СИНТЕЗ ОКСИДА ГРАФЕНА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ РЕАГЕНТОВ МАССОВОГО СЕГМЕНТА ОТЕЧЕСТВЕННОГО ПРОИЗВОДСТВА ДЛЯ ЭЛЕКТРОДОВ СУПЕРКОНДЕНСАТОРОВ
Рубрики: 2. ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ
Авторы:
1.
Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева
Институт органической и физической химии им. А. Е. Арбузова ФИЦ КазНЦ РАН
Институт органической и физической химии им. А. Е. Арбузова ФИЦ КазНЦ РАН
2.
Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева
(Нанотехнологии в электронике, Старший преподаватель)
сотрудник с 01.01.2014 по настоящее время
сотрудник с 01.01.2014 по настоящее время
3.
Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева
Тип:
Статья
Номер статьи:
Статус:
Опубликован
Получено:
04.08.2025
Одобрено:
07.08.2025
Опубликовано:
07.08.2025
Язык материала:
русский
Ключевые слова:
ОКСИД ГРАФЕНА, ХИМИЧЕСКИЙ СИНТЕЗ, СУПЕРКОНДЕНСАТОРЫ, ПРОЦЕСС ОКСИДИРОВАНИЯ ГРАФИТА
Аннотация (русский):
Разработка суперконденсаторов с повышенной удельной энергией и ёмкостью является актуальной задачей, решение которой необходимо для дальнейшего развития альтернативной энергетики, электрического и беспилотного транспорта. Поскольку емкость суперконденсаторов напрямую связана с удельной площадью поверхности электродов, активно изучаются вопросы внедрения перспективных углеродсодержащих материалов, среди которых особый интерес представляет оксид графена. Несмотря на активное исследование оксида графена в последние годы, его практическое применение сдерживается недостаточной изученностью механизма окисления графита до оксида графена. Это не позволяет в полной мере учесть все факторы, влияющие на технологичность процесса. В данной работе исследовано влияние пониженных требований к чистоте используемых реагентов отечественного производства на воспроизводимость морфологических и структурных характеристик. Для характеризации свойств проводился многократный синтез оксида графена на основе модифицированного метода Хаммерса. Проанализированы общая структура и морфология поверхности (сканирующая электронная микроскопия), элементный состав (энергодисперсионная рентгеновская спектроскопия) и структурный состав (рентгеновская дифрактометрия) образцов. Выявлено влияние условий синтеза на степень оксидирования и морфологию поверхности микрометрового масштаба. При этом степень влияния незначительна и, при необходимости, может быть скорректирована порядком проведения третьего этапа оксидирования. Данные элементного и структурного анализа показали высокую степень повторяемости процесса окисления и формирование чистой фазы оксида графена. Сравнение с данными научных работ ведущих мировых групп позволяет сделать вывод о несущественном характере изменений характеристик при использовании реагентов массового сегмента отечественного производства. Получаемый оксид графена может быть применен при создании суперконденсаторов с повышенной удельной емкостью.
Разработка суперконденсаторов с повышенной удельной энергией и ёмкостью является актуальной задачей, решение которой необходимо для дальнейшего развития альтернативной энергетики, электрического и беспилотного транспорта. Поскольку емкость суперконденсаторов напрямую связана с удельной площадью поверхности электродов, активно изучаются вопросы внедрения перспективных углеродсодержащих материалов, среди которых особый интерес представляет оксид графена. Несмотря на активное исследование оксида графена в последние годы, его практическое применение сдерживается недостаточной изученностью механизма окисления графита до оксида графена. Это не позволяет в полной мере учесть все факторы, влияющие на технологичность процесса. В данной работе исследовано влияние пониженных требований к чистоте используемых реагентов отечественного производства на воспроизводимость морфологических и структурных характеристик. Для характеризации свойств проводился многократный синтез оксида графена на основе модифицированного метода Хаммерса. Проанализированы общая структура и морфология поверхности (сканирующая электронная микроскопия), элементный состав (энергодисперсионная рентгеновская спектроскопия) и структурный состав (рентгеновская дифрактометрия) образцов. Выявлено влияние условий синтеза на степень оксидирования и морфологию поверхности микрометрового масштаба. При этом степень влияния незначительна и, при необходимости, может быть скорректирована порядком проведения третьего этапа оксидирования. Данные элементного и структурного анализа показали высокую степень повторяемости процесса окисления и формирование чистой фазы оксида графена. Сравнение с данными научных работ ведущих мировых групп позволяет сделать вывод о несущественном характере изменений характеристик при использовании реагентов массового сегмента отечественного производства. Получаемый оксид графена может быть применен при создании суперконденсаторов с повышенной удельной емкостью.
Ключевые слова:
ОКСИД ГРАФЕНА, ХИМИЧЕСКИЙ СИНТЕЗ, СУПЕРКОНДЕНСАТОРЫ, ПРОЦЕСС ОКСИДИРОВАНИЯ ГРАФИТА
ОКСИД ГРАФЕНА, ХИМИЧЕСКИЙ СИНТЕЗ, СУПЕРКОНДЕНСАТОРЫ, ПРОЦЕСС ОКСИДИРОВАНИЯ ГРАФИТА
