Днешният графен обикновено се произвежда чрез механично или термично ексфолиране, химическо отлагане на пари (CVD) и епитаксиален растеж. Един от най-ефективните начини за синтез на графен в голям мащаб може да бъде чрез химическото редуциране на графен оксид. След първия доклад за механично ексфолиране на монослоен графен през 2004 г., интересът към графитен оксид (който се получава чрез окисляване на графит) драстично се увеличи, докато хората търсят по-евтин, по-прост, по-ефективен и по-добър добив метод за получаване на графен, който може да да бъде увеличен масово в сравнение с настоящите методи и да бъде финансово подходящ за промишлени или търговски приложения .
ОТ ГРАФИТЕН ОКСИД ДО ГРАФЕНОВ ОКСИД
Докато графитът е триизмерен материал на основата на въглерод, съставен от милиони слоеве графен , графитовият оксид е малко по-различен. Чрез окисляването на графита, използвайки силни окислители, в графитната структура се въвеждат кислородни функционални функции, които не само разширяват разделянето на слоя, но също така правят материала хидрофилен (което означава, че те могат да бъдат диспергирани във вода). Това свойство дава възможност графитният оксид да се ексфолира във вода, използвайки озвучаване, като в крайна сметка се получава едно- или многослоен графен, известен като графенов оксид (GO). Основната разлика между графитния оксид и графеновия оксид е, следователно, броят на слоевете. Докато графитовият оксид е многослойна система в дисперсия на графенов оксид, могат да бъдат намерени люспи и еднослойни люспи.
„Химическата редукция на графенов оксид в момента се разглежда като най-подходящия метод за масово производство на графен“
СВОЙСТВА НА ГРАФЕНОВИЯ ОКСИД
Едно от предимствата на гафеновия оксид е неговата лесно диспергируемост във вода и други органични разтворители, както и в различни матрици, поради наличието на кислородните функционални функции. Това остава много важно свойство при смесване на материала с керамични или полимерни матрици, когато се опитвате да подобрите техните електрически и механични свойства.
От друга страна, по отношение на електрическата проводимост, графеновият оксид често се описва като електрически изолатор, поради прекъсването на свързващите му мрежи sp2. За да се възстанови шестоъгълната решетка на пчелната пита, а с нея и електрическата проводимост, трябва да се постигне намаляване на графеновия оксид. Трябва да се вземе предвид, че след като повечето от кислородните групи се отстранят, полученият намален графен оксид е по-труден за разпръскване поради тенденцията му да създава агрегати.
Функционализирането на графенов оксид може да промени съществено свойствата на графенов оксид. Получените в резултат химически модифицирани графени потенциално могат да станат много по-адаптивни за много приложения. Има много начини, по които графеновият оксид може да бъде функционализиран, в зависимост от желаното приложение. Например за оптоелектрониката, биоустройствата или като материал за доставяне на лекарства е възможно да се заместват амини с органичната ковалентна функционализация на графен, за да се увеличи диспергируемостта на химически модифицираните графени в органични разтворители. Доказано е също, че първичните амини, функционализирани с порфирин, и вторичните амини с фуллерен, могат да бъдат прикрепени към тромбоцитите с графенов оксид, което в крайна сметка повишава нелинейните оптични показатели.
За да може графеновият оксид да бъде използваем като посредник при създаването на еднослойни или няколкослойни графенови листове, е важно да се разработи процес на окисляване и редукция, който да може да отделя отделни въглеродни слоеве и след това да ги изолира, без да променя структурата им. Досега, докато химическата редукция на графеновия оксид в момента се разглежда като най-подходящия метод за масово производство на графен, за учените е било трудно да изпълнят задачата да произвеждат графенови листове със същото качество като механичната ексфолиация, например, но в много по-голям мащаб. След като този проблем бъде преодолян, можем да очакваме графена да стане много по-широко използван в търговски и промишлени приложения.