Name: synthesis and functionalization of 3d nano-graphene materials: graphene aerogels and graphene macro assemblies
Uploaded: 2015-11-05T14:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 23 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Synthesis and Functionalization of 3D Nano-graphene Materials: Graphene Aerogels and Graphene Macro Assemblies at JoVE.com

This work was performed under the auspices of the U.S. Department of Energy by Lawrence Livermore National Laboratory under Contract DE-AC52-07NA27344. IM release LLNL-JRNL-667016.

1. Resorcinol פורמלדהיד (RF) הנגזר גראפן Aerogels <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> Na 2 CO 3 זרז airgel פחמן (11% מוצקים, CRF) <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בבקבוקון נצנץ 40 מיליליטר, להוסיף מים ללא יונים (7.1 מיליליטר) לresorcinol (0.625 גרם, 5.68 mmol) ומערבבים במערבולת דקות 1. למחוץ חתיכות resorcinol גדולות לאבקה בעזרת מכתש ועלי לפני בנוסף מים. שים לב שהם לא יכולים להתמוסס לחלוטין עד לשלב הבא. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להוסיף 37% תמיסת פורמלדהיד (0.900 גרם, 11.4 mmol) לתרחיף resorcinol ומערבולת דקות 1. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להוסיף סודיום קרבונט (0.003 g, 0.028 mmol) לתערובת התגובה ומערבולת דקות 1. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מעבירים את התערובת לתבניות תגובת זכוכית שיכולה להיות אטום אוויר חזק (לדוגמא, שקופיות בקבוקון זכוכית או שמופרדות על ידי אטם סיליקון) המגדירות את הצורה של חלק המוצק וכתוצאה מכך. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניחים את התבניות אטומות לתנור 80 מעלות צלזיוס ולרפא במשך 72 שעות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר הריפוי, להסיר את סולפסלי id מתבנית הזכוכית ולשטוף עם מים כדי להסיר חומרי שייר unreacted התחלה וזרז. בדרך כלל אנו מבצעים 3 x 12 שטיפות שעות עם DI הטרי H 2 O. החומר מוכן לייבוש עכשיו. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חומצה אצטית זרז airgel פחמן (AARF) 17 <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בבקבוקון נצנץ 40 מיליליטר, להוסיף מים ללא יונים (15 מיליליטר) לresorcinol (12.3 גר &#39;, 0.112 mol) ומערבבים במערבולת דקות 1. למחוץ חתיכות resorcinol גדולות לאבקה בעזרת מכתש ועלי לפני בנוסף מים. שים לב שהם לא יכולים להתמוסס לחלוטין עד לשלב הבא. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להוסיף 37% תמיסת פורמלדהיד (17.9 גר &#39;, .224 mol) לתרחיף resorcinol ומערבולת דקות 1. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להוסיף חומצה אצטית קרחונית (0.44 גר &#39;, 0.007 mol) לתערובת התגובה ומערבולת דקות 1. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מעבירים את התערובת לתבניות תגובת זכוכית שיכולה להיות אטום אוויר חזק (למשל, בקבוקון או שקופיות זכוכית שמופרדות על ידי אטם סיליקון), המגדירות את הצורה של resulting חלק מוצק. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניחים את התבניות אטומות לתנור 80 מעלות צלזיוס ולרפא במשך 72 שעות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר הריפוי, להסיר את הפסלים מוצקים מתבנית הזכוכית ולשטוף עם מים כדי להסיר חומרי שייר unreacted התחלה וזרז. בדרך כלל אנו מבצעים 3 x 12 שטיפות שעות עם DI הטרי H 2 O. החומר מוכן לייבוש עכשיו. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> תוספות פחמן לפתרון המבשר RF (CNT, GO) <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ננו-צינורות פחמן / 11 RF מרוכבים <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להשעות ננו-צינורות פחמן חד-דופנות 1% WT במים ללא יונים ולפזר באופן יסודי באמצעות אמבטיה קולית (W כוח 90 קולי, תדירות 40 קילוהרץ). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להוסיף resorcinol (1.235 גרם, 11.2 mmol), פורמלדהיד (1.791 גרם, 22.1 mmol), וזרז סודיום קרבונט (5.95 מ&quot;ג, 0.056 mmol) 1.5 גרם של פיזור CNT. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מעבירים את התערובת לתבניות תגובת זכוכית שיכולה להיות אטום אוויר חזק (לדוגמא, שקופיות בקבוקון זכוכית או שמופרדות על ידי אטם סיליקון), אשר definדואר הצורה של חלק המוצק וכתוצאה מכך. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניחים את התבניות אטומות לתנור 80 מעלות צלזיוס ולרפא במשך 72 שעות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר הריפוי, להסיר את הפסלים מוצקים מתבנית הזכוכית ולשטוף עם מים כדי להסיר חומרי שייר unreacted התחלה וזרז. בדרך כלל לבצע 3 x 12 שטיפות שעות עם DI הטרי H 2 O. החומר מוכן לייבוש עכשיו. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> תחמוצת גרפן / RF מרוכבים 12 <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להשעות תחמוצת גרפן 1 WT% (GO, 300-800 קוטר ננומטר) במים ללא יונים ולפזר באופן יסודי באמצעות אמבטיה קולית (W כוח 90 קולי, תדירות 40 קילוהרץ). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להוסיף resorcinol (1.235 גרם, 11.2 mmol), פורמלדהיד (1.791 גרם, 22.1 mmol, פתרון 37%) וזרז סודיום קרבונט (5.95 מ&quot;ג, 0.056 mmol) 1.5 גרם של פיזור GO. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מעבירים את התערובת לתבניות תגובת זכוכית שיכולה להיות אטום אוויר חזק (למשל, בקבוקון או שקופיות זכוכית שמופרדות על ידי אטם סיליקון) המגדירות את הצורהוכתוצאה מכך חלק מוצק. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניחים את התבניות אטומות לתנור 80 מעלות צלזיוס ולרפא במשך 72 שעות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר הריפוי, להסיר את הפסלים מוצקים מתבנית הזכוכית ולשטוף עם מים כדי להסיר חומרי שייר unreacted התחלה וזרז. בדרך כלל לבצע 3 x 12 שטיפות שעות עם DI הטרי H 2 O. החומר מוכן לייבוש עכשיו. </li></ol></li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ייבוש <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> סופר קריטי CO 2 <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכן דגימות שטף לייבוש עם CO 2 הסופר קריטי על ידי החלפת הממס O H 2 עם אצטון. הסר מדגם מאמבט מים ומניח לאמבטיה המכילה אצטון הנקי. החלף עם אצטון הטרי עוד פעמים במרווחים של 12 שעות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> עומס אצטון-החליף דגימות לתוך מנגנון ייבוש סופר קריטי, מלא באצטון ועם מחזור נוזל קירור ב12-15 מעלות צלזיוס. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאטום מייבש והחלפה עם CO 2 נוזל סופר קריטי עד לא נמצא שרידי אצטון (o בהתאם 4-24 שעותגודל מדגם n, צפיפות, מורפולוגיה נקבובית, וכו &#39;). