بخشی از مقاله
چکیده
امروزه، گرافن و مواد بر پایهي گرافن بهعلت خواص منحصربهفردشان همچون خواص الکتریکی، گرمایی و بیولوژیکی مورد توجه قرار گرفته شدهاند. در این مقاله براي ساخت نانوکامپوزیت نقره-گرافن، اکسید گرافن بهوسیلهي DMF در حضور گرما عاملدار شده است. مشخصهیابی نمونههاي ساخته شده بهوسیلهي میکروسکوپ الکترونی روبشی - SEM - ، تبدیل فوریه مادون قرمز - FTIR - و طیفسنجی نوري فرابنفش مرئی - UV-Vis - بررسی شده است. نتایج نشان میدهد، نانوذرات نقره بهصورت یکنواخت برروي گرافن نشانده شدهاند و از متراکم شدن صفحات گرافن جلوگیري نموده است.
جزئیات آزمایش
بهمنظور ساخت اکسید گرافن - GO - از روش هامر استفاده شده است. در این روش 25cc، اسید سولفوریک - H2SO4 - به 0/5g پودر گرافیت در دماي اتاق اضافه شده است. بشر حاوي پودر گرافیت و H2SO4 را به حمام آب یخ منتقل کرده و سپس 3g پتاسیم پرمنگنات - KMnO4 - به آن اضافه شده است. پس از خارج نمودن از حمام یخ و رسیدن به دماي اتاق، محلول بهمدت 2 ساعت در حمام 35 درجه سانتیگراد نگه داشته شده است.
بعد از اتمام 2 ساعت، محلول در دماي اتاق خنک شده و 50cc آب مقطر به آن اضافه شده است. در مرحله آخر 3cc هیدروژن پراکساید - H2O2 - و بار دیگر 100cc آب مقطر اضافه شده است. محلول نهایی سانتریفیوژ شده و در دماي 60 درجه سانتیگراد خشک شده است. براي ساخت نانوذرات نقره از آهن سه کلراید - FeCl3 - ، پلی وینیل پیرولیدن - PVP - و نیترات نقره - AgNO3 - استفاده شده است که چگونگی روش ساخت بهطور کامل در مقالهي آشکاران و همکارانش آورده شده است .[5]
ساخت کامپوزیت نقره-گرافن:
ابتدا 1mg اکسید گرافن در 10cc دي متیل فرم آمید - C3H7NO - بهمدت 2 ساعت در حمام مافوق صوت و پس از آن بهمدت 20 ساعت در حمام روغن 80 درجه سانتیگراد قرار داده شده است. سپس 0/5cc محلول حاوي نانوسیم نقره در 0/5cc دي متیل فرم آمید - DMF - مخلوط شده و به محلول اکسید گرافن پس از خارج شدن از حمام روغن اضافه شد و بهمدت 20 ساعت در
نتایج
در فرآیند تشکیل نانوکامپوزیت نقره-گرافن، بر اثر گرما DMF تشکیل آمین را میدهد و اکسید گرافن مولکول آب خود را از دست میدهد. اکسید گرافن داراي گروههاي عاملی اپوکسی - -O- - ، هیدروکسیل - -OH - و کربوکسیلیک اسید - -COOH - در سطح خود میباشد. در صورتیکه آمینها با گروه کربوکسیلیک برهمکنش کنند آمیدها و اگر با گروه اپوکسی برهمکنش کنند آمینو تشکیل میدهند. سپس نانوذرات نقره از طریق پیوند داتیو به گروههاي آمید و آمینو اتصال مییابند - شکل . - 1
طیف FTIR نانوکامپوزیت نقره-گرافن در محدودهي فرکانس 400-4000cm-1 در شکل - 2 - نشان داده شده است. مطابق با شکل - 2 - اکسید گرافن داراي پیوند آلکوکسی - 1110 cm-1 - ، اپوکسی کششی - 1246/48 cm-1 - ، پیوند آروماتیک C=C و O-H خمشی - 1633/12 cm-1 - ، کربوکسیل کششی 1378/01 cm-1 - و - 1731/53 cm-1 و هیدروکسیل کششی - 3400/53 cm-1 - میباشد. مقایسه میان طیف FTIR اکسید گرافن و نانوکامپوزیت نقره-گرافن به روشنی نشان میدهد که برخی از گروههاي عاملی اکسید گرافن حذف گردیده است. همچنین در 1400 cm-1 شاهد ایجاد یک پیوند C-N از طریق برهمکنش الکتروستاتیک و کاهش شدت، اطراف باند 1670 cm-1 میباشیم که این امر نشاندهندهي جذب DMF در محصول نهایی میباشد.
نقره-گرافن را نشان میدهد. قله جذبی اکسید گرافن در محدوده 230 نانومتر است که مربوط به گذار π-π* در نوارهاي آروماتیک C-C میباشد و قله جذبی بسیار ضعیف گرافن در محدوده 310 نانومتر است که به گذار n-π* نوارهاي C=O مربوط میگردد. نانوکامپوزیت نقره-گرافن داراي دو قله در 272 و 394 نانومتر میباشد. قله 272 نانومتر مربوط به گرافن و قله 394 نانومتر مربوط به نانوذرات نقره میباشد. با مقایسه طیف جذبی اکسید گرافن و نانوکامپوزیت نقره-گرافن مشاهده میشود، پس از تشکیل کامپوزیت قله اکسید گرافن یک جابجایی به سمت طول موجهاي بلندتر انجام داده که بیانگر بازسازي نوارهاي C=C میباشد .[6]
مورفولوژي نانوذرات نقره، اکسید گرافن و نانوکامپوزیت نقره-گرافن بهوسیله SEM بررسی شده است. با مقایسهي میان تصویر اکسید گرافن و کامپوزیت مشاهده میشود که از میزان موجدار و چروك بودن صفحات اکسید گرافن کاسته شده است، که علت این مسئله حضور نانوذرات نقره میباشد. نانوذرات نقره بهصورت یکنواخت و یکپارچه برروي صفحات گرافن پخش شدهاند و وجود نانوذرات نقره از متراکم شدن ورقههاي گرافن جلوگیري کرده است. در شکل - 1 - اتصال نانوذرات نقره در بالا و پایین شکل:2 طیف FTIR اکسید گرافن و نانوکامپوزیت نقره-گرافن. صفحات گرافن نشان داده شده است که اینرا میتوان در تصویر SEM نانوکامپوزیت نقره-گرافن بهصورت واضح مشاهده نمود.
