Инновационные подходы к синтезу оксида графена

Ученые Физико-технического института Саратовского государственного технического университета имени Гагарина Ю.А. разработали новые методы синтеза модифицированного оксида графена – перспективного материала для создания катализаторов, химических источников тока, суперконденсаторов, мультисенсорных систем, селективных сорбентов, полимерных и композиционных материалов, защитных покрытий.

Оксид графена находит широкое применение в науке и технике, химической промышленности, используется для контроля окружающей среды, а благодаря высокой механической прочности и легкости его можно использовать при создании материалов для авиастроения.

Автор исследования – доктор технических наук, профессор кафедры «Химия и химическая технология материалов» СГТУ Андрей Яковлев. По его словам, крупномасштабный контролируемый синтез графеновых материалов является сложной технологической задачей.

«Проводимые нами исследования продемонстрировали, что оксид графена можно получать с помощью электрохимического окисления дисперсных порошков природного графита в сернокислом электролите. Этот подход позволяет производить полиграфеновые материалы в значительных объемах для практического применения. Показано, что эксфолиация проходит через последовательные стадии анодного окисления, гидролиза и термолиза, что создает восстановленные формы полиграфена со слоистой структурой. Основное преимущество нового метода заключается в отсутствии сильных окислителей, что делает процесс более экологически безопасным. Кроме того, при электрохимическом окислении происходит более равномерное заполнение межслоевых пространств графита интеркалатом, а, следовательно, образуются соединения с однородными свойствами», — рассказывает Андрей Яковлев.

По мнению ученого СГТУ, материал на основе многослойного оксида графена многофункционален. Он может служить альтернативой катализатору на основе серной кислоты в процессе тонкого органического синтеза, обеспечивая сокращение времени реакции в 1,5-2 раза, а также отличается большей экологичностью.

Использование такого материала в качестве элемента композиционных электрохимических покрытий на основе никеля позволяет повысить их микротвердость и увеличить коррозионную стойкость. А сорбенты на основе многослойного оксида графена показывают высокие адсорбционные характеристики по отношению к нефтепродуктам в водных эмульсиях и различным катионам тяжелых металлов. Такой способ очистки воды может быть востребован на АЗС, нефтебазах, промышленных предприятиях, занимающихся транспортировкой нефти и нефтепродуктов, в службах экологического контроля и МЧС.

Результаты исследований ученых СГТУ опубликованы в высокорейтинговых международных журналах.