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לכבות CO 2 אספקה ​​ולהעלות את הטמפרטורה של נוזל קירור במחזור 55 מעלות צלזיוס, תוך שמירה על לחץ במייבש הסופר קריטי בין 1,200-1,600 psi (80-110 בר). החזק על 55 מעלות צלזיוס במשך שעה 1. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאט לפרוק CO 2 (2-12 HR) תוך שמירה על הטמפרטורה של נוזל קירור במחזור על 55 מעלות צלזיוס. הסר דגימות. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ייבוש סביבה (Xerogel) <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכן דגימות שטף לייבוש בתנאי סביבה על ידי החלפת הממס O H 2 עם אצטון. הסר מדגם מאמבט מים ומניח לאמבטיה המכילה אצטון הנקי. החלף עם אצטון הטרי עוד פעמים במרווחים של 12 שעות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הנח דגימות-החליף אצטון על משטח נקי (לדוגמא, לחסום טפלון). כדי להאט את קצב האידוי ממס כדי למנוע פיצוח והתכווצות לא אחידה, לכסות את המדגם עם כוס הפוכה של נפח מספיק כדי לספק שפע של חימוםdspace. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאפשר ממס להתאדות ל( 24-72 שעות). </li></ol></li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> פִּחוּם <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בצע גזה של קצף המיובש ב1,050 מעלות צלזיוס תחת N 2 אווירה. רמפה מRT בשיעור של 5 מעלות צלזיוס / דקה, ולהחזיק ב1,050 מעלות צלזיוס במשך 3 שעות. שים לב שדק דגימות ייתכן שתצטרכנה להיות ממוקמות בין שני גיליונות נייר גרפיט (או טמפרטורה אחרת חומר יציב, בלתי-פעיל) עם משקל על גבי כדי למנוע סלסול ו&quot; סתתים תפוחי אדמה. &quot; </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפעלה <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפעל חלק קצף פחמן AARF (2 × 3 סנטימטרים סנטימטר × 4 מ&quot;מ, 1.2 גרם) כדי ליצור nanographene 3D (3D-NG) תחת זורם CO 2 (10 SCCM) ב 950 מעלות צלזיוס למשך 5 שעות. 7 </li></ol></li></ol> 2. הרכבות מאקרו גראפן גראפן אוקסיד נגזרות <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> NH 4 OH זרז GO הרכבה <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בבקבוקון נצנץ 40 מיליליטר, להוסיף מים ללא יונים (20 מיליליטר) לoxid גרפן שכבה אחת 400 מ&quot;גדואר (GO, 300-800 קוטר ננומטר). ביסודיות לפזר באמצעות אמבטיה קולית (W כוח 90 קולי, תדירות 40 קילוהרץ) O / N. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להוסיף פתרון מרוכז NH 4 OH (.211 מיליליטר להשעית GO ז). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> העבר אותו לתבניות זכוכית שיכולה להיות אטום אטומה (למשל, בקבוקון זכוכית או שקופיות שמופרדות על ידי אטם סיליקון המגדיר את הצורה של חלק המוצק וכתוצאה מכך). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניחים את התבניות אטומות לתנור 80 מעלות צלזיוס ולרפא במשך 72 שעות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר הריפוי, להסיר את הפסלים מוצקים מתבנית הזכוכית ולשטוף עם מים כדי להסיר חומרי שייר unreacted התחלה וזרז. בדרך כלל לבצע 3 x 12 שטיפות שעות עם DI הטרי H 2 O. החומר מוכן לייבוש עכשיו. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ייבוש <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> סופר קריטי CO 2 <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכן דגימות שטף לייבוש עם CO 2 הסופר קריטי על ידי החלפת הממס O H 2 עם אצטון. הסר מדגם מאמבט מים ומניח לשיתוף אמבטיהntaining אצטון הנקי. החלף עם אצטון הטרי עוד פעמים במרווחים של 12 שעות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> עומס אצטון-החליף דגימות לתוך מנגנון ייבוש סופר קריטי, מלא באצטון ועם מחזור נוזל קירור ב12-15 מעלות צלזיוס. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאטום מייבש סופר קריטי וחילופים עם CO 2 הנוזל עד לא נמצא שרידי אצטון (4-24 שעות בהתאם לגודל מדגם, צפיפות, מורפולוגיה נקבובית, וכו &#39;). תמורה מלאה הוא הצביע על ידי הפסקת טיפות אצטון בשסתום הפליטה של ​​מייבש הסופר קריטי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לכבות CO 2 אספקה ​​ולהעלות את הטמפרטורה של נוזל קירור במחזור 55 מעלות צלזיוס, תוך שמירה על לחץ במייבש הסופר קריטי בין 1,200-1,600 psi (80-110 בר). החזק על 55 מעלות צלזיוס במשך שעה 1. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאט לפרוק CO 2 (2-12 HR) תוך שמירה על הטמפרטורה של נוזל קירור במחזור על 55 מעלות צלזיוס. הסר דגימות. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ייבוש הסביבה (xerogel) שימו לב שדק דגימות ייתכן שתצטרכנה להיות ממוקמות ביןשני גיליונות של טפלון (או חומר שאינו מקל אחר) עם משקל על גבי כדי למנוע סלסול ו&quot; סתתים תפוחי אדמה. &quot; <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכן דגימות שטף לייבוש בתנאי סביבה על ידי החלפת הממס O H 2 עם אצטון. הסר מדגם מאמבט מים ומניח לאמבטיה המכילה אצטון הנקי. החלף עם אצטון הטרי עוד פעמים במרווחים של 12 שעות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הנח דגימות-החליף אצטון על משטח נקי (לדוגמא, לחסום טפלון). כדי להאט את קצב האידוי ממס כדי למנוע התכווצות פיצוח ואחיד, לכסות את המדגם עם כוס הפוכה של נפח מספיק כדי לספק שפע של אמיץ. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאפשר ממס להתאדות ל( 24-72 שעות). </li></ol></li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> פִּחוּם <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בצע גזה של קצף המיובש ב1,050 מעלות צלזיוס תחת N 2 אווירה. רמפה מRT בשיעור של 5 מעלות צלזיוס / דקה, ולהחזיק ב1,050 מעלות צלזיוס במשך 3 שעות. שים לב שדק דגימות ייתכן שתהיינה הצורך להציב בetween שני גיליונות נייר גרפיט (או טמפרטורה אחרת חומר יציב, בלתי-פעיל) עם משקל על גבי כדי למנוע סלסול ו&quot; סתתים תפוחי אדמה. &quot; </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחשל תרמי לGMA גבישים מאוד. לבצע חישול תרמית נוסף של קצף מפוחמים בטמפרטורות של עד 2,500 מעלות צלזיוס תחת אווירה הוא. רמפה מRT בשיעור של 100 מעלות צלזיוס / דקה, ולהחזיק בטמפרטורה גבוהה עבור שעה 1. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> functionalization פוסט-הגזה <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ללא קוולנטיים functionalization anthraquinone (AQ-GMA) <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכן פתרון 3 מ&quot;מ של anthraquinone (א.ק.) בEtOH היבש. חום בבקבוקון אטום ב 75 מעלות צלזיוס כדי להבטיח פירוק מלא. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להוסיף פתרון AQ חם למדגם GMA (~ 2 מיליליטר / מ&quot;ג של מדגם). משרים בבקבוקון אטום לשעה 2 ב 75 מעלות צלזיוס. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הסר פתרון AQ עודף מבקבוקון ולאפשר מדגם להתייבש על 75 מעלות CO / N (בקבוקון מכסה את). </li></ol></li></ol></li></ol>

