kaz29Вестник Казахстанско-Британского технического университетаHerald of the Kazakh-British Technical University1998-66882959-8109Казахстанско-Британский Технический Университетkaz29-35Research ArticleФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКИЕ И ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИPHYSICAL, MATHEMATICAL AND TECHNICAL SCIENCESФУНКЦИОНАЛИЗАЦИЯ И МОДИФИЦИРОВАНИЕ УГЛЕРОДНЫХ НАНОМАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ ГРАФЕНАFUNCTIONALIZATION AND MODIFICATION OF CARBON NANOMATERIALS BASED ON GRAPHENEКудайбергеноваР. М.KudaibergenovaR. M.

PhD-докторант

СугурбековаГ. К.SugurbekovaG. K.

д.х.н., СНС

НурлыбаеваА. Н.NurlybayevaA. N.

РhD, д.х.н., доцент

КантарбаеваС. М.KantarbayevaS. M.

магистр, ст.преподаватель

БайбазароваЭ. А.BaybazarovaE. A.

магистр, ст.преподаватель

Таразский государственный университет имени М.Х. ДулатиКазахстанЛаборатория преобразования материалов и прикладной физики, Национальная лаборатория АстанаКазахстан202002112021171156163Copyright © Кудайбергенова Р.М., Сугурбекова Г.К., Нурлыбаева А.Н., Кантарбаева С.М., Байбазарова Э.А., 20212021Кудайбергенова Р.М., Сугурбекова Г.К., Нурлыбаева А.Н., Кантарбаева С.М., Байбазарова Э.А.Kudaibergenova R.M., Sugurbekova G.K., Nurlybayeva A.N., Kantarbayeva S.M., Baybazarova E.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestnik.kbtu.edu.kz/jour/article/view/35

Графен может быть функционализирован различными группами атомов. В данной работе рассматривается наиболее изученный метод химической функционализации – окисление. В течение ряда лет постоянно совершенствуются различные методы синтеза графена, для обеспечения более безопасных и эффективных альтернатив. Хотя извлечение графена методом Хаммерса является одним из старейших методов, тем не менее, он является одним из наиболее подходящих методов для образования объемного графена. Графен может быть получен в виде восстановленного оксида графита, иногда также называемого оксидом графена. Эффективность этого процесса окисления можно оценить по величине отношения углерод/кислород полученного графена. В данной работе представлен синтез и физико-химический анализ ГО и ВГО. ГО был получен с использованием модифицированного метода Хаммерса, затем полученный ГО был подвергнут химическому восстановлению с использованием моногидрата гидразина. ГО и ВГО имели различную морфологию, качество, функциональные группы. Инфракрасный анализ показал наличие обильных кислородсодержащих функциональных групп в ГО по сравнению с ВГО. Результаты анализа показали, что ГО был успешно окислен из графита, тогда как ВГО был эффективно восстановлен из ГО.

Graphene can be functionalized by various groups of atoms. In this paper, we will consider the most studied method of chemical functionalization - oxidation. Various graphene synthesis methods have been continuously improved over the years to provide safer and more effective alternatives. Although Hammers extraction of graphene is one of the oldest methods, it is nevertheless one of the most suitable methods for the formation of bulk graphene. Graphene can be obtained as reduced graphite oxide, sometimes also called graphene oxide. The efficiency of this oxidation process can be estimated by the carbon / oxygen ratio of the obtained graphene. In this paper, the synthesis and physicochemical analysis of GO and RGO are given. GO was obtained using the modified Hammers method, then the obtained GO was chemically reduced using hydrazine monohydrate. GO and RGO had different morphology, quality, functionalized groups. Infrared analysis showed the presence of abundant oxygen-containing functional groups in GO compared with RGO. The results of the analysis showed that GO was successfully oxidized from graphite, while RGO was effectively reduced from GO.

