Funktionelle Modifikation von Graphen-hydrophob und hydrophob

Graphen hat eine hohe chemische Stabilität auf der Oberfläche des hexagonalen Benzolringgraphens, und die Wechselwirkungskraft mit anderen Medien ist sehr schwach, und die Van-der-Waals-Kraft zwischen den Schichten ist zu stark, was zu keiner Hydrophilie und keiner Hydrophilie führt. Es ist fast unmöglich, mit anderen Medien oder Polymeren kompatibel zu sein. Einfach zusammen zu kommen. Graphen kann jedoch nicht allein in der Natur existieren und muss durch moderne Verfahren hergestellt werden. Es ist üblicher, Graphen zu Oxidtinte zu reduzieren.

Graphenoxid gilt aufgrund seiner hervorragenden Dispersion in Wasser seit langem als hydrophile Substanz. Verwandte experimentelle Ergebnisse zeigen jedoch, dass Graphenoxid tatsächlich amphiphil ist und vom Rand der Graphenschicht bis zur Mitte hydrophile bis hydrophobe Eigenschaften zeigt. Verteilung. Daher kann Graphenoxid als Grenzflächenwirkstoff existieren und die Energie zwischen den Grenzflächen verringern. Seine Hydrophilie ist weithin anerkannt.

Die Kraft zwischen der Oxidtintenschicht und der Schicht nimmt aufgrund des zunehmenden Schichtabstands ab, und die Wasserstoffbindungskraft der hydrophilen funktionellen Gruppe und des durch die Oxidgraphenoberfläche erzeugten Wassermoleküls ist die Abstoßung der durch Deprotonierung von gebildeten Ladung die Carbonylgruppe. Das Graphitoxid kann gleichmäßig in Wasser dispergiert werden. Bilden Sie eine einzelne Schicht einer Graphenoxidsuspension. Um Graphen zu erhalten, muss Graphenoxid, das gleichmäßig in wässriger Lösung dispergiert ist, zu Yttrium-reduziertem Graphen rGO reduziert werden, die SP 3 -Bindung wird zu SP2-Bindung desoxygeniert und der größte Teil der Reduktion von Graphitoxid erfolgt durch starkes Reduktionsmittel wie Hydrazin (N2H4). Reduktion Nach der Reduktion bilden sich jedoch üblicherweise akkumulation und Ausfällung, die in einer stabilen Suspension nicht vorhanden sein können. Dieser Grund ist hauptsächlich auf die Umwandlung von stark hydrophilem Graphen in stark hydrophobes Graphen zurückzuführen, um die Oberflächenenergie zu verringern. Hydrophobes Graphen neigt dazu, Aggregate zu bilden. Wenn jedoch der Grenzflächenwirkstoff richtig verwendet wird, um die Oberfläche mit reduziertem Graphen zu modifizieren und die Hydrophilie zu erhöhen, kann die Stabilität der Suspension mit reduziertem Graphen verbessert werden.

Auf diese Weise können wir grob die folgende erste Schlussfolgerung ziehen.

Was ist das ölfreundliche und das wasserfreundliche Ende? Das am häufigsten verwendete Beispiel ist Seife. Das Seifenmolekül hat an einem Ende eine lange Kette aus viel Kohlenstoff und Wasserstoff, die als öliges Ende bezeichnet wird. Das andere Ende ist eine hydrophile Atomgruppe, die als hydrophiles Ende bezeichnet wird. Bei Verwendung von Seife wird das Öl am Pro-Öl-Ende adsorbiert und dann am hydrophilen Ende ins Wasser gezogen, um den Wascheffekt zu erzielen.

Was die Grenzflächenwirkstoffe betrifft, die üblicherweise in Polymeren verwendet werden, bestehen die Moleküle aus unpolaren hydrophoben (ölfreundlichen) Atomgruppen und polaren hydrophilen Gruppen, und die beiden Teile können relativ konzentriert sein, um einen Teil von hydrophil und einen Teil von zu bilden das Pro-Öl. Zwei Elternmoleküle.