<ol>
	<li>Novoselov, K. S., Geim, A. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electric+field+effect+in+atomically+thin+carbon+films.">Electric field effect in atomically thin carbon films.</a> Science. 306 (5696), 666-669 (2004).</li><li>Geim, A. K., Novoselov, K. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+rise+of+graphene.">The rise of graphene.</a> Nat Mater. 6 (3), 183-191 (2007).</li><li>Li, D., Kaner, R. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Materials+science.+Graphene-based+materials.">Materials science. Graphene-based materials.</a> Science. 320 (5880), 1170-1171 (2008).</li><li>Allen, M. J., Tung, V. C., Kaner, R. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Honeycomb+carbon:+a+review+of+graphene.">Honeycomb carbon: a review of graphene.</a> Chem. Rev. 110 (1), 132-145 (2010).</li><li>Nardecchia, S., Carriazo, D., Ferrer, M. L., Guti&#233;rrez, M. C., del Monte, ., F, <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Three+dimensional+macroporous+architectures+and+aerogels+built+of+carbon+nanotubes+and/or+graphene:+synthesis+and+applications.">Three dimensional macroporous architectures and aerogels built of carbon nanotubes and/or graphene: synthesis and applications.</a> Chem. Soc. Rev.. 42 (2), 794-830 (2013).</li><li>Pekala, R. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Organic+aerogels+from+the+polycondensation+of+resorcinol+with+formaldehyde.">Organic aerogels from the polycondensation of resorcinol with formaldehyde.</a> J. Mater. Sci. 24 (9), 3221-3227 (1989).</li><li>Biener, J., Dasgupta, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Macroscopic+3D+nanographene+with+dynamically+tunable+bulk+properties.">Macroscopic 3D nanographene with dynamically tunable bulk properties.</a> Adv. Mater. 24 (37), 5083-5087 (2012).</li><li>Worsley, M. A., Olson, T. Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High+Surface+Area,+sp+2-Cross-Linked+Three-Dimensional+Graphene+Monoliths.">High Surface Area, sp 2-Cross-Linked Three-Dimensional Graphene Monoliths.</a> J Phys. Chem. Lett. 2 (8), 921-925 (2011).</li><li>Worsley, M. A., Kucheyev, S. O., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanically+robust+3D+graphene+macroassembly+with+high+surface+area.">Mechanically robust 3D graphene macroassembly with high surface area.</a> Chem Commun. 48 (67), 8428-8430 (2012).</li><li>Biener, J., Stadermann, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Advanced+carbon+aerogels+for+energy+applications.">Advanced carbon aerogels for energy applications.</a> Energ. Environ. Sci. 4 (3), 656-667 (2011).</li><li>Worsley, M. A., Kucheyev, S. O., Satcher, J. H., Hamza, A. V., Baumann, T. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanically+robust+and+electrically+conductive+carbon+nanotube+foams.">Mechanically robust and electrically conductive carbon nanotube foams.</a> Appl. Phys. Lett. 94 (7), 073115 (2009).</li><li>Worsley, M. A., Pauzauskie, P. J., Olson, T. Y., Biener, J., Satcher, J. H., Baumann, T. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synthesis+of+graphene+aerogel+with+high+electrical+conductivity.">Synthesis of graphene aerogel with high electrical conductivity.</a> J. Am. Chem. Soc. 132 (40), 14067-14069 (2010).</li><li>Fu, R., Baumann, T. F., Cronin, S., Dresselhaus, G., Dresselhaus, M. S., Satcher, J. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Formation+of+Graphitic+Structures+in+Cobalt-+and+Nickel-Doped+Carbon+Aerogels.">Formation of Graphitic Structures in Cobalt- and Nickel-Doped Carbon Aerogels.</a> Langmuir. 21 (7), 2647-2651 (2005).</li><li>Worsley, M. A., Pham, T. T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synthesis+and+Characterization+of+Highly+Crystalline+Graphene+Aerogels.">Synthesis and Characterization of Highly Crystalline Graphene Aerogels.</a> ACS Nano. 8 (10), 11013-11022 (2014).</li><li>Campbell, P. G., Merrill, M. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Battery/supercapacitor+hybrid+via+non-covalent+functionalization+of+graphene+macro-assemblies.">Battery/supercapacitor hybrid via non-covalent functionalization of graphene macro-assemblies.</a> J. Mater. Chem. A. 2, 17764-17770 (2014).</li><li>Worsley, M. A., Charnvanichborikarn, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Toward+Macroscale,+Isotropic+Carbons+with+Graphene-Sheet-Like+Electrical+and+Mechanical+Properties.">Toward Macroscale, Isotropic Carbons with Graphene-Sheet-Like Electrical and Mechanical Properties.</a> Adv. Funct. Mater. 24 (27), 4259-4264 (2014).</li><li>Baumann, T. F., Worsley, M. A., Han, T. Y. -. J., Satcher, J. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High+surface+area+carbon+aerogel+monoliths+with+hierarchical+porosity.">High surface area carbon aerogel monoliths with hierarchical porosity.</a> J. Non-Cryst. Solids. 354 (29), 3513-3515 (2008).</li><li>Baumann, T. F., Satcher, J. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Template-directed+synthesis+of+periodic+macroporous+organic+and+carbon+aerogels.">Template-directed synthesis of periodic macroporous organic and carbon aerogels.</a> J. Non-Cryst. Solids. 350, 120-125 (2004).</li><li>Braff, W. A., Bazant, M. Z., Buie, C. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Membrane-less+hydrogen+bromine+flow+battery.">Membrane-less hydrogen bromine flow battery.</a> Nat. Comms. 4, 1-6 (2013).</li><li>Zhu, C., Han, T. Y., Duoss, E. B., Golobic, A. M., Kuntz, J. D., Spadaccini, C. M., Worsley, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Highly+compressible+3D+periodic+graphene+aerogel+microlattices.">Highly compressible 3D periodic graphene aerogel microlattices.</a> Nat Comms. 6, (2015).</li><li>Worsley, M. A., Shin, S. J., Merrill, M. D., Lenhardt, J., Nelson, A. J., Woo, L. Y., Gash, A. E., Baumann, T. F., Orme, C. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ultra-Low+Density,+Monolithic+WS2,+MoS2,+and+MoS2+Graphene+Aerogels.">Ultra-Low Density, Monolithic WS2, MoS2, and MoS2 Graphene Aerogels.</a> ACS Nano. 9 (5), 4698-4705 (2015).</li></ol>

