This work was performed under the auspices of the U.S. Department of Energy by Lawrence Livermore National Laboratory under Contract DE-AC52-07NA27344. IM release LLNL-JRNL-667016.

1. Resorsinol-formaldehit (RF) Türetilmiş Grafen Aerogels <ol><li> Na 2 CO 3 karbon aerojeli katalize (% 11 katı, CRF) <ol><li> Bir 40 mL sintilasyon şişesine, resorsinol (0.625 g, 5.68 mmol), iyonu giderilmiş su (7.1 mi) ilave edin ve 1 dakika süre ile bir girdap karıştırın. Su ilave edilmeden önce bir havan ve havan tokmağı kullanılarak toz büyük parçalar resorsinol ezmek. Tamamen bir sonraki adıma kadar çözülmez unutmayın. </li><li> 1 dakika süre ile rezorsinol harç ve vorteks% 37 formaldehid solüsyonu (0.900 g, 11.4 mmol) ilave edilir. </li><li> 1 dakika boyunca reaksiyon karışımına ve vorteks sodyum karbonat (0,003 g, 0,028 mmol) ilave edilir. </li><li> Hava sızdırmaz şekilde kapalı olabilir Cam kalıp, reaksiyon karışımı aktarın (örneğin, bir silikon conta ile ayrılmış olan şişe veya cam slaytlar) elde edilen katı, parçanın şeklini tanımlar. </li><li> 80 ° C fırına mühürlü kalıpları yerleştirin ve 72 saat tedavi. </li><li> Kür sonra, sol kaldırmaksu ile dolu cam kalıp ve yıkamadan id yekpare bir artık reaksiyona girmemiş başlangıç ​​malzemeleri ve katalizörü ayırmak üzere. Genellikle taze DI H2O ile 3 x 12 saat yıkama gerçekleştirmek Malzeme artık kurutma için hazır hale gelir. </li></ol></li><li> Asetik asit, karbon aerojeli (AARF) 17 katalize <ol><li> Bir 40 mL sintilasyon şişesine, resorsinol iyondan arındırılmış su (15 mi) ekleyin (12.3 g, 0.112 mol) ve 1 dakika süre ile bir girdap karıştırın. Su ilave edilmeden önce bir havan ve havan tokmağı kullanılarak toz büyük parçalar resorsinol ezmek. Tamamen bir sonraki adıma kadar çözülmez unutmayın. </li><li> 1 dakika süre ile rezorsinol harç ve vorteks% 37 formaldehid solüsyonu (17.9 g, 0.224 mol) ilave edin. </li><li> 1 dakika boyunca reaksiyon karışımına ve vorteks buzlu asetik asit (0.44 g, 0.007 mol) ilave edin. </li><li> Hava sıkı kapalı olabilir, cam kalıplara reaksiyon karışımı aktarın (örneğin, şişe veya silikon conta ile ayrılır cam slaytlar) resu şeklini tanımlar,Katı bölümünü sonuçtaki. </li><li> 80 ° C fırına mühürlü kalıpları yerleştirin ve 72 saat tedavi. </li><li> Sertleştirme sonrası, cam kalıbın katı yekpare kaldırmak ve geri kalan reaksiyona girmemiş başlangıç ​​materyalleri ve katalizörü ayırmak üzere su ile yıkayın. Genellikle taze DI H2O ile 3 x 12 saat yıkama gerçekleştirmek Malzeme artık kurutma için hazır hale gelir. </li></ol></li><li> RF habercisi çözüm Karbon Katkı (CNT, GO) <ol><li> Karbon nanotüp / RF kompozit 11 <ol><li> Deiyonize su içinde ağırlıkça% 1 tek duvarlı karbon nano-tüpler Askıya ve iyice ultrasonik banyo (sonik güç 90 W, frekansı 40 kHz) kullanarak dağıtmak. </li><li> CNT dispersiyonun 1.5 g rezorsinol (1,235 g, 11,2 mmol), formaldehit (1.791 g, 22.1 mmol) ve sodyum karbonat katalizörü (5,95 mg, 0,056 mmol) eklenir. </li><li> Hava sıkı kapalı olabilir, cam kalıplara reaksiyon karışımı aktarın (örneğin, bir silikon conta ayrılır flakon veya cam slaytlar), defin hangiElde edilen katı madde, parçanın şeklini e. </li><li> 80 ° C fırına mühürlü kalıpları yerleştirin ve 72 saat tedavi. </li><li> Sertleştirme sonrası, cam kalıbın katı yekpare kaldırmak ve geri kalan reaksiyona girmemiş başlangıç ​​materyalleri ve katalizörü ayırmak üzere su ile yıkayın. Genellikle taze DI H2O ile 3 x 12 saat yıkama gerçekleştirmek Malzeme artık kurutma için hazır hale gelir. </li></ol></li><li> Kompozit Grafen oksit / RF 12 <ol><li> Deiyonize su içinde ağırlıkça% 1 grafen oksit (GO, 300-800 nm çapında) Askıya iyice ultrasonik banyo (sonik güç 90 W, frekansı 40 kHz) kullanarak dağıtmak. </li><li> GO dispersiyonun 1.5 g rezorsinol (1,235 g, 11,2 mmol), formaldehit (1.791 g, 22.1 mmol,% 37 çözelti) ve sodyum karbonat katalizörü (5,95 mg, 0,056 mmol) eklenir. </li><li> Hava sıkı kapalı olabilir, cam kalıplara reaksiyon karışımı aktarın (örneğin, şişe veya silikon conta ile ayrılır cam slaytlar) şeklini tanımlarKatı bir parçası elde edilir. </li><li> 80 ° C fırına mühürlü kalıpları yerleştirin ve 72 saat tedavi. </li><li> Sertleştirme sonrası, cam kalıbın katı yekpare kaldırmak ve geri kalan reaksiyona girmemiş başlangıç ​​materyalleri ve katalizörü ayırmak üzere su ile yıkayın. Genellikle taze DI H2O ile 3 x 12 saat yıkama gerçekleştirmek Malzeme artık kurutma için hazır hale gelir. </li></ol></li></ol></li><li> Kurutma <ol><li> Süperkritik CO2 <ol><li> Aseton ile H 2 O çözücü değiştirerek süper kritik CO2 ile kurutma için yıkanmış örnekleri hazırlayın. Su banyosu numuneyi çıkarın ve temiz bir aseton içeren banyoya yerleştirin. 12 saat aralıklarla taze asetonla iki kez daha değiştirin. </li><li> Yük, bir süper kritik kurutma aparatına örnekleri aseton ile-yer değiştirilmiş, aseton ile 12-15 ° C &#39;de soğutma suyu sirkülasyonu ile doldurulmuş. </li><li> Hiçbir aseton kalıntıları kadar süperkritik kurutma makinesi ve sıvı CO 2 ile alışverişini Seal (4-24 saat bağlı on örnek büyüklüğü, yoğunluk, gözenek morfolojisi, vb.) </li><li> CO 2 kaynağını kapatın ve 1,200-1,600 psi (80-110 bar) arasında süperkritik kurutma basıncı korurken, 55 ° C dolaşmasını sıcaklığını yükseltmek. 