ISSN 1608-4039 (Print)
ISSN 1680-9505 (Online)

Для цитирования:

Брудник С. В., Яковлев А. В., Яковлева Е. В., Алфёров А. А., Целуйкин В. Н., Мостовой А. С. Электрохимическое восстановление многослойного оксида графена в щелочном электролите // Электрохимическая энергетика. 2023. Т. 23, вып. 1. С. 33-40. DOI: 10.18500/1608-4039-2023-23-1-33-40, EDN: YBLAIY

Статья опубликована на условиях лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International (CC-BY 4.0).
Полный текст в формате PDF(Ru):
скачать
(загрузок: 89)
Язык публикации: 
русский
Рубрика: 
Щелочные аккумуляторы
Тип статьи: 
Научная статья
УДК: 
542.9526:547.551.1
DOI: 
10.18500/1608-4039-2023-23-1-33-40
EDN: 
YBLAIY

Электрохимическое восстановление многослойного оксида графена в щелочном электролите

Авторы: 
Брудник Сергей Витальевич, Саратовский государственный технический университет им. Гагарина Ю. А.
Яковлев Андрей Васильевич, Саратовский государственный технический университет им. Гагарина Ю. А.
Яковлева Елена Владимировна, Саратовский государственный технический университет им. Гагарина Ю. А.
Алфёров Андрей Алексеевич, Саратовский государственный технический университет им. Гагарина Ю. А.
Целуйкин Виталий Николаевич, Энгельсский технологический институт Саратовского государственного технического университета
Мостовой Антон Станиславович, Энгельсский технологический институт Саратовского государственного технического университета
Аннотация: 

Изложены результаты исследования электрохимического восстановления многослойного оксида графена при потенциостатическом режиме, показана возможность использования щелочного электролита (KOH) с концентрацией ниже 0.1 М. Идентификация электрохимически восстановленного оксида графена проводилась методами рентгенофазового анализа, ИК-Фурье и ИК-КР спектроскопией. Методом ИК-КР установлено увеличение интенсивности G и 2D полосы, свидетельствующее об образовании малослойных форм восстановленного оксида графена. Морфология поверхности электрохимически восстановленного оксида графена изучена методом СЭМ.