The authors have nothing to disclose.

<html> חשוב לציין כי הנהלים המתוארים כאן הם רק נציג. התאמות רבות אפשריות לחומרי מנגינה ליישום ספציפי. לדוגמא, משתנה ריכוזי חומר מוצאים, תוך שמירה מתמדת יחס / פורמלדהיד (RF) resorcinol, יכול להיות השפעה על צפיפות החומר הסופית. טעינת זרז יכולה לשנות מורפולוגיה נקבובית, כמו טעינה ג?...

מאז הבידוד של גראפן בשנת 2004, עניין 1 ברתימת התכונות הייחודיות שלה הוביל למאמץ אינטנסיבי מופנה כלפי גרפן הרכבה למבנים תלת-ממדיים, מונוליטי ששומרים על המאפיינים של יריעות גרפן פרט. 2-5 מאמצים אלה כבר הקשו על ידי עובדה שגרפן עצמו הוא יקר וזמן רב כדי לייצר ונוטה לצבור בפתרון, אשר מגביל את יכולת ההרחבה של חומרים הבוסס על אבני בניין גרפן. בנוסף, מכלולי גרפן מורכבים בדרך כלל מאינטראקציות פיזיות cross-linking (למשל, כוחות ואן דר וקירות) בין יריעות גרפן פרט, שהם הרבה פחות מוליך ומכאני חזקים יותר מקישורים צולבים קשר כימיים. המעבדה הלאומית לורנס ליברמור הייתה מעורבת בפיתוח של חומרים חדשים נקבוביים, בצפיפות נמוכה פחמן מאז 1980. 6 כמה אסטרטגיות זוהו לפברק המוני produחומרי cible מבוסס גרפן מונוליטי בתפזורת משני קצף בעלות נמוכה המופק פולימר פחמן, הנקראים aerogels גרפן (גז), 7, כמו גם על ידי cross-linking הישיר של תחמוצת גרפן גיליונות (GO), אשר נקראים מאקרו גרפן מכלולים (GMAs). 8,9 חומרים בתפזורת אלה ultrahigh שטח יש מוליכות חשמלית ותרמית גבוהות, חוזק מכאני יוצא דופן וגמישות, ומורפולוגיות נקבוביות מתכונן. גז וGMAs מצאו שירות במספר רב של יישומים, כולל חומרי אלקטרודה בsupercapacitors וסוללות נטענות, זרז מתקדם תומך, adsorbents, בידוד תרמי, חיישנים, והתפלה. 10 הסינתזה של aerogels גרפן מתחילה בפילמור סול-ג&#39;ל של תמיסה מימית של resorcinol ופורמלדהיד ליצור ג&#39;לי אורגני מאוד צולב. ג&#39;לי אלה נשטפים עם מים ואצטון, אז מיובשת באמצעות CO 2 הסופר קריטי וpyrolyzed באניאווירת nert לתת aerogels פחמן עם שטח פנים נמוך יחסית ונפח נקבובית. aerogels פחמן מופעלים על ידי ההסרה מבוקרת של אטומי פחמן במצב חמצון קל (למשל, CO 2) כדי ליצור חומר צולבים מורכב משני nanoplatelets פחמן וגרפיט אמורפי, עם שטח פנים גבוהים יותר ומורפולוגיה נקבובית פתוחה. 7 יתרון ייחודי של סינתזת סול-ג&#39;ל היא שהגז יכול להיות מפוברק במגוון רחב של צורות, פסלים כוללים וסרטים דקים, בהתאם לצרכים של היישום. צינורות פחמן 11 ו / או יריעות גרפן 12 ניתן לשלב גז על ידי כולל תוספים אלה בפתרון המבשר סול-ג&#39;ל. זה יוצר מבנים מורכבים שבו כתוסף הופך להיות חלק ממבנה רשת פחמן הראשוני. בנוסף, יכולה להיות פונקציונליות מסגרת GA לאחר גזה / הפעלה או באמצעות שינוי של פני השטח airgel או באמצעות התצהיר של חומרים,למשל זרז חלקיקים, על מבנה המסגרת. 