ПОЛУЧЕНИЕ ОКСИДА ГРАФЕНА (ГО) ИЗ АКТИВИРОВАННОГО УГЛЯ МЕТОДОМ ХАММЕРСА И ЕГО ИЗУЧЕНИЕ

Углеродные материалы часто используются в электронике, медицине, производстве сорбционных материалов. Такие материалы, в том числе графит, графен, оксид графена (ОГ) полученный из графита, и оксид графена, синтезированный из активированного угля (ОГ-АУ), широко используются. В данной статье рассмотрены различия, недостатки и преимущества оксида графена, синтезированного из активированного угля (ОГ-АУ), по сравнению с ОГ, полученным из графита. В ходе исследований с помощью инфракрасной, ультрафиолетовой спектроскопии и оптических методов были изучены композиционные материалы, полученные окислением активированного угля методом Хаммерса и биополимера карбоксиметилцеллюлозы (КМЦ) в соотношениях 1/1, 1/3 и 3/1. По результатам исследований в инфракрасном спектре полученных композиционных материалов обнаружены пики поглощения групп -CO-OH при 724 см^-1 и групп C-H при 944 см^-1. Оптимальное соотношение 1/1 получено благодаря уникальной морфологии поверхности и физико-химическим и механическим свойствам синтезированных композиционных материалов. По данным УФспектра ОГ-АУ/КМЦ 1/1 эфирная связь C=O имела полное поглощение при 226 нм. Морфологию поверхности синтезированных материалов (АУ, ОГ-АУ, ОГ-АУ/КМЦ) изучали с помощью оптического и сканирующего электронного микроскопов (СЭМ). В результате было замечено, что материал БК-ГО имел форму рассеянного камня. Было замечено, что исследованные методом СЭМ материалы имели хаотичную структуру, а поры вдоль материала, образовавшиеся в результате добавления связующего КМЦ к ОГ-АУ в оптимальном соотношении ОГ-АУ/КМЦ 1/1, были покрыты кислородно-функциональными группами. По результатам исследований установлено, что свойства материала ОГ-АУ аналогичны свойствам оксида графена (ОГ), полученного из графита. Преимущество этих материалов перед другими углеродными композитами с точки зрения экономической эффективности заключается в простоте синтеза и доступности источников сырья.

1. Syakir N., Saragi N., Fitrilawati F., Maryati Y., Widyaiswari U., Puspitasari D., Risdiana R. (2021) Magnetic Characteristics of Graphene Oxide and Reduced Graphene Oxide. Materials Science Forum, 1028:296–301. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/MSF.1028.296.

2. Bilal M., Li J., Landskron K. (2022) Activated Carbon Electrodes Improved Sorption Capacity for Supercapacitive Swing Adsorption of Carbon Dioxide. https://doi.org/10.26434/chemrxiv-2022-26fbs-v2.

3. Kuanyshbekov T., Sagdollin Z., Zhasasynov E., Kaiyrbekov N., Akatan K., Kabdrakhmanova S., Kantay N., Tolepov Z., Tulegenova M., Beisebekov M. (2022) SYNTHESIS OF COMPOSITE MEMBRANE BASED ON GRAPHENE OXIDE AND NANOSTARCH, NNC RK Bulletin. https://doi.org/10.52676/1729-7885-2022-3-94-99.

4. Wang R., Ma Q., Zhang H., Ma Z., Yang R., Zhu J.Y. (2019) Producing Conductive Graphene – Nanocellulose Paper in One – pot, Journal of Polymers and the Environment, no. 27, pp. 148–157. https://doi.org/10.1007/s10924-018-1330-4.

5. Nayak J., Vashishtha A. (2018) Synthesis, Characterization and Preparation of Nanocellulose and different Cellulose/Nanocellulose/Graphene Composites from Cassava root and it’s Potential Application for Pesticide Adsorption from water, vol. 5, Issue 4. https://doi.org/10.1729/Journal.18989.

6. Ray S. (2015) Application and Uses of Graphene Oxide and Reduced Graphene Oxide. Applications of Graphene and Graphene-Oxide Based Nanomaterials , pp. 39–55. https://doi.org/10.1016/B978-0-323-37521-4.00002-9.

7. Yang Z., Ju X., Liao H., Meng Z., Ning H., Li Y., Chen Z., Long J. (2021) Preparation of Activated Carbon Doped with Graphene Oxide Porous Materials and Their High Gas Adsorption Performance. https://doi.org/10.1021/acsomega.1c02416.

8. Matos I., Bernardo M., Fonseca I. (2017) Porous carbon: a versatile material for catalysis. Catal Today, no. 285, pp. 194–203. https://doi.org/10.1016/j.cattod.2017.01.039.

9. Nayak J., Vashishtha A. (2018) Synthesis, Characterization and Preparation of Nanocellulose and different Cellulose/Nanocellulose/Graphene Composites from Cassava root and its Potential Application for Pesticide Adsorption from water. https://doi.org/10.1729/Journal.18989.

10. Kuanyshbekov T., Sagdollin Z., Zhasasynov E., Akatan K., Kurbanova B., Guseinov N., Tolepov Z., Kantay N., Beisebekov M. (2023) Composite Membrane Based on Graphene Oxide and Carboxymethylcellulose from Local Kazakh Raw Materials for Possible Applications in Electronic Devices. J. Compos. Sci., no. 7, 342. https://doi.org/10.3390/jcs7080342 Academic Editor: Jian Zhang Chen Received: 3 August 2023 Revised: 11 August 2023 Accepted: 15 August 2023 Published: 21 August 2023.

11. Sahu K., Dhonde M., Murty V. (2021) Preparation of copper/TiO2/ graphene oxide ternary nanocomposites and their structural, surface morphology, and optical properties. Journal of Materials Science: Materials in Electronics https://doi.org/10.1007/s10854-021-06148-2.

12. Shivananda C.S., Madhu S., Poojitha G., Sudarshan A.R., Jeethendra S., Reddy K.N. (2023) Structural, chemical and morphological properties of graphite powder, graphene oxide and reduced graphene oxide. Materials Today Proceedings, 89(9). https://doi.org/10.1016/j.matpr.2023.04.608.

13. Kuanyshbekov T., Guseinov N., Tolepov Z., Kurbanova B., Tulegenova M., Akatan K., Kantay N., Zhasasynov E. (2023) Thermally Reduced Graphene Oxide Membranes From Local Kazakhstan Graphite “Ognevsky”. ChemistrySelect, 8(42). https://doi.org/10.1002/slct.202301746.

14. Wang Z., Nie E., Li J., Yang M., Zhao Y., Luo X., Zheng Z. (2012) Equilibrium and kinetics of adsorption of phosphateonto iron-doped activated carbon Environ Sci Pollut Res, 19:2908–2917. https://doi.org/10.1007/s11356-012-0799-y.

15. Chafidz A., Astuti W., Augustia V., Novira D.T., Rofiah N. (2018) Removal of methyl violet dye via adsorption using activated carbon prepared from Randu sawdust (Ceiba pentandra). IOP Conference Series Earth and Environmental Science, 167(1):012013. https://doi.org/10.1088/1755-1315/167/1/012013.

16. Mansouri L., Benghanem S., Elkolli M., Mahmoud B. (2020) Chemical and biological behaviours of hydrogels based on oxidized carboxymethylcellulose coupled to chitosan. Polymer Bulletin, 77(1). https://doi.org/10.1007/s00289-019-02712-3.