پديد آورندگان :
كريم زاده، فتح الله دانشگاه صنعتي اصفهان - دانشكده مهندسي مواد , خسروشاهي، زهرا دانشگاه صنعتي اصفهان - دانشكده مهندسي مواد , خرازيها، مهشيد دانشگاه صنعتي اصفهان - دانشكده مهندسي مواد
چكيده فارسي :
مواد گرافني به‌دليل خواص الكتريكي (موبيليته حامل بار بالا)، خواص الكتروشيميايي (نرخ انتقال الكترون بالا) و ساختار منحصر به‌فرد (نسبت سطح به حجم بالا) در زمينه‌هاي مختلف علوم بسيار مورد توجه قرار گرفته‌اند. البته اين مواد به‌دليل صفحات دو بعدي داراي محدوديت در مكان‌هاي فعال واكنش هستند. بر اين اساس، تبديل صفحات دو بعدي به سه بعدي باعث ايجاد ماده گرافني با سطح ويژه و سينتيك انتقال جرم و الكترون بالا مي‌شود. در اين پژوهش، گرافن سه بعدي با استفاده از اكسيد گرافن و توسط ذرات فداشونده پلي‌استايرن سنتز شد. براي اين منظور، محلول آبي اكسيد گرافن احيا شده همراه با محلول آبي ذرات كروي پلي‌استايرن با دو نسبت وزني 5:95 و 15:85 مخلوط شدند و با كنترل pH در محدوده 8-6، داربست گرافن سه بعدي- پلي‌استايرن سنتز شد. براي خروج قالب فداشونده استايرن، اين داربست در تولوئن غوطه‌ور شد. علاوه بر اين، تأثير دو روش مختلف سنتز، سانتريفيوژ و صاف كردن بر مورفولوژي داربست مورد بررسي قرار گرفت. داربست سه بعدي سنتز شده توسط آزمون پراش پرتو ايكس و ميكروسكوپي الكتروني روبشي مشخصه‌يابي شد. طبق اين نتايج، گرافن سه بعدي سنتز شده با روش سانتريفيوژ داراي تخلخل‌هاي بيشتر و يكنواخت‌تري است. علاوه بر اين، استفاده از نسبت وزني اكسيد گرافن به پلي‌استايرن 5:95 امكان خروج كامل ذرات پلي‌استايرن فداشونده را فراهم مي‌آورد. بنابراين با استفاده از روش قالب فداشونده پلي‌استايرن و سانتريفيوژ و همچنين نسبت وزني اكسيد گرافن به پلي‌استايرن 5:95 مي‌توان به يك شبكه سه بعدي گرافن با توزيع يكنواختي از تعداد بسيار زياد تخلخل‌هاي ميكروسكوپي دست يافت. همچنين طبق ارزيابي الكتروشيميايي انجام گرفته با اين نمونه بهينه نسبت به اكسيد گرافن احيا شده، گرافن سه بعدي داراي خواص الكتروشيميايي بهتري نسبت به اكسيد گرافن احيا شده است و بنابراين گرافن سه بعدي با نسبت بهينه اكسيد گرافن احيا شده به پلي‌استايرن 5:95 يك جايگزين ايده‌آل براي اكسيد گرافن احيا شده براي كاربردهاي الكتروشيميايي است
چكيده لاتين :
Due to electrical properties (high electron mobility) and electrochemical characteristics (high electron transport rate), graphene-based materials have been widely applied for various scientific fields. However, due to their two-dimensional structures, these materials have low active sites for reaction. Therefore, changing from two-dimensional sheets dimensional to the three-dimensional ones could provide graphene-based materials with high specific surface and electron and mass transport particles. For these purpose, reduced graphene oxide (rGO) and polystyren (PS) aqueous solution were mixed with two different weight ratios kinetic. In this study, the three-dimensional graphene (3DG) was synthesized with graphene oxide using sacrificial PS particles. For this purpose, rGO and the PS aqueous solution were mixed with two different weight ratios of 95:5 and 85:15. Then, the 3DG-PS scaffolds were synthesized by controlling the pH value in the range of 6-8. Subsequently, PS particles were removed by immersing the synthesized scaffolds in toluene. In this research, the effect of filtering through the member filter and centrifuge on the morphology of the scaffolds was investigated. The scaffolds were characterized with X-ray diffraction and scanning electron microscopy. The results showed the formation of 3DG with a uniform distribution of porosities by using the centrifuge procedure. Moreover, the sacrificial PS particles were completely removed when the rGO to PS weight ratio was 95:5. So, 3DG with the uniform distribution of microscopy porosity could be synthesized through the sacrificial mold method and the centrifuge procedure; graphene oxide was also reduced with the PS weight ratio of 95:5. Further, based on the electrochemical evaluation of this optimized sample, as compared to the rGO , it was found that the 3DG had better electrochemical properties than the rGO. Therefore, 3DG with the optimized rGO to PS weight ratio of 95:5 could be an ideal substitute for rGO in electrochemical applications