1 saat boyunca 55 ° C&#39;de tutun. </li><li> 55 ° C &#39;de dolaşımlı soğutma suyunun sıcaklığını muhafaza ederken yavaş yavaş CO 2 (2-12 saat) havalandırma. Örnekleri çıkarın. </li></ol></li><li> Ortam kurutma (kserojel) <ol><li> Aseton ile H2O çözücünün değiştirilmesi ile çevre koşulları altında kurutma için yıkanmış numune hazırlayın. Su banyosu numuneyi çıkarın ve temiz bir aseton içeren banyoya yerleştirin. 12 saat aralıklarla taze asetonla iki kez daha değiştirin. </li><li> Temiz bir yüzey (örneğin, teflon blok) üzerinde aseton alışverişinde örnekleri yerleştirin. Çatlama ve düzensiz daralma önlemek için çözücü buharlaştırma hızını yavaşlatmak için, hea bol sağlamak için yeterli hacimde bir ters çanak ile numuneyi kapakDSpace. </li><li> (24-72 saat) için buharlaşmasına çözücü izin verin. </li></ol></li></ol></li><li> Kömürleşme <ol><li> N2 atmosferi altında 1.050 ° C&#39;de kurutularak köpüklerin karbonizasyon gerçekleştirin. 5 ° C / dk&#39;lık bir oranda oda sıcaklığında rampa ve 3 saat boyunca 1050 ° C&#39;de tutun. İnce örnekler curling ve önlemek için üstüne ağırlığı ile grafit kağıdı (ya da diğer ısı kararlı, reaktif olmayan malzeme) iki yaprak arasına yerleştirilir gerekebilir unutmayın &quot;patates talaşlı.&quot; </li></ol></li><li> Aktivasyon <ol><li> Bir AARF C köpük parçası aktive (2 cm x 3 cm x 4 mm, 1.2 g), 5 saat boyunca 950 ° C &#39;de CO 2 (10 sccm) akışı altında 3D nanographene (3D-NG) oluşturmak üzere. 7 </li></ol></li></ol> 2. Grafen Oksit Türetilmiş Grafen Makro Meclisleri <ol><li> NH 4 OH derleme GO katalize <ol><li> Bir 40 mL sintilasyon şişesine, 400 mg&#39;lık tek katmanlı graphene OXID iyondan arındırılmış su (20 mi) ilavee (GO, 300-800 nm çapında). İyice bir ultrasonik banyo (sonik güç 90 W, frekansı 40 kHz) O / N kullanarak dağıtmak. </li><li> Konsantre NH4OH çözeltisi (g GO süspansiyon başına 0,211 mi) eklenir. </li><li> Hava geçirmez olabilir, cam kalıplar içine aktarın (örneğin, elde edilen katı, parçanın şeklini tanımlayan bir silikon conta ile ayrılmış olan slaytlar ufak şişe veya cam). </li><li> 80 ° C fırına mühürlü kalıpları yerleştirin ve 72 saat tedavi. </li><li> Sertleştirme sonrası, cam kalıbın katı yekpare kaldırmak ve geri kalan reaksiyona girmemiş başlangıç ​​materyalleri ve katalizörü ayırmak üzere su ile yıkayın. Genellikle taze DI H2O ile 3 x 12 saat yıkama gerçekleştirmek Malzeme artık kurutma için hazır hale gelir. </li></ol></li><li> Kurutma <ol><li> Süperkritik CO2 <ol><li> Aseton ile H 2 O çözücü değiştirerek süper kritik CO2 ile kurutma için yıkanmış örnekleri hazırlayın. Su banyosu numuneyi çıkarın ve banyo işbirliği içine koyunTemiz aseton ntaining. 12 saat aralıklarla taze asetonla iki kez daha değiştirin. </li><li> Yük, bir süper kritik kurutma aparatına örnekleri aseton ile-yer değiştirilmiş, aseton ile 12-15 ° C &#39;de soğutma suyu sirkülasyonu ile doldurulmuş. </li><li> (4-24 saat örneklem büyüklüğü, yoğunluk, gözenek morfolojisi, vb bağlı olarak) hiçbir aseton kalıntıları kadar sıvı CO 2 ile süperkritik kurutma makinesi ve değişimi kapatılmalıdır. Komple değişim süperkritik kurutma egzoz valfi aseton damlar kesilmesi ile gösterilir. </li><li> CO 2 kaynağını kapatın ve 1,200-1,600 psi (80-110 bar) arasında süperkritik kurutma basıncı korurken, 55 ° C dolaşmasını sıcaklığını yükseltmek. 1 saat boyunca 55 ° C&#39;de tutun. </li><li> 55 ° C &#39;de dolaşımlı soğutma suyunun sıcaklığını muhafaza ederken yavaş yavaş CO 2 (2-12 saat) havalandırma. Örnekleri çıkarın. </li></ol></li><li> Ortam kurutma (kserojel) İnce örnekleri arasında yerleştirilmesi gerekir unutmayınüstünde ağırlığı ile Teflon (ya da diğer yapışmayan materyal) iki yaprak curling ve önlemek için &quot;patates talaşlı.&quot; <ol><li> Aseton ile H2O çözücünün değiştirilmesi ile çevre koşulları altında kurutma için yıkanmış numune hazırlayın. Su banyosu numuneyi çıkarın ve temiz bir aseton içeren banyoya yerleştirin. 12 saat aralıklarla taze asetonla iki kez daha değiştirin. </li><li> Temiz bir yüzey (örneğin, teflon blok) üzerinde aseton alışverişinde örnekleri yerleştirin. Çatlama ve düzensiz daralma önlemek için çözücü buharlaştırma hızını yavaşlatmak için, headspace bol sağlamak için yeterli hacimde bir ters çanak ile numuneyi kapsar. </li><li> (24-72 saat) için buharlaşmasına çözücü izin verin. </li></ol></li></ol></li><li> Kömürleşme <ol><li> N2 atmosferi altında 1.050 ° C&#39;de kurutularak köpüklerin karbonizasyon gerçekleştirin. 5 ° C / dk&#39;lık bir oranda oda sıcaklığında rampa ve 3 saat boyunca 1050 ° C&#39;de tutun. İnce numuneler b yerleştirilmesi gerekebilir unutmayınüzerine ağırlığı ile grafit kağıdı (veya başka bir sıcaklıkta dengeli, reaktif olmayan malzeme) etween iki tabaka kıvırma ve önlenmesi için &quot;patates kıymıkları.&quot; </li><li> Bu durum çok kristalleşmiş GMA için ısı tavlama. O atmosferi altında 2500 ° C&#39;ye kadar olan sıcaklıklarda kömürleşmiş köpüklerin ek termal tavlama gerçekleştirin. 100 ° C / dk&#39;lık bir hızda oda sıcaklığına gelen Rampa ve 1 saat boyunca yüksek bir sıcaklıkta tutma. </li></ol></li><li> Post-kömürleşme işlevsellik <ol><li> Kovalent olmayan antrakinon fonksiyonlandırmalar (AQ-GMA) <ol><li> Kuru EtOH&#39;de antrakinon (AQ) içindeki bir 3 mM&#39;lik çözelti hazırlayın. 75 ° C&#39;de ağzı kapalı bir cam şişede ısı tamamen çözünmesi sağlanır. </li><li> GMA örnek sıcak AQ çözeltisi ekleyin (~ 2 mL / numune mg) eklenmiştir. 75 ° C&#39;de 2 saat boyunca ağzı kapalı bir cam şişede bekletin. </li><li> Flakon aşırı AQ çözüm çıkarın ve örnek 75 ° CO de kurumasını bekleyin / N (flakon kapalı kap). </li></ol></li></ol></li></ol>

