alam, N. Sharma, L. Kumar, Graphene 6, 1 (2017); https://doi.org/10.4236/graphene.2017.61001.
A.P. Benevides, A.R. Campos, L.C. Vieira, C.R. Perez, D.V. Cesar, Materials Research 23(1), e20190580 (2020); https://doi.org/10.1590/1980-5373-MR-2019-0580.
R. Ramadan, S.K. Abdel-Aal, Journal of Materials Science: Materials in Electronics 32, 19667 (2021); https://doi.org/10.1007/s10854-021-06489-y.
K. Kanishka, H. De Silva, H.H. Huang, M. Yoshimura, Applied Surface Science 447, 338 (2018); https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2018.03.243.
K. Krishnamoorthy, M. Veerapandian, K. Yun, S.J. Kim, Carbon 53, 38 (2013); https://doi.org/10.1016/j.carbon.2012.10.013.
U.C. Rajesh, J. Wang, S. Prescott, T. Tsuzuki, D.S. Rawat, ACS Sustainable Chemistry & Engineering 3(1), 9 (2015); https://doi.org/10.1021/sc500594w.
H.M. Aziz, M.H.K. Al-Mamoori, L.H. Aboud, Journal of Physics: Conference Series 1818, 012206 (2021); https://doi.org/10.1088/1742-6596/1818/1/012206.
R. Zouzelka, M. Remzova, J. Plsek, L. Brabec, J. Rathousky, Catalysts 9, 708 (2019); https://doi.org/10.3390/catal9090708.
F.C. Romeiro, M.A. Rodrigues, L.A.J. Silva, A. C. Catto, L.F. da Silva, E. Longo, E. Nossol, R.C. Lima, Applied Surface Science 423, 743 (2017); https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2017.06.221.
S.K. Mandal, K. Dutta, S. Pal, S. Mandal, A. Naskar, P.K. Pal, T.S. Bhattacharya, A. Singha, R. Saikh, S. De, D. Jana, Materials Chemistry and Physics 223, 456 (2019); https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2018.11.002.
R.T. Ngaloy, A.M. Fontanilla, M.S.R. Soriano, C.S. Pascua, Y. Matsushita, I.J.A. Agulo, Journal of Nanotechnology 1895043 (2019); https://doi.org/10.1155/2019/1895043.
S. Kar, K. Chakraborty, T. Pal, S. Ghosh, AIP Conference Proceedings 2265, 030134 (2019); https://doi.org/10.1063/5.0017186.
L. Zhang, X. Zhang, G. Zhang, Z. Zhang, S. Liu, P. Li, Q. Liao, Y. Zhao, Y. Zhang, RSC Advances 5, 10197 (2015); https://doi.org/10.1039/C4RA12591F.
C. Rodwihok, D. Wongratanaphisan, Y.L.T. Ngo, M. Khandelwal, S. H. Hur, J. S. Chung, Nanomaterials 9, 1441 (2019); https://doi.org/10.3390/nano9101441.
A.S. Merlano, F.R. Pérez, R. Cabanzo, E. Mejía, L.M. Hoyos, Á. Salazar, Journal of Physics: Conference Series 1541, 012015 (2020); https://doi.org/10.1088/1742-6596/1541/1/012015.
H. Gao, Y. Ma, P. Song, J. Leng, Q. Wang, Journal of Materials Science: Materials in Electronics 32, 10058 (2021); https://doi.org/10.1007/s10854-021-05664-5.
J. Jayachandiran, J. Yesuraj, M. Arivanandhan, A. Raja, S. Austin Suthanthiraraj, R. Jayavel, D. Nedumaran, Journal of Inorganic and Organometallic Polymers and Materials 28, 2046 (2018); https://doi.org/10.1007/s10904-018-0873-0.
Z. Zhan, L. Zheng, Y. Pan, G. Sun, L. Li, J. Mater. Chem. 22, 2589 (2012); https://doi.org/10.1039/C1JM13920G.
S. Kumar, R.D. Kaushik, G.K. Upadhyay, L.P. Purohit, Journal of Hazardous Materials 406(15), 124300 (2021); https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2020.124300.
P. Dhandapani, M.S. AlSalhi, R. Karthick, F. Chen, S. Devanesan, W. Kim, A. Rajasekar, M. Ahmed, M.J. Aljaafreh, A. Muhammad, Journal of Hazardous Materials 409, 124661 (2021); https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2020.124661.
Z. Alves, C. Nunes, P. Ferreira, Nanomaterials 11, 2149 (2021); https://doi.org/10.3390/nano11082149.
S. Meti, M.R. Rahman, M.I. Ahmad, K.U. Bhat, Applied Surface Science 451, 67 (2018); https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2018.04.138.
M. Sreejesh, S. Dhanush, F. Rossignol, H.S. Nagaraja, Ceramics International 43(6), 4895 (2017); https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2016.12.140.
S. Sagadevan, J.A. Lett, G.K. Weldegebrieal, S. Garg, W.C. Oh, N.A. Hamizi, M.R. Johan, Catalysts 11, 1008 (2021); https://doi.org/10.3390/catal11081008.