Ключевые слова: 
оксид графена
многослойный оксид графена
электрохимический синтез
электрохимическое восстановление
щелочной электролит
Список источников: 
  1. Khan A. H., Ghosh S., Pradhan B., Dalui A., Shrestha L. K., Acharya S., Ariga K. Two-dimensional (2D) nanomaterials towards electrochemical nanoarchitectonics and energy-related applications // Bull. Chem. Soc. 2017. Vol. 90. P. 627. https://doi.org/10.1246/bcsj.20170043
  2. Iro Z. S., Subramani C., Dash S. S. A Brief Review on Electrode Materials for Supercapacitor // Int. J. Electrochem. Sci. 2016. Vol. 11. P. 10628–10643. https://doi.org/10.20964/2016.12.50
  3. Dai L., Chang D. W., Baek J.-B., Lu W. Carbon Nanomaterials for Advanced Energy Conversion and Storage // Nano-Micro Letters. 2012. Vol. 8, iss. 8. P. 1130–1166. https://doi.org/10.1002/smll.201101594
  4. Panahi-Sarmad M., Chehrazi E., Noroozi M., Raef M., Razzaghi-Kashani M., Baian M. A. H. Tuning the Surface Chemistry of Graphene Oxide for Enhanced Dielectric and Actuated Performance of Silicone Rubber Composites // CS Appl. Electron. Mater. 2019. Vol. 1, № 2. P. 198–209. https://doi.org/10.1021/acsaelm.8b00042
  5. Yu W., Sisi L., Haiyan Y., Jie L. Progress in the functional modification of graphene / graphene oxide: A review // RSC Adv. 2020. Vol. 10. P. 15328–15345 https://doi.org/10.1039/D0RA01068E
  6. Sun L. Structure and synthesis of graphene oxide // Chin. J. Chem. Eng. 2019. Vol. 27, iss. 10. P. 2251–2260. https://doi.org/10.1016/j.cjche.2019.05.003
  7. Paulchamy B., Arthi G., Lignesh B. D. A Simple Approach to Stepwise Synthesis of Graphene Oxide Nanomateria // J. Nanomed. Nanotechnol. 2015. Vol. 6, № 1. P. 1–4. https://doi.org/10.4172/2157-7439.1000253
  8. Brisebois P. P., Siaj M. Harvesting graphene oxide – years 1859 to 2019: A review of its structure, synthesis, properties and exfoliation // J. Mater. Chem. C. 2020. Vol. 8. P. 1517–1547. https://doi.org/10.1039/C9TC03251G
  9. Yu H., Zhang B., Bulin C., Li R., Xing R. High-efficient Synthesis of Graphene Oxide Based on Improved Hummers Method // Sci. Rep. 2016. Vol. 6. Article number 36143. https://doi.org/10.1038/srep36143
  10. Alkhouzaam A., Qiblawey H., Khraisheh M., Atieh M. Synthesis of graphene oxides particle of high oxidation degree using a modified Hummers method // Ceram. 2020. Vol. 46, iss. 15. P. 23997–24007. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2020.06.177
  11. De Silva K. K. H., Huang H.-H., Joshi R. K., Yoshimura M. Chemical reduction of graphene oxide using green reductants // Carbon. 2017. Vol. 119. P. 190–199. https://doi.org/10.1016/j.carbon.2017.04.025
  12. Chua C. K., Pumera M. The reduction of graphene oxide with hydrazine: Elucidating its reductive capability based on a reaction-model approach // Chem. Commun. 2016. Vol. 52. P. 72–75. https://doi.org/10.1039/C5CC08170J
  13. Guex L. G., Sacchi B., Peuvot K. F., Andersson R. L., Pourrahimi A. M., Ström V., Farris S., Olsson R. T. Experimental review: Chemical reduction of graphene oxide (GO) to reduced graphene oxide (rGO) by aqueous chemistry // Nanoscale. 2017. Vol. 9. P. 9562–9571. https://doi.org/10.1039/C7NR02943H
  14. Liu Y., Feng J. An attempt towards fabricating reduced graphene oxide composites with traditional polymer processing techniques by adding chemical reduction agents // Compos. Sci. Technol. 2017. Vol. 140. P. 16–22. https://doi.org/10.1016/j.compscitech.2016.12.026
  15. Lavin-Lopez M. P., Paton-Carrero A., Sanchez-Silva L., Valverde J. L., Romero A. Influence of the reduction strategy in the synthesis of reduced graphene oxide // Adv. Powder. Technol. 2017. Vol. 28, iss. 12. P. 3195–3203. https://doi.org/10.1016/j.apt.2017.09.032
  16. Abdolhosseinzadeh S., Asgharzadeh H., Seop K. H. Fast and fully-scalable synthesis of reduced graphene oxide // Sci. Rep. 2015. Vol. 5. Article number 10160. https://doi.org/10.1038/srep10160
  17. Sengupta I., Chakraborty S., Talukdar M., Pal S. K., Chakraborty S. Thermal reduction of graphene oxide: How temperature influences purity // J. Mater. Res. 2018. Vol. 33, iss. 23. P. 4113–4122. https://doi.org/10.1557/jmr.2018.338
  18. Liu G., Xiong Z., Yang L., Shi H., Fang D., Wang M., Shao P., Luo X. Electrochemical approach toward reduced graphene oxide-based electrodes for environmental applications: A review // Sci. Total. Environ. 2021. Vol. 778. Article number 146301. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2021.146301. Epub 2021
  19. Harima Y., Setodoi S., Imae I., Komaguchi K., Ooyama Y., Ohshita J., Mizota H., Yano J. Electrochemical reduction of graphene oxide in organic solvents // Electrochimica Acta. 2011. Vol. 56, iss. 15. P. 5363–5368. https://doi.org/10.1016/j.electacta.2011.03.117
  20. Tarcan R., Todor-Boer O., Petrovai I., Leordean C., Astilean S., Botiz I. Reduced graphene oxide today // J. Mater. Chem. C. 2020. Vol. 8. P. 1198–1224. https://doi.org/10.1039/C9TC04916A
  21. Яковлев А. В., Яковлева Е. В., Целуйкин В. Н., Краснов В. В., Мостовой А. С., Рахметулина Л. А., Фролов И. Н. Электрохимический синтез многослойного оксида графена анодным окислением дисперсного графита // Электрохимия. 2019. Т. 55, № 12. С. 1463–1470. https://doi.org/10.1134/S0424857019120193
  22. Marrani A. G., Motta A., Schrebler R., Zanoni R., Dalchiele E. A. Insights from experiment and theory into the electrochemical reduction mechanism of graphene oxide // Electrochimica Acta. 2019. Vol. 304. P. 231–238. https://doi.org/10.1016/j.electacta.2019.02.108
  23. Muzyka R., Drewniak S., Pustelny T., Chrubasik M., Gryglewicz G. Characterization of Graphite Oxide and Reduced Graphene Oxide Obtained from Different Graphite Precursors and Oxidized by Different Methods Using Raman Spectroscopy // Materials. 2018. Vol. 11, iss. 7. P. 1–15. https://doi.org/10.3390/ma11071050
Поступила в редакцию: 
12.01.2023
Принята к публикации: 
15.03.2023
Опубликована: 
31.03.2023