13 מקרו-מכלולי גרפן (GMAs) הוכנו על ידי ישירות cross-linking תחמוצת גרפן מושעה (GO) גיליונות, ניצול פונקציונלי הכימי הטבוע בם. 9 גיליונות GO מכילים מגוון של קבוצות פונקציונליות, כולל epoxide וmoieties הידרוקסיד, שיכול לשמש כ אתרים המקשרים צולבים כימיים. כמו בהכנת GA, התאסף GMAs הם supercritically מיובש לשמר את הרשת הנקבובית, אז pyrolized להפחית את קישורי צלב הכימיים לגשרי פחמן מוליך המספקים תמיכה מבנית להרכבה. בשל גשרי פחמן קוולנטיים בין יריעות גרפן, יש לי GMAs מוליכות חשמליות וקשיחות מכאנית שסדרי גודל גבוה יותר ממכלולי גרפן נוצרו עם cross-linking הפיזי. בנוסף, יש לי GMAs אזורי משטח מתקרבים השווי התיאורטי של גיליון גרפן יחיד. לא תרמית פוסט-סינטטיreatment בטמפרטורות גבוהות (&gt; 1,050 מעלות צלזיוס) יכול לשפר משמעותי את crystallinity של GMAs, מוביל מוליכות לאף גבוהות יותר וmoduli של יאנג, כמו גם התנגדות חמצון תרמית טוב יותר. טיפול כימי 14 פוסט-סינטטי של GMAs עם מולקולות אורגניות חיזור-פעיל כגון anthraquinone יכול לשפר את יכולת אחסון מטען ביישומי supercapacitor. 15 תכונות החומר מתכונן הגז וGMAs הן, בין שאר, תוצאה של תנאים סינטטיים שונים בזהירות כגון ריכוזים מגיב וזרז, זמן ריפוי וטמפרטורה, תנאי ייבוש, ותהליכי גזה / הפעלה. 16 פרוטוקול וידאו מפורט זה נועדה לפתור אי בהירויות בשיטות שפורסמו, ולהנחות את החוקרים מנסים לשחזר את החומרים ותנאים.

<table><tbody><tr><td>Single Layer Graphene Oxide</td><td>Cheap Tubes</td><td>n/a</td><td>300-800&amp;#160;nm XY dimensions</td></tr><tr><td>single wall carbon nano tubes (SWCNTs)</td><td>Carbon Solutions</td><td>P2-SWNT</td><td></td></tr><tr><td>resorcinol</td><td>Aldrich</td><td>398047-500G</td><td></td></tr><tr><td>37% formaldehyde solution in water</td><td>Aldrich</td><td>252549</td><td></td></tr><tr><td>acetic acid</td><td>Aldrich</td><td>320099</td><td></td></tr><tr><td>ammonium hydroxide solution 28-30% NH&lt;sub&gt;3&lt;/sub&gt; basis</td><td>Aldrich</td><td>320145</td><td></td></tr><tr><td>sodium carbonate</td><td>Aldrich</td><td>791768</td><td></td></tr><tr><td>anthraquinone</td><td>Aldrich</td><td>a90004</td><td></td></tr><tr><td>Polaron supercritical dryer</td><td>Electron Microscopy Sciences</td><td>EMS 3100</td><td>this is a representative model, any critical point dryer compatible with acetone should work</td></tr></tbody></table>

synthesis and functionalization of 3d nano-graphene materials: graphene aerogels and graphene macro assemblies

מאמצים להרכיב גרפן למבנים מונוליטי תלת-ממדיים כבר הקשו על ידי העלות הגבוהה וprocessability העני של גרפן. בנוסף, רוב דיווחו מכלולי גרפן מוחזקים יחד דרך אינטראקציות פיזיות (למשל, כוחות אן דר ואלס) ולא קשרים כימיים, המגבילים את החוזק המכני שלהם ומוליכות. פרטי שיטת וידאו זה לאחרונה פיתחו אסטרטגיות לפברק, חומרי תפזורת המוני הפקה מבוססת גרפן נגזרים משני קצף פולימר או תחמוצת גרפן שכבה אחת. חומרים אלה כוללים בעיקר יריעות גרפן פרט מחוברות דרך linkers פחמן קשור קוולנטית. הם שומרים על התכונות החיוביות של גרפן כגון שטח פנים גבוה ומוליכות חשמלית ותרמית גבוהות, בשילוב עם מורפולוגיה מתכונן נקבובית וחוזק מכאני יוצא דופן וגמישות. שיטה סינתטית גמישה זה יכול להתארך עד הייצור של ננו-צינורות פולימר / פחמן (CNT)פולימר ד / תחמוצת גרפן (GO) חומרים מרוכבים. יתר על כן, functionalization פוסט-סינתטית נוספת עם anthraquinone מתואר, המאפשרת עלייה דרמטית בביצועי אחסון מטען ביישומי supercapacitor.

