Grafen oksit (GO), grafenden farklı olarak oksijen fonksiyonel grupları içeren ve bundan dolayı farklı özelliklere sahip olan bir grafen türevidir. 

Yapısı değiştirilmemiş grafen ile karşılaştırıldığında kalitesi düşük olan rGO, üretim işlemi daha kolay ve maliyeti daha az olması nedeni ile hala birçok uygulama için kullanılan olağan üstü bir malzemedir. Çok miktarda malzeme gerektiren uygulamalarda özellikle rGO tercih edilir.

Giriş

Grafen oksit ’in indirgenmesi, yani fonksiyonel grafen gruplarının uzaklaştırılması ile indirgenmiş grafen oksit (kısaltılmış ismi ile rGO) elde edilir. Ancak bu yapı kalıntı oksijen ve malzemenin kalitesini düşüren yapısal kusurlar içerir. 

Grafen Oksit ve Grafit Oksit Arasındaki Fark

Grafen oksit ve grafit oksit arasında pek çok kimyasal benzerlik vardır, ancak yapı söz konusu olduğunda inanılmaz derecede farklıdırlar. Su araya girmesi nedeniyle bileşiğin atomik katmanları arasındaki su interkalasyonu, bileşiğin atomik katmanları arasında düzlemler arası boşluğa neden olur ve bu, grafen oksit ile grafit oksit arasındaki önemli farktır. Oksidasyon işlemi bu artan aralığa neden olur ve sp2 bağ ağını bozar, bu da grafen oksit ve grafit oksidin genellikle elektrik yalıtkanları olarak bilindiğini gösterir.

Grafen Oksit ve İndirgenmiş Grafen Oksit Arasındaki Fark

Grafen oksidi indirgeyerek indirgenmiş grafen oksit üretmek, üretilen rGO'nun kalitesi üzerinde büyük bir etkiye sahip olduğu için çok büyük ve kritik bir süreçtir ve bu, yapı ile ilgili olarak rGO'nun bozulmamış grafene yaklaşacağını belirleyecektir. rGO, büyük ölçekli operasyonlarda da en net çözümdür çünkü grafenin yeterli miktarlarının oluşumunu nispeten kolaylaştırmıştır.

Grafen Oksit ve İndirgenmiş Grafen Oksit hakkında bilgi almak için blog yazımızı ziyaret edin.

İndirgenmiş Grafen Oksit'in Özellikleri ve Morfolojisi

Üretim yöntemine bağlı olarak, rGO’nun özellikleri ve morfolojisi değişebilir. İndirgenmiş Grafen Oksit ‘in bazı üretim yöntemleri aşağıda belirtilmiş olduğu gibidir:

• Grafen oksidin hidrazin hidrat ile 100 ° C'de 24 saat işlenmesiyle.
• Grafen oksidin birkaç saniye boyunca hidrojen plazmasına maruz kalması ile.
• Grafen oksidin Xenon flaş tüplerinden güçlü darbeli ışığa maruz kalması sonucunda.

• Grafen oksidin bir genleşme azaltıcı madde olarak üre ile ısıtılmasıyla.

• Grafen oksidin bir fırında doğrudan çok yüksek sıcaklıklara ısıtılması sonucunda.

İndirgenmiş Grafen Oksit (rGO) Uygulama Alanları

Genel olarak, rGO'nun grafenin yaptığını yapabileceği söylenebilir, çünkü bu malzemelerin her ikisinin de özellikleri birbirine çok benzer, ancak rGO sonunda, daha az etkileyici olsa da. Spesifik rGO'nun kimyası ve ortaya çıkan morfolojisi, hazırlama yöntemiyle birlikte rGO'nun özelliklerini belirler. Azaltılmış rGO çeşitli uygulamalar için kullanılabilir ve bu uygulamalar arasında alan etkili transistörler, kompozit malzemeler, enerji depolama ve daha fazlası bulunur.

Elektronik 

rGO elektronik uygulamalarda büyük bir potansiyel göstermektedir. Kimyasal sensörlerde ve biyosensörlerde etkili bir transistor olarak kullanılır. Biyosensörlerde hormonal katekolamin moleküllerini ve DNA'yı tespit eder. rGO ayrıca ışık yayan diyotlarda (LED'ler) ve güneş pili cihazlarında kullanılır. Bu uygulamalar için şeffaf elektrot olması önemlidir ve rGO bu cihazlar için uygundur.