<ol>
	<li>Novoselov, K. S., Geim, A. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electric+field+effect+in+atomically+thin+carbon+films.">Electric field effect in atomically thin carbon films.</a> Science. 306 (5696), 666-669 (2004).</li><li>Geim, A. K., Novoselov, K. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+rise+of+graphene.">The rise of graphene.</a> Nat Mater. 6 (3), 183-191 (2007).</li><li>Li, D., Kaner, R. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Materials+science.+Graphene-based+materials.">Materials science. Graphene-based materials.</a> Science. 320 (5880), 1170-1171 (2008).</li><li>Allen, M. J., Tung, V. C., Kaner, R. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Honeycomb+carbon:+a+review+of+graphene.">Honeycomb carbon: a review of graphene.</a> Chem. Rev. 110 (1), 132-145 (2010).</li><li>Nardecchia, S., Carriazo, D., Ferrer, M. L., Guti&#233;rrez, M. C., del Monte, ., F, <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Three+dimensional+macroporous+architectures+and+aerogels+built+of+carbon+nanotubes+and/or+graphene:+synthesis+and+applications.">Three dimensional macroporous architectures and aerogels built of carbon nanotubes and/or graphene: synthesis and applications.</a> Chem. Soc. Rev.. 42 (2), 794-830 (2013).</li><li>Pekala, R. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Organic+aerogels+from+the+polycondensation+of+resorcinol+with+formaldehyde.">Organic aerogels from the polycondensation of resorcinol with formaldehyde.</a> J. Mater. Sci. 24 (9), 3221-3227 (1989).</li><li>Biener, J., Dasgupta, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Macroscopic+3D+nanographene+with+dynamically+tunable+bulk+properties.">Macroscopic 3D nanographene with dynamically tunable bulk properties.</a> Adv. Mater. 24 (37), 5083-5087 (2012).</li><li>Worsley, M. A., Olson, T. Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High+Surface+Area,+sp+2-Cross-Linked+Three-Dimensional+Graphene+Monoliths.">High Surface Area, sp 2-Cross-Linked Three-Dimensional Graphene Monoliths.</a> J Phys. Chem. Lett. 2 (8), 921-925 (2011).</li><li>Worsley, M. A., Kucheyev, S. O., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanically+robust+3D+graphene+macroassembly+with+high+surface+area.">Mechanically robust 3D graphene macroassembly with high surface area.</a> Chem Commun. 48 (67), 8428-8430 (2012).</li><li>Biener, J., Stadermann, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Advanced+carbon+aerogels+for+energy+applications.">Advanced carbon aerogels for energy applications.</a> Energ. Environ. Sci. 4 (3), 656-667 (2011).</li><li>Worsley, M. A., Kucheyev, S. O., Satcher, J. H., Hamza, A. V., Baumann, T. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanically+robust+and+electrically+conductive+carbon+nanotube+foams.">Mechanically robust and electrically conductive carbon nanotube foams.</a> Appl. Phys. Lett. 94 (7), 073115 (2009).</li><li>Worsley, M. A., Pauzauskie, P. J., Olson, T. Y., Biener, J., Satcher, J. H., Baumann, T. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synthesis+of+graphene+aerogel+with+high+electrical+conductivity.">Synthesis of graphene aerogel with high electrical conductivity.</a> J. Am. Chem. Soc. 132 (40), 14067-14069 (2010).</li><li>Fu, R., Baumann, T. F., Cronin, S., Dresselhaus, G., Dresselhaus, M. S., Satcher, J. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Formation+of+Graphitic+Structures+in+Cobalt-+and+Nickel-Doped+Carbon+Aerogels.">Formation of Graphitic Structures in Cobalt- and Nickel-Doped Carbon Aerogels.</a> Langmuir. 21 (7), 2647-2651 (2005).</li><li>Worsley, M. A., Pham, T. T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synthesis+and+Characterization+of+Highly+Crystalline+Graphene+Aerogels.">Synthesis and Characterization of Highly Crystalline Graphene Aerogels.</a> ACS Nano. 8 (10), 11013-11022 (2014).</li><li>Campbell, P. G., Merrill, M. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Battery/supercapacitor+hybrid+via+non-covalent+functionalization+of+graphene+macro-assemblies.">Battery/supercapacitor hybrid via non-covalent functionalization of graphene macro-assemblies.</a> J. Mater. Chem. A. 2, 17764-17770 (2014).</li><li>Worsley, M. A., Charnvanichborikarn, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Toward+Macroscale,+Isotropic+Carbons+with+Graphene-Sheet-Like+Electrical+and+Mechanical+Properties.">Toward Macroscale, Isotropic Carbons with Graphene-Sheet-Like Electrical and Mechanical Properties.</a> Adv. Funct. Mater. 24 (27), 4259-4264 (2014).</li><li>Baumann, T. F., Worsley, M. A., Han, T. Y. -. J., Satcher, J. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High+surface+area+carbon+aerogel+monoliths+with+hierarchical+porosity.">High surface area carbon aerogel monoliths with hierarchical porosity.</a> J. Non-Cryst. Solids. 354 (29), 3513-3515 (2008).</li><li>Baumann, T. F., Satcher, J. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Template-directed+synthesis+of+periodic+macroporous+organic+and+carbon+aerogels.">Template-directed synthesis of periodic macroporous organic and carbon aerogels.</a> J. Non-Cryst. Solids. 350, 120-125 (2004).</li><li>Braff, W. A., Bazant, M. Z., Buie, C. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Membrane-less+hydrogen+bromine+flow+battery.">Membrane-less hydrogen bromine flow battery.</a> Nat. Comms. 4, 1-6 (2013).</li><li>Zhu, C., Han, T. Y., Duoss, E. B., Golobic, A. M., Kuntz, J. D., Spadaccini, C. M., Worsley, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Highly+compressible+3D+periodic+graphene+aerogel+microlattices.">Highly compressible 3D periodic graphene aerogel microlattices.</a> Nat Comms. 6, (2015).</li><li>Worsley, M. A., Shin, S. J., Merrill, M. D., Lenhardt, J., Nelson, A. J., Woo, L. Y., Gash, A. E., Baumann, T. F., Orme, C. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ultra-Low+Density,+Monolithic+WS2,+MoS2,+and+MoS2+Graphene+Aerogels.">Ultra-Low Density, Monolithic WS2, MoS2, and MoS2 Graphene Aerogels.</a> ACS Nano. 9 (5), 4698-4705 (2015).</li></ol>