האבולוציה של הרכב ומורפולוגיה חומר במהלך הייצור יכולה להיות במעקב בדרכים שונות, כוללים עקיפת רנטגן, ספקטרוסקופיית ראמאן וNMR, במיקרוסקופ אלקטרונים, וporosimetry. לדוגמא, בסינתזה, פירוליזה, ו- CO 2 ההפעלה של גז, ההמרה בעקבות עקיפת רנטגן (XRD) (איור 1E). העדר השיא (002) ?...

Watch this Scientific Journal Video about Synthesis and Functionalization of 3D Nano-graphene Materials: Graphene Aerogels and Graphene Macro Assemblies at JoVE.com

Synthesis and Functionalization of 3D Nano-graphene Materials: Graphene Aerogels and Graphene Macro Assemblies

This video method describes the synthesis of high surface area, monolithic 3D graphene-based materials derived from polymer precursors as well as single layer graphene oxide.

סינתזה וFunctionalization של חומרים ננו-גרפן 3D: הרכבות מאקרו Aerogels גראפן וגראפן

Efforts to assemble graphene into three-dimensional monolithic structures have been hampered by the high cost and poor processability of graphene. ...

synthesis-functionalization-3d-nano-graphene-materials-graphene

Universidad San Sebastian

Research

JoVE Journal

Engineering

14.1K Views.  Lawrence Livermore National Laboratory. This video method describes the synthesis of high surface area, monolithic 3D graphene-based materials derived from polymer precursors as well as single layer graphene oxide.

Video: Synthesis and Functionalization of 3D Nano-graphene Materials: Graphene Aerogels and Graphene Macro Assemblies

Synthesis and Functionalization of Nitrogen-doped Carbon Nanotube Cups with Gold Nanoparticles as Cork Stoppers

Nitrogen-doped carbon nanotubes consist of many cup-shaped graphitic compartments termed as nitrogen-doped carbon nanotube cups (NCNCs). These as-synthesized graphitic nanocups from chemical vapor deposition (CVD) method were stacked in a head-to-tail fashion held only through noncovalent interactions. Individual NCNCs can be isolated out of their stacking structure through a series of chemical and physical separation processes. First, as-synthesized NCNCs were oxidized in a mixture of strong acids to introduce oxygen-containing defects on the graphitic walls. The oxidized NCNCs were then processed using high-intensity probe-tip sonication which effectively separated the stacked NCNCs into individual graphitic nanocups. Owing to their abundant oxygen and nitrogen surface functionalities, the resulted individual NCNCs are highly hydrophilic and can be effectively functionalized with gold nanoparticles (GNPs), which preferentially fit in the opening of the cups as cork stoppers. These graphitic nanocups corked with GNPs may find promising applications as nanoscale containers and drug carriers.

We discussed the synthesis of individual graphitic nanocups using a series of techniques including chemical vapor deposition, acid oxidation and probe-tip sonication. By citrate reduction of HAuCl4, the graphitic nanocups were effectively corked with gold nanoparticles due to the chemically reactive edges of the cups.

סינתזה וFunctionalization גביעי Nanotube פחמן חנקן מסומם עם חלקיקי זהב כפקקים

Nitrogen-doped carbon  nanotubes consist of many cup-shaped graphitic compartments termed as  nitrogen-doped carbon nanotube cups (NCNCs).  These ...

A Technique to Functionalize and Self-assemble Macroscopic Nanoparticle-ligand Monolayer Films onto Template-free Substrates

This protocol describes a self-assembly technique to create macroscopic monolayer films composed of ligand-coated nanoparticles1,2. The simple, robust and scalable technique efficiently functionalizes metallic nanoparticles with thiol-ligands in a miscible water/organic solvent mixture allowing for rapid grafting of thiol groups onto the gold nanoparticle surface. The hydrophobic ligands on the nanoparticles then quickly phase separate the nanoparticles from the aqueous based suspension and confine them to the air-fluid interface. This drives the ligand-capped nanoparticles to form monolayer domains at the air-fluid interface.&#160; The use of water-miscible organic solvents is important as it enables the transport of the nanoparticles from the interface onto template-free substrates.&#160; The flow is mediated by a surface tension gradient3,4 and creates macroscopic, high-density, monolayer nanoparticle-ligand films.&#160; This self-assembly technique may be generalized to include the use of particles of different compositions, size, and shape and may lead to an efficient assembly method to produce low-cost, macroscopic, high-density, monolayer nanoparticle films for wide-spread applications.

A simple, robust and scalable technique to functionalize and self-assemble macroscopic nanoparticle-ligand monolayer films onto template-free substrates is described in this protocol.

טכניקה לfunctionalize ועצמי להרכיב מקרוסקופית Nanoparticle ליגנד חד שכבתי סרטים על גבי מצעים נטולי תבנית

This protocol describes a self-assembly technique to create macroscopic monolayer films composed of ligand-coated nanoparticles1,2. The simple, robust and ...