Seine Hydrophilie beruht auf der elektrischen Wechselwirkung zwischen polaren Gruppen und Wassermolekülen oder der Bildung von Wasserstoffbrückenbindungen, wodurch die Grenzflächenwirkstoffmoleküle auflösende Eigenschaften haben. Unpolare Gruppen können nicht nur eine solche Affinität zu Wasser haben, sondern auch dazu führen, dass die umgebenden Wassermoleküle eisartige Strukturen bilden und die Bewegungsfreiheit verlieren. Wenn die unpolare Gruppe die Wasserumgebung verlässt, löst sich die eisartige Struktur dieses Teils des Wassers auf, was zu einer Zunahme der Systementropie und einer Abnahme der Gibbs-Funktion führt, um den Prozess zu erleichtern. Dies ist der hydrophobe Effekt.

Es gibt den Tensidmolekülen die Tendenz, aus der Wasserphase zu entweichen. Aufgrund der strukturellen Affinität hat das Tensid zwei wichtige Grundfunktionen: die Adsorption der Oberfläche der Lösung und die Bildung kolloidaler Gruppen innerhalb der Lösung.

In den letzten Jahren wurden bei der Öl- und Wassertrennung aufgrund ihrer besonderen Benetzbarkeit superhydrophobe und hydrophobe Materialien bevorzugt. Da die Oberflächenspannung des Öls viel kleiner als die von Wasser ist, ist die superhydrophobe Oberfläche schwierig herzustellen, und die superhydrophobe Oberfläche ist größtenteils superhydrophob, was ihre Anwendung bei der Öl- und Wassertrennung einschränkt. Versuchen wir also, die Lücken im vierten Quadranten oben zu füllen. Das heißt, wir werden die Mitglieder der Graphenfamilie finden, die hydrophil sind, und wir werden versuchen, dies mit Graphenoxid zu tun.

Gemäß der patentierten superhydrophilen superhydrophilen superhydrophoben Öl-Wasser-Trennmembran CN103623709B und ihrer Herstellung und Anwendung ist der Hydrosensibilisator aus hydrophilem Polymer proportional zum vernetzten Membranbildner und wird dann in Wasser mit dem Nanosilicat Sol gemäß dem Qualitätsverhältnis gelöst. Das magnetische Rühren wird gleichmäßig zu einer Lösung mit einer Konzentration von 1 bis 99% hergestellt, und 0,5 bis 1% Graphenoxid werden als anorganisches Vernetzungsmittel zugesetzt, und die Ultraschalldispersion ist gleichmäßig; Ultraschallreinigung mit 100 bis 300 mesh Gewebenetz, Trocknen bei Raumtemperatur, Sprühen, Eintauchen oder Spinnen der Seidennetzwerkfolie, Trocknen der Vernetzung, um ein superhydrophiles und unter Wasser befindliches Superöltrennungs-Omentum zu erhalten. Der Schlüssel ist, dass das Öl- und Wassertrennungs-Omentum eine spezielle Nanometer- und Mikron-Verbundstruktur, Maschenlöcher im Mikrometerbereich, eine organisch-anorganische Dotierungsmantelschicht mit einer Dicke von Mikrometern und eine auf der Mantelschicht hervorstehende Struktur in Nanometergröße aufweist. Das Öl- und Wassertrennungs-Omentum hat einen Kontaktwinkel von 0 ° zwischen Luft und Wasser und Öl, hat jedoch unter Wasser eine ultrahydrophobe Eigenschaft. Gehen wir also weiter und kommen zu der zweiten Schlussfolgerung.

Die Modifikation der Plasmaoberfläche basiert auf dem Prinzip der Bildung freier Radikale oder spezialisierter funktioneller Gruppen auf der Oberfläche nach der Plasmaaktivierung, und die Oberflächeneigenschaften werden selektiv verstärkt. Die Plasmabehandlung bietet auch eine einfache Oberflächenmodifikation des Materials, und verschiedene Atome und Gruppen können auf der Oberfläche des molekularen Materials eingeführt werden. Die Verwendung einer Sauerstoffplasmabehandlung zur Bestrahlung von Graphen kann Graphen vollständig in Graphenoxid umwandeln. Zweitens kann eine Plasmamodifikation auch verwendet werden, um die Hydrophobizität von Graphen zu erhöhen. Beispiel: Eine Sauerstoffplasmabehandlung kann die Oberflächenhydrophilie des Materials erhöhen, während die Energie der HMD-, CF4-Plasmabehandlung die hydrophoben Eigenschaften erhöht.