K. Revathi, S. Palantavida, B.K. Vijayan, Materials Today: Proceedings 9, 587 (2019); https://doi.org/10.1016/j.matpr.2018.10.379.
S. Siddique, Z. Abdin, M. Waseem, T. Naseem, A. Bibi, M. Hafeez, S.U. Din, S. Haq, S. Qureshi, Journal of Inorganic and Organometallic Polymers and Materials 31, 1359 (2021); https://doi.org/10.1007/s10904-020-01760-x.
Y. Wang, Z. Wen, H. Zhang, G. Cao, Q. Sun, J. Cao, Catalysts 6, 214 (2016); https://doi.org/10.3390/catal6120214.
R. Eivazzadeh-Keihan, R. Taheri-Ledari, M. S. Mehrabad, S. Dalvand, H. Sohrabi, A. Maleki, S. M. Mousavi-Khoshdel, A.E. Shalan, Energy Fuels 35, 10869 (2021); https://doi.org/10.1021/acs.energyfuels.1c01132.
A.B. Alayande, M. Obaid, I.S. Kim, Materials Science & Engineering C 109, 110596 (2020); https://doi.org/10.1016/j.msec.2019.110596.
Sridevi, B. Balraj, N. Senthilkumar, G.K.D. Prasanna Venkatesan, Journal of Superconductivity and Novel Magnetism 33, 3501 (2020); https://doi.org/10.1007/s10948-020-05594-z.
M. Ruidíaz-Martínez, M.A. Álvarez, M.V. López-Ramón, G. Cruz-Quesada, J. Rivera-Utrilla, M. Sánchez-Polo, Catalysts 10, 520 (2020); https://doi.org/10.3390/catal10050520.
R.K. Nainani, P. Thakur, Water Science & Technology 73(8), 1927 (2016); https://doi.org/10.2166/wst.2016.039.
S.W. Bokhari, A.H. Siddique, X. Yue, H. Singh, M.D. Hayat, W. Gao, International Journal of Energy Research 44(14), 12197 (2020); https://doi.org/10.1002/er.5864.
M.S.A.S. Shah, A.R. Park, K. Zhang, J.H. Park, P.J. Yoo, ACS Applied Materials & Interfaces 4, 3893 (2012); https://doi.org/10.1021/am301287m.
L. Yu, L. Wang, X. Sun, D. Ye, Journal of Environmental Sciences 73, 138 (2018); https://doi.org/10.1016/j.jes.2018.01.022.
Y. Liu, RSC Advances 4, 36040 (2014); https://doi.org/10.1039/C4RA06342B.
J.F. Leal, S.M.A. Cruz, B.T.A. Almeida, V.I. Esteves, P.A.A.P. Marques, E.B.H. Santos, Environmental Science: Water Research & Technology 6, 1018 (2020); https://doi.org/10.1039/C9EW00950G.
H. Xiao, T. Wang, Journal of Physics and Chemistry of Solids 154, 110100 (2021); https://doi.org/10.1016/j.jpcs.2021.110100.
N. Meng, S. Zhang, Y. Zhou, W. Nie, P. Chen, RSC Advances 5, 70968 (2015); https://doi.org/10.1039/C5RA13574E.
S.A. Bhat, M.A. Rather, S.A. Pandit, P.P. Ingole, M.A. Bhat, Analyst 140, 5601 (2015); https://doi.org/10.1039/C5AN00740B.
M. Iqbal, Z. Abdin, T. Naseem, M. Waseem, S.U. Din, M. Hafeez, S. Haq, S. Qureshi, A. Bibi, S.U. Rehman, R. Hussain, Journal of Inorganic and Organometallic Polymers and Materials 31, 100 (2021); https://doi.org/10.1007/s10904-020-01680-w.
T. Jiao, H. Guo, Q. Zhang, Q. Peng, Y. Tang, X. Yan, B. Li, Scientific Reports 5, 11873 (2015); https://doi.org/10.1038/srep11873.
S. Sinha, N.A. Devi, S. Nongthombam, R. Bhujel, S. Rai, G. Sarkar, B.P. Swain, Diamond & Related Materials 107, 107885 (2020); https://doi.org/10.1016/j.diamond.2020.107885.
M. Sharma, M.K. Patra, S.K. Jain, Journal of Nanostructures 9(3): 547 (2019); https://doi.org/10.22052/JNS.2019.03.016.
J. Zhang, H. Yang, G. Shen, P. Cheng, J. Zhang, S. Guo, Chemical Communications 46, 1112 (2010); https://doi.org/10.1039/B917705A.
Y.T. Khoo, International Journal of Engineering Applied Sciences and Technology 5(4), 1 (2020);
https://ijeast.com/papers/1-12,Tesma504,IJEAST.pdf.
A.N. Popova, Coke and Chemistry 60(9), 361 (2017) (https://doi.org/10.3103/S1068364X17090058).
Ahmad, J.E. McCarthy, A. Baranov, Y.K. Gun’ko, Materials 8, 5953 (2015); https://doi.org/10.3390/ma8095284.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