Chemistry

Preparation of Carbon Nanosheets at Room Temperature

Amphiphilic molecules equipped with a reactive, carbon-rich "oligoyne" segment consisting of conjugated carbon-carbon triple bonds self-assemble into defined aggregates in aqueous media and at the air-water interface. In the aggregated state, the oligoynes can then be carbonized under mild conditions while preserving the morphology and the embedded chemical functionalization. This novel approach provides direct access to functionalized carbon nanomaterials. In this article, we present a synthetic approach that allows us to prepare hexayne carboxylate amphiphiles as carbon-rich siblings of typical fatty acid esters through a series of repeated bromination and Negishi-type cross-coupling reactions. The obtained compounds are designed to self-assemble into monolayers at the air-water interface, and we show how this can be achieved in a Langmuir trough. Thus, compression of the molecules at the air-water interface triggers the film formation and leads to a densely packed layer of the molecules. The complete carbonization of the films at the air-water interface is then accomplished by cross-linking of the hexayne layer at room temperature, using UV irradiation as a mild external stimulus. The changes in the layer during this process can be monitored with the help of infrared reflection-absorption spectroscopy and Brewster angle microscopy. Moreover, a transfer of the carbonized films onto solid substrates by the Langmuir-Blodgett technique has enabled us to prove that they were carbon nanosheets with lateral dimensions on the order of centimeters.

We present the synthesis of an amphiphilic hexayne and its use in the preparation of carbon nanosheets at the air-water interface from a self-assembled monolayer of these reactive, carbon-rich molecular precursors.

הכנת פחמן Nanosheets בטמפרטורת החדר

Amphiphilic molecules equipped with a reactive, carbon-rich "oligoyne" segment consisting of conjugated carbon-carbon triple bonds self-assemble into ...

Visible-light Induced Reduction of Graphene Oxide Using Plasmonic Nanoparticle

Present work demonstrates the simple, chemical free, fast, and energy efficient method to produce reduced graphene oxide (r-GO) solution at RT using visible light irradiation with plasmonic nanoparticles. The plasmonic nanoparticle is used to improve the reduction efficiency of GO. It only takes 30 min&#160;at RT by illuminating the solutions with Xe-lamp, the r-GO solutions can be obtained by completely removing gold nanoparticles through simple centrifugation step. The spherical gold nanoparticles (AuNPs) as compared to the other nanostructures is the most suitable plasmonic nanostructure for r-GO preparation. The reduced graphene oxide prepared using visible light and AuNPs was equally qualitative as chemically reduced graphene oxide, which was supported by various analytical techniques such as UV-Vis spectroscopy, Raman spectroscopy, powder XRD and XPS. The reduced graphene oxide prepared with visible light shows excellent quenching properties over the fluorescent molecules modified on ssDNA and excellent fluorescence recovery for target DNA detection. The r-GO prepared by recycled AuNPs is found to be of same quality with that of chemically reduced r-GO. The use of visible light with plasmonic nanoparticle demonstrates the good alternative method for r-GO synthesis.

A simple protocol for the preparation of reduced graphene oxide using visible light and plasmonic nanoparticle is described.

הפחתה מושרה באור הנראה של גראפן אוקסיד שימוש Plasmonic Nanoparticle

Present work demonstrates the simple, chemical free, fast, and energy efficient method to produce reduced graphene oxide (r-GO) solution at RT using ...

Functionalization of Single-walled Carbon Nanotubes with Thermo-reversible Block Copolymers and Characterization by Small-angle Neutron Scattering

We demonstrate a protocol for single-walled carbon nanotube functionalization using thermo-sensitive PEO-PPO-PEO triblock copolymers in an aqueous solution. In a carbon nanotube/PEO105-PPO70-PEO105 (poloxamer 407) aqueous solution, the amphiphilic poloxamer 407 adsorbs onto the carbon nanotube surfaces and self-assembles into continuous layers, driven by intermolecular interactions between constituent molecules. The addition of 5-methylsalicylic acid changes the self-assembled structure from spherical-micellar to a cylindrical morphology. The fabricated poloxamer 407/carbon nanotube hybrid particles exhibit thermo-responsive structural features so that the density and thickness of poloxamer 407 layers are also reversibly controllable by varying temperature. The detailed structural properties of the poloxamer 407/carbon nanotube particles in suspension can be characterized by small-angle neutron scattering experiments and model fit analyses. The distinct curve shapes of the scattering intensities depending on temperature control or addition of aromatic additives are well described by a modified core-shell cylinder model consisting of a carbon nanotube core cylinder, a hydrophobic shell, and a hydrated polymer layer. This method can provide a simple but efficient way for the fabrication and in-situ characterization of carbon nanotube-based nano particles with a structure-tunable encapsulation.

A method for the functionalization of carbon nanotubes with structure-tunable polymeric encapsulation layers and structural characterization using small-angle neutron scattering is presented.

Functionalization של ננו-צינורות פחמן חד-דופנות עם קופולימרים לחסום Thermo-הפיך אפיון על ידי פיזור קטן זווית ניוטרון

We demonstrate a protocol for single-walled carbon nanotube functionalization using thermo-sensitive PEO-PPO-PEO triblock copolymers in an aqueous ...

Preparation and Characterization of C60/Graphene Hybrid Nanostructures

Physical thermal deposition in a high vacuum environment is a clean and controllable method for fabricating novel molecular nanostructures on graphene. We present methods for depositing and passively manipulating C60 molecules on rippled graphene that advance the pursuit of realizing applications involving 1D C60/graphene hybrid structures. The techniques applied in this exposition are geared towards high vacuum systems with preparation areas capable of supporting molecular deposition as well as thermal annealing of the samples. We focus on C60 deposition at low pressure using a homemade Knudsen cell connected to a scanning tunneling microscopy (STM) system. The number of molecules deposited is regulated by controlling the temperature of the Knudsen cell and the deposition time. One-dimensional (1D) C60 chain structures with widths of two to three molecules can be prepared via tuning of the experimental conditions. The surface mobility of the C60 molecules increases with annealing temperature allowing them to move within the periodic potential of the rippled graphene. Using this mechanism, it is possible to control the transition of 1D C60 chain structures to a hexagonal close packed quasi-1D stripe structure.

Preparation and Characterization of C60/Graphene Hybrid Nanostructures

Here we present a protocol for the fabrication of C60/graphene hybrid nanostructures by physical thermal evaporation. Particularly, the proper manipulation of deposition and annealing conditions allow the control over the creation of 1D and quasi 1D C60 structures on rippled graphene.

