الاختلاف الرئيسي بين أكسيد الجرافين وأكسيد الجرافين المختزل هو أن أكسيد الجرافين يحتوي على مجموعات وظيفية تحتوي على الأكسجين بينما يفتقر أكسيد الجرافين المختزل إلى المجموعات الوظيفية المحتوية على الأكسجين.
أكسيد الجرافيت مادة تتكون من ذرات الكربون والهيدروجين والأكسجين. يمكننا الحصول على هذا المركب عن طريق معالجة الجرافيت بمؤكسدات قوية. أيضًا ، يمكننا إنتاج الصفائح أحادية الجزيء لهذه المادة ، وهي صفائح أكسيد الجرافين. علاوة على ذلك ، يمكننا معالجة هذه الصفائح أحادية الجزيء للحصول على أكسيد الجرافين المختزل.
ما هو أكسيد الجرافين؟
أكسيد الجرافين عبارة عن لوح أحادي الجزيء من أكسيد الجرافيت. هذه المادة مهمة جدًا لأنه يمكننا استخدامها لإنتاج صفائح الجرافين بطريقة فعالة ولكنها غير مكلفة. في هذه الحالة ، أكسيد الجرافين هو شكل مؤكسد من الجرافين. لديها طبقة ذرية واحدة ، تغلب عليها مجموعات وظيفية تحتوي على الأكسجين.
الشكل 01: التركيب الكيميائي لأكسيد الجرافين
هذه المادة قابلة للتشتت في الماء والمذيبات الأخرى بسبب وجود وظائف الأكسجين. وبالتالي ، من السهل معالجة هذه المواد. أيضًا ، تتيح هذه الخاصية تحسين الخواص الكهربائية والميكانيكية للسيراميك عندما نمزج مادة السيراميك بأكسيد الجرافين. ومع ذلك ، فهي ليست جيدة للتوصيل الكهربائي.ومن ثم ، نصنفه على أنه عازل كهربائي. بشكل أساسي ، يرجع هذا إلى تعطيل شبكات الربط sp2الموجودة في الجرافيت. لكن هناك بعض العمليات التي يمكننا استخدامها لزيادة خصائصها.
أيضًا ، هناك أربع طرق رئيسية يستخدمها المصنعون لصنع هذا المركب. هم انهم؛ طريقة Staudenmaier و Hofmann و Brodie و Hummers. هذه التقنيات لها اختلافات مختلفة فيما بينها.
يستخدم
- في إنتاج الأفلام الموصلة الشفافة في الإلكترونيات المرنة ، والخلايا الشمسية ، وأجهزة الاستشعار الكيميائية ، وما إلى ذلك عن طريق تطبيق أكسيد الجرافين كغشاء رقيق مترسب في الركيزة.
- لاستبدال أكسيد القصدير في البطاريات وشاشات اللمس
- كمادة قطب كهربائي للبطاريات والمكثفات والخلايا الشمسية نظرًا لارتفاع مساحة سطحها.
- لتعزيز خصائص المواد المركبة (قوة الشد ، والمرونة ، والتوصيل ، وما إلى ذلك) عن طريق الاختلاط مع تلك المواد.
- تطبيقات طبية مختلفة بسبب الطبيعة الفلورية للمادة.
ما هو أكسيد الجرافين المختزل؟
أكسيد الجرافين المختزل هو الشكل المختزل لألواح أكسيد الجرافين أحادي الجزيء. لا توجد مجموعات وظيفية تحتوي على الأكسجين حيث يتم تقليل هذه المجموعات عن طريق تقنيات العلاج المختلفة. أيضًا ، تعد عملية التخفيض هذه عملية حيوية للغاية لأنها لها تأثير كبير على المنتج النهائي الذي سنحصل عليه. لأن العملية تحدد مدى قرب جودة النموذج المصغر من جودة الجرافين المثالي.
بالنسبة للتطبيقات مثل تخزين الطاقة على نطاق كبير / صناعي ، يعد تقليل أكسيد الجرافين خيارًا جيدًا. ويرجع ذلك أساسًا إلى أنه من السهل جدًا تصنيع هذا المركب على نطاق واسع بدلاً من إنتاج الجرافين.
الشكل 02: مطيافية الامتصاصية ومطيافية رامان للجرافيت وأكسيد الجرافين وأكسيد الجرافين المخفض
هناك عدة طرق يمكننا من خلالها تقليل أكسيد الجرافين للحصول على أكسيد الجرافين المختزل. من بينها ، التقنيات المهمة هي الطرق الحرارية أو الكيميائية أو الكهروكيميائية. يتمتع استخدام الطرق الكيميائية بميزة كبيرة لأنه يمكننا بعد ذلك زيادة الإنتاج كما نرغب. ومع ذلك ، في معظم الأحيان ، يكون للمنتج من الطرق الكيميائية خصائصه الكهربائية ومساحة سطحه ، أقل من المعايير.
يستخدم
- في الأبحاث المتعلقة بالجرافين
- انتاج البطاريات
- التطبيقات الطبية الحيوية
- في انتاج المكثفات الفائقة
- في إلكترونيات الجرافين القابلة للطباعة
ما هو الفرق بين أكسيد الجرافين وأكسيد الجرافين المختزل؟
أكسيد الجرافين عبارة عن لوح أحادي الجزيء من أكسيد الجرافيت بينما يكون أكسيد الجرافين المختزل هو الشكل المختزل لألواح أكسيد الجرافين أحادي الجزيء. ومن ثم ، يمكننا فهم أساس الفرق بين أكسيد الجرافين وأكسيد الجرافين المختزل. يمكننا استخدام أكسيد الجرافين لإنتاج الجرافين على نطاق صغير وبطريقة غير مكلفة ، ولكن يمكننا استخدام شكل مختزل من أكسيد الجرافين لإنتاج الجرافين على نطاق صناعي كبير.
هناك اختلاف آخر بين أكسيد الجرافين وأكسيد الجرافين المختزل وهو أن أكسيد الجرافين شديد التشتت في الماء والمذيبات الأخرى بينما يكون الشكل المختزل أقل تشتتًا ؛ إنه قابل للتشتت بتركيزات منخفضة. قبل كل شيء ، فإن الاختلاف الرئيسي بين أكسيد الجرافين وأكسيد الجرافين المختزل هو أن أكسيد الجرافين يحتوي على مجموعات وظيفية تحتوي على الأكسجين بينما يفتقر أكسيد الجرافين المختزل إلى المجموعات الوظيفية المحتوية على الأكسجين.ويرجع ذلك أساسًا إلى أننا ننتج الشكل المختزل عبر تفاعلات الاختزال لأكسيد الجرافين.
ملخص - أكسيد الجرافين مقابل أكسيد الجرافين المختزل
باختصار ، يتمثل الاختلاف الرئيسي بين أكسيد الجرافين وأكسيد الجرافين المختزل في أن أكسيد الجرافين يحتوي على مجموعات وظيفية تحتوي على الأكسجين بينما يفتقر أكسيد الجرافين المختزل إلى المجموعات الوظيفية المحتوية على الأكسجين. علاوة على ذلك ، يمكننا تحويل أكسيد الجرافيت إلى أكسيد الجرافين ثم إلى أكسيد الجرافين المختزل.