The authors have nothing to disclose.

Burada özetlenen işlemler tek temsilcisi olduğuna dikkat etmek önemlidir. Birçok ayarlamalar belirli bir uygulama için ayar malzemelerine mümkündür. Örneğin, resorsinol / formaldehit (RF) oranı sabit tutarken, nihai malzeme yoğunluğu üzerinde bir etkiye sahip olabilir, başlangıç ​​malzemesi değişen konsantrasyonlarda. RF prosedürü daha yüksek bir yükleme küçük birincil parçacıklar ve tersi neden olarak Katalizör yükleme, gözenek morfolojisi değiştirebilir. Aktivasyon süresi de bir rol oynayabilir; kısa aktivasyon zamanlarda, yeni gözenekli ise mikro-mikro-gözenekli-mezogözenek sınırını geçmeye boyutları genişledi olan uzun aktivasyon zamanlarda mikrogözenekler şeklinde üretilir 15 Ayrıca, dikkate başlayan karbon köpük ağırlığını almalıdır aktivasyon zamanı.; Yukarıda tarif edilen aktivasyon işlemi tipik verimleri Başlangıç ​​karbon köpüğün ağırlığına göre, 25% -30% Takriben edildi. <p class = &quot;jove_content&quot;&gt; ayarlamalar aynı tip gibi CNTs gibi katkı ile ilgili yapılan ve çözüm başlangıç ​​RF GO edilebilir. Yukarıda açıklanan genel teknikler kullanılarak, 0 ile (RF katı maddelere göre) ağırlıkça% 60 arasında değişen CNT yükleri köpükler hazırlandı. Bu yöntemle elde edilen en yüksek iletkenlik grafen aerojel ağırlıkça% 1 GO ve ilk reaksiyon karışımında% 4 ağırlık RF kullanılır; daha yüksek Rf kullanımı: GO oranları düşük iletkenlik değerleri elde edilmiştir. Daha yüksek konsantrasyonlarda kararlı süspansiyonlar elde etmek zordur, çünkü Grafen macroassemblies genel ≤20 mg / ml başlangıç ​​konsantrasyonları ile sınırlıdır; az 10 mg süspansiyonları / ml hala ancak onlar tedavi ve karbonizasyon yalnız başlangıç ​​konsantrasyonu aracılığıyla ulaşmak çok düşük dansiteli malzemeleri zorlaştırır üzerine önemli ölçüde küçültmek, monolitik yapılar oluşturacaktır. Karbonlaştırma sıcaklığı da maddi ayarlama için fırsatlar sunar. Elektrik iletkenliği artışıdramatik üzerinde 800 ° C RF tabanlı materyaller s. 1500 ° C üzerinde karbonizasyon sıcaklıklarında GMAs yüzey alanı kaybetmek ve grafen yaprak az kusurları ile, daha grafitik olur. Yukarıda, tarif edilen malzemenin sentezinde esneklik aksine, daha uzun antrakinon, artan konsantrasyon ile GMA malzemeleri işlevselleştirilmesi ve ne zaman kat daha AQ yükleme ile sonuçlanmamıştır emmek bulundu. Bu alt-tabaka GMA ilk yoksun stabilize van der Waals etkileşimleri ötesinde katmanları olan, yaklaşık olarak tek katlı bir AQ içerisinde atfedilebilir. Sentetik protokolün Gelecekteki uygulamalar pil elektrotları Makroboşluk tanımlamak ve örneğin kütle taşıma optimize akış malzeme imalat içine kurbanlık şablonları içeren buraya içerir nitelendirdi. 18,19 çalışmak RF formüle ve gelişmiş üretim ile uyumluluk için haberci çözümleri GO da devam etmektedir (3DDoğrudan mürekkep yazma ve projeksiyon microstereo litografi gibi yazdırma) teknikleri. 20 Son olarak, 3D grafen iskelelerinin dayalı yeni kompozit malzemeler geliştirmeye devam ediyoruz. 21

