Des scientifiques de l'université technique d'État de Novossibirsk (NETI) ont modifié l'une des méthodes de synthèse de l'oxyde de graphite (GO) et étudié l'effet du peroxyde d'hydrogène sur les propriétés du GO. Le matériau obtenu a été chauffé et sa grande porosité a permis de l'utiliser comme absorbant, a rapporté le service de presse de l'université. Il existe plusieurs méthodes de base pour obtenir de l'oxyde de graphite, l'une d'entre elles - la méthode des marteaux - étant la plus populaire en raison du processus de synthèse relativement rapide (environ 2 heures) et de la possibilité de contrôler la chimie de surface en modifiant la méthode de synthèse.
L'oxyde de graphite a été synthétisé à la NSTU NETI en utilisant la méthode Hammers modifiée. Une fine poudre de graphite de haute qualité a été placée dans un flacon et cinq réactifs ont été ajoutés : nitrate de sodium (NaNO3), acide sulfurique (H2SO4), permanganate de potassium (KMnO4), eau et peroxyde d'hydrogène (H2O2). La qualité et les propriétés du GO formé au cours du processus de synthèse sont influencées par de nombreux facteurs, notamment les réactifs utilisés, la température de réaction, le prétraitement du matériau de départ et le temps de séjour du mélange réactionnel. Dans ce travail, le rôle de contrôle des propriétés du matériau a été confié au peroxyde d'hydrogène en tant que réactif ajouté en dernier au système.
"Le peroxyde d'hydrogène a été ajouté au mélange réactionnel en différents volumes afin d'étudier son rôle dans la synthèse et la formation de groupes fonctionnels de surface. Le volume de H2O2 a été modifié afin d'obtenir un ensemble étendu de données expérimentales. Nous avons également étudié le rôle de l'effet à long terme de l'exposition au peroxyde d'hydrogène sur les transformations des groupes fonctionnels dans l'oxyde de graphite. À cette fin, nous avons obtenu des échantillons de matériaux vieillis dans le mélange réactionnel pendant 24 heures et sept jours après l'ajout de H2O2", a déclaré le professeur du département de chimie et de technologies chimiques de la NSTU NETI, docteur en sciences chimiques, Alexander Bannov. La nouvelle méthode de contrôle de la synthèse permet de contrôler les groupes fonctionnels, leur composition, c'est-à-dire la chimie de surface du matériau, et de lui conférer ainsi des propriétés différentes. En particulier, les scientifiques ont dû maximiser la porosité de l'oxyde de graphite. "L'oxyde de graphite n'est pas poreux en soi, mais il contient beaucoup de groupes fonctionnels contenant de l'oxygène, de l'eau intercalée, et pour qu'il devienne poreux, il doit être chauffé à 350°C. Cependant, il est important de respecter une certaine condition : la vitesse de chauffage doit être modérée, de sorte que la phase gazeuse s'échappe progressivement, ce qui détache le matériau et lui confère de la porosité. La surface spécifique du matériau peut être multipliée par 30 à 40", explique Alexander Bannov.
Le chauffage a entraîné la formation d'oxyde de graphite réduit (rGO). Le degré d'expansion a été évalué par la variation de la densité apparente, et les propriétés de texture des échantillons poreux ont été mesurées. Pour montrer l'effet du degré d'oxydation du GO sur la porosité de l'oxyde de graphite réduit (rGO), des expériences supplémentaires de réduction thermique ont été réalisées.
Selon les chimistes, le matériau de graphite hautement poreux obtenu peut être utilisé comme sorbant pour l'absorption de liquides et la purification de l'eau. La propriété de l'oxyde de graphite réduit de gonfler lorsqu'il est chauffé, formant une couche de mousse protectrice à faible conductivité thermique, peut être utilisée pour créer des retardateurs de flamme non toxiques et des matériaux fonctionnels sur sa base.