Исследование воздействия пероксида водорода на свойства оксида графита с целью изучения возможности управлять свойствами этого перспективного материала провели химики Новосибирского государственного технического университета НЭТИ (НГТУ НЭТИ), 27 мая сообщает пресс-служба вуза. Окисленные углеродные материалы, в том числе оксид графита и его родственные материалы, обладают уникальными сочетаниями физических и химических свойств.
Ученые НГТУ НЭТИ модифицировали один из способов синтеза оксида графита. После чего получившийся в результате материал нагревали для получения высокой пористости, которая позволяла использовать его в качестве сорбента. Структура и свойства оксида графита, который представляет собой соединение углерода, водорода и кислорода в различных соотношениях, определяются методом его синтеза и степенью окисленности. Большое количество кислородсодержащих функциональных групп оксида графита положительно влияет на его способность диспергироваться в воде, что позволяет выполнять различные модификации поверхности этого материала. Наибольшее распространение среди существующих методов получения оксида графита получил метод Хаммерса (Hummers method) за счет относительной быстроты процесса синтеза (около 2 часов) и возможности с помощью несложной модификации методики синтеза изменять химическую структуру поверхности. Это привело к тому, что в настоящее время существует огромное разнообразие модифицированных методов Хаммерса, который применяют для получения оксида графита с определенными свойствами. Качество и свойства оксида графита, образующегося в процессе синтеза, зависят от многих факторов, в том числе от примененных реагентов, температуры реакции, предварительной обработки исходного материала, а также времени выдержки реакционной смеси. Ученые НГТУ НЭТИ применили для синтеза оксида графита модифицированный ими метод Хаммерса. Они поместили в колбу мелкодисперсный порошок высококачественного графита и добавляли к нему нитрат натрия (NaNO₃), серную кислоту (H₂SO₄), перманганат калия (KMnO₄), воду и пероксид водорода (H₂O₂). При этом главную роль управления свойствами материала в этом эксперименте отводилась пероксиду водорода, поскольку его добавляли в систему последним. Профессор кафедры химии и химических технологий НГТУ НЭТИ доктор химических наук Александр Баннов пояснил суть эксперимента: «Пероксид водорода добавляли в реакционную смесь в различных объемах для изучения ее роли в синтезе и образовании поверхностных функциональных групп. Объем H₂O₂ варьировался с целью получения расширенного набора экспериментальных данных». Исследователи также изучали, каков долгосрочный эффект действия пероксида водорода на превращения функциональных групп в оксиде графита. Ими были использованы для этого образцы материала, выдержанные в реакционной смеси после добавления H₂O₂ в течение 24 часов, а также семи дней. Александр Баннов отметил, что рассмотренный ими новый метод управления синтезом оксида графита дает возможность управлять функциональными группами, их составом, то есть поверхностной химией материала. Это позволяет придавать ему различные свойства. Исследователи НГТУ НЭТИ в своем эксперименте выясняли, как можно максимально увеличить пористость оксида графита. «Сам оксид графита не пористый, но в нем много кислородсодержащих функциональных групп, интеркалированной воды, и, чтобы он стал пористым, его необходимо нагреть до 350 °C. Однако важно соблюдать определенное условие: скорость нагрева должна быть умеренной, чтобы газовая фаза выходила постепенно, разрыхляя материал, придавая ему пористость. Удельную поверхность материала при этом можно увеличить в 30–40 раз», — рассказал ученый. При нагреве происходило восстановление оксида графита, а степень увеличения его пористости при этом исследователи оценивали по изменению насыпной плотности. Также они измерили свойства текстуры полученных пористых образцов. Кроме того, для определения, какое влияние оказывает степень окисления оксида графита на его пористость при восстановлении, исследователи провели дополнительные эксперименты по термическому восстановлению. Полученный предложенным методом высокопористый графитовый материал, отмечают ученые, может служить эффективным сорбентом для поглощения жидкости или для очистки воды. Также восстановленный оксид графита вспучивается при нагревании с образованием защитного слоя пены с низкой теплопроводностью. Это свойство позволяет использовать этот материал, например, как основу нетоксичных огнезащитных материалов или иных материалов функционального назначения. glavno.smi.today
Свежие комментарии