2004 yılında grafen izolasyonu yana, eşsiz özelliklerini sokmak 1 faiz bireysel grafen tabakalarının özelliklerini muhafaza üç boyutlu, monolitik yapılara montaj grafen yönlendirilir yoğun çaba yol açmıştır. 2-5 Bu çabalar engel olan grafin kendisi pahalı ve zaman alıcı bir üretim ve graphene yapı blokları göre malzemelerin ölçeklenebilirlik sınırlar çözeltisi, agrega eğilimi olması. Buna ek olarak, graphene düzenekleri tipik olarak daha az iletken ve kimyasal bir bağ çapraz bağlantıları daha mekanik olarak kuvvetli olan münferit grafin levhalar arasında fiziksel çapraz bağlanma etkileşimleri (örneğin, van der Walls kuvvetleri) oluşur. Lawrence Livermore Ulusal Laboratuvarı 1980&#39;lerden beri yeni gözenekli, düşük yoğunluklu karbon malzemelerin geliştirilmesi yer almıştır. 6 Çeşitli stratejiler kitle süreden imal etmek tespit edilmiştirgraphene makro olarak adlandırılır (GO) levhalar, grafin aerojel olarak adlandırılır düşük bir polimer türetilmiş C-köpükler, (GA), 7 her iki yanı sıra grafin oksit, doğrudan çapraz bağlanma ile karışmayan grafin bazlı monolitik dökme malzeme derlemeler (GMAs). 8,9 Bu ultra yüzey alanı Kayrak malzemelerin yüksek elektrik ve ısı iletkenlikleri, olağanüstü mekanik mukavemet ve elastikiyet ve ayarlanabilir gözenek morfolojileri var. GAs ve GMAs elektrot supercapacitors malzeme ve şarj edilebilir piller, gelişmiş katalizör destekler Adsorbanların, ısı yalıtımı, sensörler ve Tuzluluğu giderme de dahil olmak üzere çeşitli uygulamalarda yarar bulduk. 10 Grafin aerojellerin sentezi yüksek düzeyde çapraz bağlanmış bir organik jeller oluşturmak için resorsinol ve formaldehitin bir sulu çözeltisi, sol-jel polimerizasyon başlar. Bu jeller, bir i sonra süperkritik CO2 kullanılarak kurutuldu, su ve aseton ile yıkanmış ve pirolize edilirnert atmosferi nispeten düşük bir yüzey alanı ve gözenek hacmi ile C-aerojel elde edilmiştir. Karbon aerojeller (CO2 gibi) daha yüksek bir yüzey alanı ve açık gözenekli morfolojisinin hem amorf karbon ve grafit nanoplatelets oluşan bir çapraz-bağlanmış bir malzeme oluşturmak üzere, hafif oksitleyici şartlar altında karbon atomuna kontrollü uzaklaştırılmasıyla aktive edilir. 7 benzersiz bir avantajı Sol-jel sentez gazı uygulama gereksinimlerine bağlı olarak, form dahil olmak üzere yekpare ince filmlerin çeşitli imal edilebilir olmasıdır. Karbon nanotüpleri 11 ve / veya graphene yaprak 12, sol-jel çözeltisi içinde ön-madde, bu katkı maddeleri de dahil olmak üzere, gaz entegre edilebilir. Bu katkı maddesi birincil karbon ağ yapısının bir parçası haline gelir kompozit yapılar oluşturur. Buna ek olarak, GA çerçeve karbonizasyon / aktivasyon da sonra aerojel yüzeyinin değiştirilmesi yoluyla veya malzeme birikimi yoluyla fonksiyonalize edilebilirÖrneğin katalizör çerçeve yapısı üzerine, nanopartiküller. 13 Grafen makro düzenekleri (GMAs) hazırlanır, doğrudan çapraz bağlama süspanse graphene oksit (GO) levhalar, kendilerine has kimyasal işlevsellik yararlanarak. 9 GO yaprak olarak görev yapabilir ve epoksit hidroksit yarımlar dahil olmak üzere fonksiyonel gruplar, çeşitli içeren Kimyasal çapraz bağlama siteleri. GA hazırlanmasında olduğu gibi, daha sonra montajı için yapısal destek sağlayan iletken karbon köprüler halinde kimyasal çapraz bağlantıları azaltmak için pirolize, GMAs süperkritik gözenekli bir şebekesini korumak için kurutulur toplandı. Nedeniyle grafen levhalar arasında kovalent karbon köprülerine, GMAs fiziksel çapraz bağlama ile oluşturulan grafen meclisleri daha yüksek büyüklükte siparişleri elektrik iletkenlikleri ve mekanik sertliği var. Buna ek olarak, GMAs tek grafin tabakanın teorik değere yaklaşan yüzey alanlarına sahiptir. Post-sentetik termal tyüksek sıcaklıklarda (&gt; 1050 ° C) önemli ölçüde daha da yüksek iletkenlik ve Young modülüne ve daha iyi bir termal oksidasyon direnci gelen, GMAs kristalliğini artırabilir. gibi redoks-aktif organik moleküllerle GMAs 14 Post-sentetik kimyasal işleme de reatment antrakinon süperkapasitör uygulamalarında yük depolama kapasitesini artırabilirsiniz. 15 GAs ve GMAs ve ayarlanabilir malzeme özellikleri kısmen, bu tür reaktif ve katalizör konsantrasyonları, tedavi süresi ve sıcaklık, kurutma koşulları ve karbonizasyon / aktivasyon işlemleri olarak dikkatle değişen sentetik koşulların bir sonucu. 16 Bu ayrıntılı video protokol belirsizlikleri gidermek amacı vardır yayınlanan yöntemleri ve materyalleri ve koşulları yeniden deneyen araştırmacılar rehberlik.

<table><tbody><tr><td>Single Layer Graphene Oxide</td><td>Cheap Tubes</td><td>n/a</td><td>300-800&amp;#160;nm XY dimensions</td></tr><tr><td>single wall carbon nano tubes (SWCNTs)</td><td>Carbon Solutions</td><td>P2-SWNT</td><td></td></tr><tr><td>resorcinol</td><td>Aldrich</td><td>398047-500G</td><td></td></tr><tr><td>37% formaldehyde solution in water</td><td>Aldrich</td><td>252549</td><td></td></tr><tr><td>acetic acid</td><td>Aldrich</td><td>320099</td><td></td></tr><tr><td>ammonium hydroxide solution 28-30% NH&lt;sub&gt;3&lt;/sub&gt; basis</td><td>Aldrich</td><td>320145</td><td></td></tr><tr><td>sodium carbonate</td><td>Aldrich</td><td>791768</td><td></td></tr><tr><td>anthraquinone</td><td>Aldrich</td><td>a90004</td><td></td></tr><tr><td>Polaron supercritical dryer</td><td>Electron Microscopy Sciences</td><td>EMS 3100</td><td>this is a representative model, any critical point dryer compatible with acetone should work</td></tr></tbody></table>

synthesis and functionalization of 3d nano-graphene materials: graphene aerogels and graphene macro assemblies

Üç boyutlu monolitik yapılara grafen monte yönelik çabalar yüksek maliyet ve grafen kötü işlenebilirliği tarafından engellenmiştir. Buna ek olarak, en graphene düzenekleri birlikte mekanik mukavemet ve iletimin sınırlandırılması fiziksel etkileşim (örneğin, van der Waals kuvvetleri) yerine kimyasal bağlar aracılığı ile tutulan bildirdi. Bu video yöntemi detayları yakın zamanda polimer köpükler ya da tek katmanlı grafen oksit ya türetilen toplu üretilebilir, grafen temelli dökme malzeme imal stratejiler geliştirilmiştir. Bu malzemeler öncelikle kovalent bağlı karbon bağlayıcılar ile bağlı bireysel grafen yaprak oluşur. Bunlar ayarlanabilir gözenek morfolojisi ve olağanüstü mekanik mukavemet ve esneklik ile birlikte yüksek yüzey alanı ve yüksek elektrik ve ısı iletkenliği gibi grafen olumlu özelliklerini korumak. Bu esnek bir sentetik yöntem, bir polimer / karbon nanotüp (CNT) Bir üretiminde uzatılabilird polimer / grafen oksit (GO) kompozit malzemeler. Bundan başka, antrakinon ek sentez sonrasında fonksiyonelleştirme süperkapasitör uygulamalarda yük depolama performansında büyük bir artış sağlayan, tarif edilmektedir.