оксид графенавосстановленный оксид графенаграфитИК-спектроскопияgraphene oxidereduced graphene oxidegraphiteIR spectroscopyReferencesSingh V., Joung D., Zhai L. // Graphene Based Materials: Past, Present and Future.Progress in Material Science. 2011. V. 56. P. 1178.Singh V., Joung D., Zhai L. // Graphene Based Materials: Past, Present and Future.Progress in Material Science. 2011. V. 56. P. 1178.Pei S. // The Reduction of Graphene Oxide.Carbon. 2012. V. 50. P. 3210.Pei S. // The Reduction of Graphene Oxide.Carbon. 2012. V. 50. P. 3210.Stankovich S., Dikin D., Piner R.D. et al. // Synthesis of graphene based nanosheets via chemical reduction exfoliated grphie oxide. Carbon. 2007. V. 45. P. 1558.Stankovich S., Dikin D., Piner R.D. et al. // Synthesis of graphene based nanosheets via chemical reduction exfoliated grphie oxide. Carbon. 2007. V. 45. P. 1558.Allen M.J., Tung V.C., Kaner R.B. // Honeycomb carbon: A review of graphene. Chemical Reviews 2010. V. 110. N LP.132.Allen M.J., Tung V.C., Kaner R.B. // Honeycomb carbon: A review of graphene. Chemical Reviews 2010. V. 110. N LP.132.Bae S., Kim H., Lee Y. // Roll-to-roll production of 30-inch graphene films for transparent electrodes. Nature Nanotechnology 2010. V. 5. N 8. P. 574−578.Bae S., Kim H., Lee Y. // Roll-to-roll production of 30-inch graphene films for transparent electrodes. Nature Nanotechnology 2010. V. 5. N 8. P. 574−578.Novoselov K., Fal V., Colombo L. Gellert P. // A roadmap for graphene.Nature. 2012. V. 490. N 7419. P. 192−200.Novoselov K., Fal V., Colombo L. Gellert P. // A roadmap for graphene.Nature. 2012. V. 490. N 7419. P. 192−200.Offeman R., Hummers W. // Preparation of Graphitic Oxide.Journal of the American Chemical Society1958. V. 80. P. 1339−1339.Offeman R., Hummers W. // Preparation of Graphitic Oxide.Journal of the American Chemical Society1958. V. 80. P. 1339−1339.Bao Q., Eda G., Chhowalla M. // Graphene oxide as a chemically tunable platform for optical applications.Nature Chemistry 2010. V. 2. N 12. P. 1015−1024.Bao Q., Eda G., Chhowalla M. // Graphene oxide as a chemically tunable platform for optical applications.Nature Chemistry 2010. V. 2. N 12. P. 1015−1024.Park S., Ruoff R.S. // Chemical Methods for the Production of Graphenes. Nature Nanotechnology 2009. Vol. 4. N 4. P. 217−224.Park S., Ruoff R.S. // Chemical Methods for the Production of Graphenes. Nature Nanotechnology 2009. Vol. 4. N 4. P. 217−224.Chen W., Yan L. // Preparation of graphene by a low-temperature thermal reduction at atmosphere pressure. Nanoscale. 2010. V. 2. P. 559.Chen W., Yan L. // Preparation of graphene by a low-temperature thermal reduction at atmosphere pressure. Nanoscale. 2010. V. 2. P. 559.Eda G., Fanchini G., Chhowalla M. // Large-area ultrathin films of reduced graphene oxide as a transparent and flexible electronic material. Nat. Nanotechnol. 2008. V. 3. N 5. P. 270−274.Eda G., Fanchini G., Chhowalla M. // Large-area ultrathin films of reduced graphene oxide as a transparent and flexible electronic material. Nat. Nanotechnol. 2008. V. 3. N 5. P. 270−274.Soldano C., Mahmood A., Dujardin E. // Production, properties and potential of graphene. Carbon. 2010. V. 48. N 8. P. 2127−2150.Soldano C., Mahmood A., Dujardin E. // Production, properties and potential of graphene. Carbon. 