Als dünnes Tensid kommt das Amphoter von GO von seinen hydrophilen Kanten und hydrophoben Gruppen auf der Oberfläche. Wie bei ionischen Tensidmolekülen kann seine Dualität auf die Kante zurückzuführen sein? Der Ionisationsgrad der COOH-Gruppe oder der pH-Wert der dispergierten Flüssigkeit variiert (Abbildung a). Ein höherer pH-Wert kann dazu führen, dass die Ladung am Rand zunimmt, wodurch die Hydrophilie der Folie erhöht wird. Ebenso ist der Rand von GO? Richtig? Die Anordnung von hydrophilen und hydrophoben Gruppen im Zentrum legt nahe, dass die Größe auch ein Parameter ist, der die Eigenschaften seiner Eltern beeinflusst.

Das kleinere Blatt hat eine höhere Kante? Richtig? Der Flächenanteil ist daher stärker hydrophil (Abbildung B). Schließlich kann die Größe des hydrophoben Nanometer-Graphenbereichs auf der Basisoberfläche der GO-Schicht auch durch unterschiedliche Reduktionsgrade oder durch Entfernen seiner sauerstofffunktionellen Gruppe von der Graphenschicht eingestellt werden (Abbildung C). Wie in Abbildung D gezeigt, beeinflussen der pH-Wert, die Größe und der Grad der Reduktion die Ladungsdichte und die Hydrophilie von GO: Die Ladungsdichte der GO-Schicht nimmt mit dem pH-Wert, der Größe der Graphenschicht und dem Grad ab der Reduktion. Erhöhen und verringern. Da die hydrophilen Eigenschaften von GO mit der Größe zusammenhängen, ist das neue Konzept der GO-Größentrennung inspiriert. Da die große GO-Folie gegenüber der Wasseroberfläche stabiler ist und ein besser emulgierender Wirkstoff ist, kann die Größe der GO-Folie durch Wasseroberflächenfiltration oder Emulgierextraktion getrennt werden.

Sprechen wir über fluoriertes Graphen. Als neues Derivat von Graphen behält Graphenfluorid nicht nur die hochfesten Eigenschaften von Graphen bei, sondern führt auch neue Grenzflächen- und physikalische und chemische Eigenschaften wie die Verringerung der Oberflächenenergie, die Verbesserung der Hydrophobie und die Bandlückenexpansion aufgrund der Einführung von Fluoratomen ein. Gleichzeitig ist Graphenfluorid gegenüber hohen Temperaturen beständig und chemisch stabil und zeigt ähnliche Eigenschaften wie Polytetrafluorethylen, das als "Divityflon" bezeichnet wird. Die einzigartigen Eigenschaften von Graphenfluorid können dazu führen, dass es ein breites Anwendungsspektrum in der Grenzfläche, bei neuen nanoelektronischen Geräten, Schmiermaterialien und anderen Bereichen hat. Graphenfluorid verwendet üblicherweise Graphenoxid und Fluorwasserstoff als Rohstoffe, und dann wird die Herstellung von Graphenfluorid mit hoher Qualität und einstellbarer Fluorierung auch durch wasserthermische Reaktionen erreicht. Daher können wir die endgültigen Schlussfolgerungen klären.

Spaß, so wird gesagt, dass Graphen kein Material ist, entsprechend der Notwendigkeit, die Verwendung des Königs anzupassen, ist Graphen unter verschiedenen Prozessen und verschiedenen Funktionen neuer Materialien das grundlegendste Werkzeug für das Wachstum der Graphenindustrie. Sieht so aus, als würde ich hydrophobe hydrophobe Farben machen, die ein Spektrum haben sollten.

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