Üretim sırasında malzeme bileşimi ve morfolojisi evrimi X-ışını kırınımı, Raman ve NMR spektroskopisi, elektron mikroskobu ve porosimetrisi dahil olmak üzere çeşitli şekillerde izlenebilir. Örneğin, gaz sentezi, piroliz ve CO2 aktivasyonu, dönüşüm X-ışını kırınımı (XRD) (Şekil 1 E) izledi. Aktivasyon (mavi iz) sonra, XRD deseni istifleme ile ilişkili (002) kırılma tepe noktası olmaması tek katmanlı grafin oluşan bir grafit nanoplatelets ihtiva eden bir yapıdan geçişi gösterir. Taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve yüksek çözünürlüklü transmisyon elektron mikroskobu (HRTEM) kenar üzerinde (Şekil 1C ve D) inceledi bireysel grafen yaprak olarak tespit edilebilir, kısa, doğrusal özellikleri saptandı. GA için Raman özellikleri, kimyasal buhar biriktirme ile yetiştirilen ticari grafin örnekler ile benzerdir (Şekil 1F). Bu önemli bir epoksit ve hidroksil işlevselliği (50 ve 75 ppm arasında tepe değeri), hem de karbonil grupları (168 ppm ortaya katı hal nükleer manyetik rezonans (NMR) GMA içine GO dönüşümü takip etmek için kullanılmıştır (Şekil 2), 9 ), 13 ° C NMR spektrumunda hemen vulkanizasyondan sonra elimine edilir ve bir alifatik karbon pik (26 ppm), epoksit ve hidroksil grupları çapraz bağlama mekanizmasında yer aldığını göstermektedir belirir. Ve sp3 karbon çapraz bağlar, termal olarak dönüştürülmüş olduğunu ileri süren -CH2-O- kısımları -, piroliz / karbonizasyon sonra yalnızca sp2 karbon pik kalıntıları 1 H N.M.R. tayfı (Şekil 2B), aynı zamanda,-CH2 eleme gösterir iletken sp 2 karbon kavşaklar. GMA mikro Şekil 3 (SEM ile analiz ve diğer grafen meclisleri bildirilen benzer görünür oldu </strong&gt;). Şekil 4A&#39;da gösterilen, azot porozimetresi adsorpsiyon / desorpsiyon izoterm bir gözenekli malzemenin işareti Tip IV vardır. Antrakinon ile GMA Mesaj sentetik modifikasyon Şekil 5B ve C sunulan temsil izotermleri ile, termogravimetrik analizi (TGA) ile karakterize edildi. Kütle kaybı eğrilerinin türevleri, karbon alt-tabaka üzerinde AQ molekülünün adsorpsiyon AQ-GMA ve dökme AQ için farklı sıcaklıklarda da doruğa göstermektedir. Elektrokimyasal karakterizasyonu GMA elektrot üzerine AQ adsorpsiyon döner ve sabit Faradaysal yük depolama (Şekil 6A) ürettiğini gösterir voltametri (CV), içermektedir. <img alt="figür 1" src="/files/ftp_upload/53235/53235fig1.jpg" /> Şekil 1. işlenmesi ve 3D-NG (GA) mimarisi. Polimer esaslı (A) şematikyukarıdan aşağıya bir yaklaşım. Bir santimetre büyüklüğünde 3D-NG numunenin mekanik sağlamlık (B) İllüstrasyon. (C) mikrometre büyüklüğünde gözenekler ve ligaman Açık makro gözenekli bir ağ mimarisi. (D) kavisli ve iç içe grafen yaprak oluşan ligament iç yapısı. Seçilmiş çift katmanlı bölgeleri oval tarafından işaretlenir ve böyle bir çift katmanlı bölge genelinde tipik bir yoğunluk profili solda gösterilmiştir. (E) X-ışını tek katmanlı grafin hakim olduğu bir başlangıç ​​tabakalı grafin bileşeninin dönüşümünü teyit difraksiyon verileri. 3D-NG ve çoktan tabaka grafin D / G bandı bölgesindeki Raman spektranın (F) karşılaştırması. Bu rakam Ref modifiye edilmiştir. 7. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/53235/53235fig1large.jpg" target="_blank">Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a> İnce sayfa = &quot;always&quot;&gt; <img alt="Şekil 2," src="/files/ftp_upload/53235/53235fig2.jpg" /> GMA montaj ve ısıl işlem esnasında Şekil 2. NMR karakterizasyonu. (A) 13 C NMR spektrumları için GO toz, ilk jelleşme sonra GO ve macroassembly 3D grafen. (B) daha önce ve termal tavlama işleminden sonra GMA 1 * H NMR spektrumları. Bu rakam Ref modifiye edilmiştir. 9. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/53235/53235fig2large.jpg" target="_blank">Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a> <img alt="Şekil 3," src="/files/ftp_upload/53235/53235fig3.jpg" /> Şekil 3. macroassembly 3D grafen kırılma yüzeyinin FE-SEM görüntüleri. (A) Düşük büyütme. (B) Yüksek büyütme. Bu rakam Ref modifiye edilmiştir. 9.s: //www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/53235/53235fig3large.jpg &quot;target =&quot; _ blank &quot;&gt; bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız. <img alt="Şekil 4," src="/files/ftp_upload/53235/53235fig4.jpg" /> GMAs Şekil 4. Gözenek morfolojisi. (A) Azot adsorpsiyon / desorpsiyon izotermi. (B) Gözenek boyut dağılımı. Bu rakam Ref modifiye edilmiştir. 9. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/53235/53235fig4large.jpg" target="_blank">Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a> <img alt="Şekil 5," src="/files/ftp_upload/53235/53235fig5.jpg" /> Şekil 5. sentezi ve AQ-GMAs karakterizasyonu. (A) sentetik prosedürü ve GMA elektrot kovalent olmayan bir AQ işlevsellik şematik gösterimidir. (B </strong&gt; 11,2 ağırlıkça% AQ toplam kütlesinin (% 10.1) ve (C) Toplu AQ için TGA eğrisi yükleme ile 250 mm kalınlığındaki AQ-GMA diski için) TGA eğrisi (Ar 10 ml dk -1 akış, 10 ° C min -1 sıcaklık ) rampa. Türev kütle kaybı eğrileri (kesik çizgiler) toplu AQ vs AQ-GMA için farklı sıcaklıklarda gösteri zirveleri. Birden fazla 60 ° C daha yüksek bir sıcaklık karbon alt-tabaka üzerinde AQ moleküllerin adsorbe gösterir. Bu rakam Ref modifiye edilmiştir. 15. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/53235/53235fig5large.jpg" target="_blank">Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a> <img alt="Şekil 6," src="/files/ftp_upload/53235/53235fig6.jpg" /> AQ-GMAs Şekil 6. elektrokimyasal karakterizasyonu. (A) hazırlanan Halkalı voltogramda 250 mm kalınlığında GMA diskler için (2 mV sn -1, 1 M HCI), (katı line) ve 12,4 ağırlıkça% AQ) (kesikli çizgi yükleniyor. Farklı potansiyel süpürme hızlarında aynı 12,4 ağırlıkça% AQ-GMA numunenin (B) özgeçmişleri. Içerlek arsa depolama kapasitesini şarj etmek AQ katkısı sabit kalır göstermektedir çözüm direnci AQ tamamen uygulanan gerilim penceresi içinde şarj edemiyorum böyle Büyük aşırı neden&gt; 60 mV sn -1 kadar. (Kapasite değerleri AQ ile ilişkili deşarj zirve entegre ve GMA yatan kapasitesini çıkarılmasıyla elde edilmiştir.) Bu rakam Ref modifiye edilmiştir. 15. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/53235/53235fig6large.jpg" target="_blank">Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a>