הכנה ואפיון של C60/Graphene היברידית Nanostructures

Physical thermal deposition in a high vacuum environment is a clean and controllable method for fabricating novel molecular nanostructures on graphene. We ...

A Rapid Synthesis Method for Au, Pd, and Pt Aerogels Via Direct Solution-Based Reduction

Here, a method to synthesize gold, palladium, and platinum aerogels via a rapid, direct solution-based reduction is presented. The combination of various precursor noble metal ions with reducing agents in a 1:1 (v/v) ratio results in the formation of metal gels within seconds to minutes compared to much longer synthesis times for other techniques such as sol-gel. Conducting the reduction step in a microcentrifuge tube or small volume conical tube facilitates a proposed nucleation, growth, densification, fusion, equilibration model for gel formation, with final gel geometry smaller than the initial reaction volume. This method takes advantage of the vigorous hydrogen gas evolution as a by-product of the reduction step, and as a consequence of reagent concentrations. The solvent accessible specific surface area is determined with both electrochemical impedance spectroscopy and cyclic voltammetry. After rinsing and freeze drying, the resulting aerogel structure is examined with scanning electron microscopy, X-ray diffractometry, and nitrogen gas adsorption. The synthesis method and characterization techniques result in a close correspondence of aerogel ligament sizes. This synthesis method for noble metal aerogels demonstrates that high specific surface area monoliths may be achieved with a rapid and direct reduction approach.

A rapid, direct solution-based reduction synthesis method to obtain Au, Pd, and Pt aerogels is presented.

שיטה מהירה סינתזה Au, Pd ו- Pt Aerogels באמצעות הפחתת המבוסס על פתרון ישיר

Here, a method to synthesize gold, palladium, and platinum aerogels via a rapid, direct solution-based reduction is presented. The combination of various ...

Fabrication of Three-Dimensional Graphene-Based Polyhedrons via Origami-Like Self-Folding

The assembly of two-dimensional (2D) graphene into three-dimensional (3D) polyhedral structures while preserving the graphene's excellent inherent properties has been of great interest for the development of novel device applications. Here, fabrication of 3D, microscale, hollow polyhedrons (cubes) consisting of a few layers of 2D graphene or graphene oxide sheets via an origami-like self-folding process is described. This method involves the use of polymer frames and hinges, and aluminum oxide/chromium protection layers that reduce tensile, spatial, and surface tension stresses on the graphene-based membranes when the 2D nets are transformed into 3D cubes. The process offers control of the size and shape of the structures as well as parallel production. In addition, this approach allows the creation of surface modifications by metal patterning on each face of the 3D cubes. Raman spectroscopy studies show the method allows the preservation of the intrinsic properties of the graphene-based membranes, demonstrating the robustness of our method.

Fabrication of Three-Dimensional Graphene-Based Polyhedrons via Origami-Like Self-Folding

Here, we present a protocol for fabrication of 3D graphene-based polyhedrons via origami-like self-folding.

ייצור Polyhedrons מבוססי גראפן תלת מימדי באמצעות אוריגמי דמוי עצמי מתקפלים

The assembly of two-dimensional (2D) graphene into three-dimensional (3D) polyhedral structures while preserving the graphene's excellent inherent ...

Synthesis Method for Cellulose Nanofiber Biotemplated Palladium Composite Aerogels

Here, a method to synthesize cellulose nanofiber biotemplated palladium composite aerogels is presented. Noble metal aerogel synthesis methods often result in fragile aerogels with poor shape control. The use of carboxymethylated cellulose nanofibers (CNFs) to form a covalently bonded hydrogel allows for the reduction of metal ions such as palladium on the CNFs with control over both nanostructure and macroscopic aerogel monolith shape after supercritical drying. Crosslinking the carboxymethylated cellulose nanofibers is achieved using 1-ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl) carbodiimide hydrochloride (EDC) in the presence of ethylenediamine. The CNF hydrogels maintain their shape throughout synthesis steps including covalent crosslinking, equilibration with precursor ions, metal reduction with high concentration reducing agent, rinsing in water, ethanol solvent exchange, and CO2 supercritical drying. Varying the precursor palladium ion concentration allows for control over the metal content in the final aerogel composite through a direct ion chemical reduction rather than relying on the relatively slow coalescence of pre-formed nanoparticles used in other sol-gel techniques. With diffusion as the basis to introduce and remove chemical species into and out of the hydrogel, this method is suitable for smaller bulk geometries and thin films. Characterization of the cellulose nanofiber-palladium composite aerogels with scanning electron microscopy, X-ray diffractometry, thermal gravimetric analysis, nitrogen gas adsorption, electrochemical impedance spectroscopy, and cyclic voltammetry indicates a high surface area, metallized palladium porous structure.

A synthesis method for cellulose nanofiber biotemplated palladium composite aerogels is presented.The resulting composite aerogel materials offer potential for catalysis, sensing, and hydrogen gas storage applications.

שיטת הסינתזה של הננו-סיבים תאית ביותבניות פלדיום מרוכבים

Here, a method to synthesize cellulose nanofiber biotemplated palladium composite aerogels is presented. Noble metal aerogel synthesis methods often ...

Synthesis of Graphene Nanofluids with Controllable Flake Size Distributions

A method for synthesizing graphene nanofluids with controllable flake size distributions is presented. Graphene nanoflakes can be obtained by the exfoliation of graphite in the liquid phase, and the exfoliation time is used to control the lower limits of the graphene nanoflake size distributions. Centrifugation is successfully used to control the upper limits of the nanoparticle size distributions. The objective of this work is to combine exfoliation and centrifugation to control the graphene nanoflake size distributions in the resulting suspensions.

A method for synthesizing graphene nanofluids with controllable flake size distributions is presented.

סינתזה וFunctionalization של חומרים ננו-גרפן 3D: הרכבות מאקרו Aerogels גראפן וגראפן

Summary

Explore More Videos

Chapters in this video