زهرا خسروشاهی، فتح الله کریم زاده، مهشید خرازیها،
دوره 37، شماره 2 - ( 6-1397 )
چکیده
مواد گرافنی به‌دلیل خواص الکتریکی (موبیلیته حامل بار بالا)، خواص الکتروشیمیایی (نرخ انتقال الکترون بالا) و ساختار منحصر به‌فرد (نسبت سطح به حجم بالا) در زمینه‌های مختلف علوم بسیار مورد توجه قرار گرفته‌اند. البته این مواد به‌دلیل صفحات دو بعدی دارای محدودیت در مکان‌های فعال واکنش هستند. بر این اساس، تبدیل صفحات دو بعدی به سه بعدی باعث ایجاد ماده گرافنی با سطح ویژه و سینتیک انتقال جرم و الکترون بالا می‌شود. در این پژوهش، گرافن سه بعدی با استفاده از اکسید گرافن و توسط ذرات فداشونده پلی‌استایرن سنتز شد. برای این منظور، محلول آبی اکسید گرافن احیا شده همراه با محلول آبی ذرات کروی پلی‌استایرن با دو نسبت وزنی 5:95 و 15:85 مخلوط شدند و با کنترل pH در محدوده 8-6، داربست گرافن سه بعدی- پلی‌استایرن سنتز شد. برای خروج قالب فداشونده استایرن، این داربست در تولوئن غوطه‌ور شد. علاوه بر این، تأثیر دو روش مختلف سنتز، سانتریفیوژ و صاف کردن بر مورفولوژی داربست مورد بررسی قرار گرفت. داربست سه بعدی سنتز شده توسط آزمون پراش پرتو ایکس و میکروسکوپی الکترونی روبشی مشخصه‌یابی شد. طبق این نتایج، گرافن سه بعدی سنتز شده با روش سانتریفیوژ دارای تخلخل‌های بیشتر و یکنواخت‌تری است. علاوه بر این، استفاده از نسبت وزنی اکسید گرافن به پلی‌استایرن 5:95 امکان خروج کامل ذرات پلی‌استایرن فداشونده را فراهم می‌آورد. بنابراین با استفاده از روش قالب فداشونده پلی‌استایرن و سانتریفیوژ و همچنین نسبت وزنی اکسید گرافن به پلی‌استایرن 5:95 می‌توان به یک شبکه سه بعدی گرافن با توزیع یکنواختی از تعداد بسیار زیاد تخلخل‌های میکروسکوپی دست یافت. همچنین طبق ارزیابی الکتروشیمیایی انجام گرفته با این نمونه بهینه نسبت به اکسید گرافن احیا شده، گرافن سه بعدی دارای خواص الکتروشیمیایی بهتری نسبت به اکسید گرافن احیا شده است و بنابراین گرافن سه بعدی با نسبت بهینه اکسید گرافن احیا شده به پلی‌استایرن 5:95 یک جایگزین ایده‌آل برای اکسید گرافن احیا شده برای کاربردهای الکتروشیمیایی است.