Watch this Scientific Journal Video about Synthesis and Functionalization of 3D Nano-graphene Materials: Graphene Aerogels and Graphene Macro Assemblies at JoVE.com

Synthesis and Functionalization of 3D Nano-graphene Materials: Graphene Aerogels and Graphene Macro Assemblies

This video method describes the synthesis of high surface area, monolithic 3D graphene-based materials derived from polymer precursors as well as single layer graphene oxide.

Sentezi ve 3D Nano-grafen Malzemelerin fonksiyonalizasyonu: Grafen Aerogels ve Graphene Makro Meclisleri

Efforts to assemble graphene into three-dimensional monolithic structures have been hampered by the high cost and poor processability of graphene. ...

synthesis-functionalization-3d-nano-graphene-materials-graphene

Nanyang Technological University

Research

JoVE Journal

Engineering

14.1K Görüntüleme.  Lawrence Livermore National Laboratory. This video method describes the synthesis of high surface area, monolithic 3D graphene-based materials derived from polymer precursors as well as single layer graphene oxide.

Video: Synthesis and Functionalization of 3D Nano-graphene Materials: Graphene Aerogels and Graphene Macro Assemblies

Synthesis and Functionalization of Nitrogen-doped Carbon Nanotube Cups with Gold Nanoparticles as Cork Stoppers

Nitrogen-doped carbon nanotubes consist of many cup-shaped graphitic compartments termed as nitrogen-doped carbon nanotube cups (NCNCs). These as-synthesized graphitic nanocups from chemical vapor deposition (CVD) method were stacked in a head-to-tail fashion held only through noncovalent interactions. Individual NCNCs can be isolated out of their stacking structure through a series of chemical and physical separation processes. First, as-synthesized NCNCs were oxidized in a mixture of strong acids to introduce oxygen-containing defects on the graphitic walls. The oxidized NCNCs were then processed using high-intensity probe-tip sonication which effectively separated the stacked NCNCs into individual graphitic nanocups. Owing to their abundant oxygen and nitrogen surface functionalities, the resulted individual NCNCs are highly hydrophilic and can be effectively functionalized with gold nanoparticles (GNPs), which preferentially fit in the opening of the cups as cork stoppers. These graphitic nanocups corked with GNPs may find promising applications as nanoscale containers and drug carriers.

We discussed the synthesis of individual graphitic nanocups using a series of techniques including chemical vapor deposition, acid oxidation and probe-tip sonication. By citrate reduction of HAuCl4, the graphitic nanocups were effectively corked with gold nanoparticles due to the chemically reactive edges of the cups.

Mantar Tıpa olarak Altın Nanopartiküller ile Azot-katkılı Karbon Nanotube Bardaklar sentezi ve fonksiyonlandırmalar

Nitrogen-doped carbon  nanotubes consist of many cup-shaped graphitic compartments termed as  nitrogen-doped carbon nanotube cups (NCNCs).  These ...

Mühendislik

A Technique to Functionalize and Self-assemble Macroscopic Nanoparticle-ligand Monolayer Films onto Template-free Substrates

This protocol describes a self-assembly technique to create macroscopic monolayer films composed of ligand-coated nanoparticles1,2. The simple, robust and scalable technique efficiently functionalizes metallic nanoparticles with thiol-ligands in a miscible water/organic solvent mixture allowing for rapid grafting of thiol groups onto the gold nanoparticle surface. The hydrophobic ligands on the nanoparticles then quickly phase separate the nanoparticles from the aqueous based suspension and confine them to the air-fluid interface. This drives the ligand-capped nanoparticles to form monolayer domains at the air-fluid interface.&#160; The use of water-miscible organic solvents is important as it enables the transport of the nanoparticles from the interface onto template-free substrates.&#160; The flow is mediated by a surface tension gradient3,4 and creates macroscopic, high-density, monolayer nanoparticle-ligand films.&#160; This self-assembly technique may be generalized to include the use of particles of different compositions, size, and shape and may lead to an efficient assembly method to produce low-cost, macroscopic, high-density, monolayer nanoparticle films for wide-spread applications.

A simple, robust and scalable technique to functionalize and self-assemble macroscopic nanoparticle-ligand monolayer films onto template-free substrates is described in this protocol.

Şablon-ücretsiz Substratlarm üzerine makroskobik Nanoparçacık-ligand tabakalı Filmler işlevselleştirmek ve Öz-montajı A Tekniği

This protocol describes a self-assembly technique to create macroscopic monolayer films composed of ligand-coated nanoparticles1,2. The simple, robust and ...

Kimya

Preparation of Carbon Nanosheets at Room Temperature

Amphiphilic molecules equipped with a reactive, carbon-rich "oligoyne" segment consisting of conjugated carbon-carbon triple bonds self-assemble into defined aggregates in aqueous media and at the air-water interface. In the aggregated state, the oligoynes can then be carbonized under mild conditions while preserving the morphology and the embedded chemical functionalization. This novel approach provides direct access to functionalized carbon nanomaterials. In this article, we present a synthetic approach that allows us to prepare hexayne carboxylate amphiphiles as carbon-rich siblings of typical fatty acid esters through a series of repeated bromination and Negishi-type cross-coupling reactions. The obtained compounds are designed to self-assemble into monolayers at the air-water interface, and we show how this can be achieved in a Langmuir trough. Thus, compression of the molecules at the air-water interface triggers the film formation and leads to a densely packed layer of the molecules. The complete carbonization of the films at the air-water interface is then accomplished by cross-linking of the hexayne layer at room temperature, using UV irradiation as a mild external stimulus. The changes in the layer during this process can be monitored with the help of infrared reflection-absorption spectroscopy and Brewster angle microscopy. Moreover, a transfer of the carbonized films onto solid substrates by the Langmuir-Blodgett technique has enabled us to prove that they were carbon nanosheets with lateral dimensions on the order of centimeters.