2010. V. 48. N 8. P. 2127−2150.Brodie B.C. // Sur le poids atomique du graphite. Ann. Chim. Phys. 1860. V. 59. P. 466−472.Brodie B.C. // Sur le poids atomique du graphite. Ann. Chim. Phys. 1860. V. 59. P. 466−472.Si Y.,Samulski E. T. // Synthesis of water soluble graphene. Nano Lett. - 2008. - V. 8. - P. 1679−1682.Si Y.,Samulski E. T. // Synthesis of water soluble graphene. Nano Lett. - 2008. - V. 8. - P. 1679−1682.Jeong, Hae-Kyung // Thermal stability of graphite oxide . Chem. Phys. Lett. - 2009. - V. 470.- P. 255−258.Jeong, Hae-Kyung // Thermal stability of graphite oxide . Chem. Phys. Lett. - 2009. - V. 470.- P. 255−258.Karthika P.,Rajalakshmi N., Dhathathreyan K. S. // Functionalized exfoliated graphene oxide as supercapacitor electrodes . Soft Nanosci. Lett. - 2012. - V. 2. - P. 59−66.Karthika P.,Rajalakshmi N., Dhathathreyan K. S. // Functionalized exfoliated graphene oxide as supercapacitor electrodes . Soft Nanosci. Lett. - 2012. - V. 2. - P. 59−66.Galande Ch., Mohite A. D., Naumov A. V., Gao W., Ci L., Ajayan A., Gao H., Srivastava A., Weisman R. B., Ajayan P. M. // Quasi-molecular fluorescence from graphene oxide. Sci. Rep. - 2011. - V. 1 - P. 85Galande Ch., Mohite A. D., Naumov A. V., Gao W., Ci L., Ajayan A., Gao H., Srivastava A., Weisman R. B., Ajayan P. M. // Quasi-molecular fluorescence from graphene oxide. Sci. Rep. - 2011. - V. 1 - P. 85Min Fu,Qingze Jiao, Yun Zhao, Hansheng Li // Vapor diffusion synthesis of CoFe2O4 hollow sphere/graphene composites as absorbing materials. J. Mater. Chem. A. - 2014. - V. 2. - P. 735−744.Min Fu,Qingze Jiao, Yun Zhao, Hansheng Li // Vapor diffusion synthesis of CoFe2O4 hollow sphere/graphene composites as absorbing materials. J. Mater. Chem. A. - 2014. - V. 2. - P. 735−744.Беллами Л. Дж. Инфракрасные спектры сложных молекул. Пер. с англ. / Под ред. Ю. А. Пентина. – М.: Изд-во Иностранной литературы, 1963. – 592 сБеллами Л. Дж. Инфракрасные спектры сложных молекул. Пер. с англ. / Под ред. Ю. А. Пентина. – М.: Изд-во Иностранной литературы, 1963. – 592 сНакамото К. ИК-спектры и спектры КР неорганических и координационных соединений: Пер с англ. - М.: Мир., 1991. – 536 с.Накамото К. ИК-спектры и спектры КР неорганических и координационных соединений: Пер с англ. - М.: Мир., 1991. – 536 с.Joseph B. Lambert // Introduction to Organic Spectroscopy. New York : Macmillan, 1987.Joseph B. Lambert // Introduction to Organic Spectroscopy. New York : Macmillan, 1987.D. P. Savitskyi, A. S. Makarov // Preparation of a colloidal graphene oxide solution from natural coal. Nac. akad. nauk Ukr., 2016, № 6.D. P. Savitskyi, A. S. Makarov // Preparation of a colloidal graphene oxide solution from natural coal. Nac. akad. nauk Ukr., 2016, № 6.Dispersion in water: Single layer graphene oxide. URL: https://graphene−supermarket.com/Dispersion−in−Water−ingle−Layer−Graphene−Oxide−175−ml.htmlDispersion in water: Single layer graphene oxide. URL: https://graphene−supermarket.com/Dispersion−in−Water−ingle−Layer−Graphene−Oxide−175−ml.htmlШульга Ю.М.,Баскаков С.А., Дремова Н.Н., Шульга Н.Ю.,. Скрылева Е.А. // Расслоение и восстановление оксида графита при микроволновом нагреве. Фундаментальная и прикладная физика. − 2012. − № 1. − С. 7-10.Шульга Ю.М.,Баскаков С.А., Дремова Н.Н., Шульга Н.Ю.,. Скрылева Е.А. // Расслоение и восстановление оксида графита при микроволновом нагреве. Фундаментальная и прикладная физика. − 2012. − № 1. − С. 7-10.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.