Enerji depolama 

RGO'nun nanokompozitleri lityum iyon aküler için yaygın olarak kullanılır. Bu pillerde, yalıtkan metal oksit nanoparçacıkları, bu malzemelerin lityum-iyon pillerde performansını artıran rGO üzerine emilir.

Lityum-Sülfür Bataryalar 

Lityum-sülfür pillerde, yüksek enerji yoğunluklu piller geliştirmek için GO kompozitleri kullanılır. Örneğin, lityum ve sülfür polisülfidler, kendilerini GO malzemeleri üzerinde hareketsiz hale getirmek için GO malzemelerinin reaktif fonksiyonel gruplarını 9' kullanabilir. Lityum-sülfür hücreleri, sülfür ve GO veya polisakaritler arasındaki güçlü etkileşim ile sağlanır. 50'den fazla derin döngü ve 950–1400 mAh g-1 yüksek tersine çevrilebilir kapasite için kararlı döngü sergilediler.

Sensörler

Gaz algılama uygulamalarında hem rGO hem de GO kullanımı olmuştur. Yüksek elektriksel iletkenliği ve yüzey alanı nedeniyle rGO dikkat çekerken, yüksek ve aktif yüzey alanı nedeniyle GO iyi algılama yetenekleri gösterir. rGO/CuFe2O4 nanokompozit, CuFe2O4 algılama kabiliyetini ve rGO'nun iletkenliğini kullanan yüksek performanslı bir NH3 gaz sensörü için kullanılır. Öte yandan, trimetilamin (TMA) gaz algılaması için bakır oksit ve grafen oksit (GO/Cu2O) nanokompozit bazlı sensörler kullanılmaktadır. İyi stabilite, seçicilik, tersinirlik ve hassasiyet sistem tarafından 60 gün içinde gösterilir. Hem GO hem de rGO nanokompozitleri nem, nitrojen dioksit ve hidrojen için iyi sensörlerdir.

Biyomedikal Uygulamalar

Olağanüstü biyouyumluluk ve DNA adsorpsiyon özellikleri GO ile gösterilmiştir. Bulgulara göre, DNA'nın GO'ya bağlanması son derece tersinir ve stabildir. Bunun gibi özellikler, sayısız biyo-uygulama için DNA bazlı grafen malzemelerinin hazırlanmasını kolay ve mümkün kılar. Özellikle ilaç dağıtımı, GO bazlı materyaller tarafından büyük miktarda ilgi kazanılmaktadır. Yüksek hücresel alım ve son derece düşük sitotoksisite, hücre içi floresan nanoprob ve ilaç dağıtımı için bu uygun nano taşıyıcılar üzerinde bazı keşifler yaptıkları için GO Nano levhaları tarafından gösterilmektedir. 

Antibakteriyel Uygulamalar

Geniş bir antibakteriyel spektruma sahip umut verici antibakteriyel özellikler, mükemmel antibakteriyel mekanizmaları ve dikkate değer fizikokimyasal özellikleri nedeniyle hem GO hem de rGO tarafından gösterilir. Bu yapıların antibakteriyel etkinliği, altın ve gümüş gibi metallerin rGO ve GO ile nanokompozit malzemeler olarak sıklıkla kullanılmasıyla arttırılır. ZnO'nun değişen içerikleri yüksek kalite ve mükemmel antibakteriyel özelliklere sahip ZnO/GO kompozitleri, bu kompozitler düşük sitotoksisite ile Escherichia Coli'ye karşı sahiptir. GO bazlı malzemenin antibakteriyel özellikleri kullanılarak diş patojenleri öldürülür.

Tekstilde nanoteknoloji uygulamaları hakkında bilgi almak için blog yazımızı ziyaret edin.

Sonuç

Grafen, benzersiz optik, elektriksel ve termal özelliklerin yanı sıra mekanik mukavemet ve diğer özelliklere sahip büyüleyici bir maddedir. Grafen, altıgen olarak düzenlenmiş iki boyutlu bir karbon atomu tabakasıdır. Grafen, yoğun bir şekilde Ar-Ge'nin merkezidir ve gelecekte de bu merkeziyetin artarak devam etmesi öngörülmektedir. 

Kaynak: Nanografi.com

Daha fazlası için blog yazılarımızı buradan inceleyebilirsiniz.