We present the synthesis of an amphiphilic hexayne and its use in the preparation of carbon nanosheets at the air-water interface from a self-assembled monolayer of these reactive, carbon-rich molecular precursors.

Oda sıcaklığında karbon Nanosheets hazırlanması

Amphiphilic molecules equipped with a reactive, carbon-rich "oligoyne" segment consisting of conjugated carbon-carbon triple bonds self-assemble into ...

Visible-light Induced Reduction of Graphene Oxide Using Plasmonic Nanoparticle

Present work demonstrates the simple, chemical free, fast, and energy efficient method to produce reduced graphene oxide (r-GO) solution at RT using visible light irradiation with plasmonic nanoparticles. The plasmonic nanoparticle is used to improve the reduction efficiency of GO. It only takes 30 min&#160;at RT by illuminating the solutions with Xe-lamp, the r-GO solutions can be obtained by completely removing gold nanoparticles through simple centrifugation step. The spherical gold nanoparticles (AuNPs) as compared to the other nanostructures is the most suitable plasmonic nanostructure for r-GO preparation. The reduced graphene oxide prepared using visible light and AuNPs was equally qualitative as chemically reduced graphene oxide, which was supported by various analytical techniques such as UV-Vis spectroscopy, Raman spectroscopy, powder XRD and XPS. The reduced graphene oxide prepared with visible light shows excellent quenching properties over the fluorescent molecules modified on ssDNA and excellent fluorescence recovery for target DNA detection. The r-GO prepared by recycled AuNPs is found to be of same quality with that of chemically reduced r-GO. The use of visible light with plasmonic nanoparticle demonstrates the good alternative method for r-GO synthesis.

A simple protocol for the preparation of reduced graphene oxide using visible light and plasmonic nanoparticle is described.

Plasmonik Nanoparçacık Kullanma Grafen Oksit Görünür ışık Bağlı Azaltma

Present work demonstrates the simple, chemical free, fast, and energy efficient method to produce reduced graphene oxide (r-GO) solution at RT using ...

Functionalization of Single-walled Carbon Nanotubes with Thermo-reversible Block Copolymers and Characterization by Small-angle Neutron Scattering

We demonstrate a protocol for single-walled carbon nanotube functionalization using thermo-sensitive PEO-PPO-PEO triblock copolymers in an aqueous solution. In a carbon nanotube/PEO105-PPO70-PEO105 (poloxamer 407) aqueous solution, the amphiphilic poloxamer 407 adsorbs onto the carbon nanotube surfaces and self-assembles into continuous layers, driven by intermolecular interactions between constituent molecules. The addition of 5-methylsalicylic acid changes the self-assembled structure from spherical-micellar to a cylindrical morphology. The fabricated poloxamer 407/carbon nanotube hybrid particles exhibit thermo-responsive structural features so that the density and thickness of poloxamer 407 layers are also reversibly controllable by varying temperature. The detailed structural properties of the poloxamer 407/carbon nanotube particles in suspension can be characterized by small-angle neutron scattering experiments and model fit analyses. The distinct curve shapes of the scattering intensities depending on temperature control or addition of aromatic additives are well described by a modified core-shell cylinder model consisting of a carbon nanotube core cylinder, a hydrophobic shell, and a hydrated polymer layer. This method can provide a simple but efficient way for the fabrication and in-situ characterization of carbon nanotube-based nano particles with a structure-tunable encapsulation.

A method for the functionalization of carbon nanotubes with structure-tunable polymeric encapsulation layers and structural characterization using small-angle neutron scattering is presented.

Küçük açılı Nötron Saçılma tarafından Thermo-geri dönüşümlü Blok Kopolimer ve Karakterizasyonu Tek duvarlı Karbon Nanotüpler işlevselleştirilmesi

We demonstrate a protocol for single-walled carbon nanotube functionalization using thermo-sensitive PEO-PPO-PEO triblock copolymers in an aqueous ...

Preparation and Characterization of C60/Graphene Hybrid Nanostructures

Physical thermal deposition in a high vacuum environment is a clean and controllable method for fabricating novel molecular nanostructures on graphene. We present methods for depositing and passively manipulating C60 molecules on rippled graphene that advance the pursuit of realizing applications involving 1D C60/graphene hybrid structures. The techniques applied in this exposition are geared towards high vacuum systems with preparation areas capable of supporting molecular deposition as well as thermal annealing of the samples. We focus on C60 deposition at low pressure using a homemade Knudsen cell connected to a scanning tunneling microscopy (STM) system. The number of molecules deposited is regulated by controlling the temperature of the Knudsen cell and the deposition time. One-dimensional (1D) C60 chain structures with widths of two to three molecules can be prepared via tuning of the experimental conditions. The surface mobility of the C60 molecules increases with annealing temperature allowing them to move within the periodic potential of the rippled graphene. Using this mechanism, it is possible to control the transition of 1D C60 chain structures to a hexagonal close packed quasi-1D stripe structure.

Preparation and Characterization of C60/Graphene Hybrid Nanostructures

Here we present a protocol for the fabrication of C60/graphene hybrid nanostructures by physical thermal evaporation. Particularly, the proper manipulation of deposition and annealing conditions allow the control over the creation of 1D and quasi 1D C60 structures on rippled graphene.

C60/Graphene hibrid nanoyapıların malzemelerin hazırlık ve

Physical thermal deposition in a high vacuum environment is a clean and controllable method for fabricating novel molecular nanostructures on graphene. We ...

A Rapid Synthesis Method for Au, Pd, and Pt Aerogels Via Direct Solution-Based Reduction

Here, a method to synthesize gold, palladium, and platinum aerogels via a rapid, direct solution-based reduction is presented. The combination of various precursor noble metal ions with reducing agents in a 1:1 (v/v) ratio results in the formation of metal gels within seconds to minutes compared to much longer synthesis times for other techniques such as sol-gel. Conducting the reduction step in a microcentrifuge tube or small volume conical tube facilitates a proposed nucleation, growth, densification, fusion, equilibration model for gel formation, with final gel geometry smaller than the initial reaction volume. This method takes advantage of the vigorous hydrogen gas evolution as a by-product of the reduction step, and as a consequence of reagent concentrations. The solvent accessible specific surface area is determined with both electrochemical impedance spectroscopy and cyclic voltammetry. After rinsing and freeze drying, the resulting aerogel structure is examined with scanning electron microscopy, X-ray diffractometry, and nitrogen gas adsorption. The synthesis method and characterization techniques result in a close correspondence of aerogel ligament sizes. This synthesis method for noble metal aerogels demonstrates that high specific surface area monoliths may be achieved with a rapid and direct reduction approach.

A rapid, direct solution-based reduction synthesis method to obtain Au, Pd, and Pt aerogels is presented.

Otomatik Güncelleştirmeler, Pd ve Pt Aerogels üzerinden doğrudan çözüm tabanlı azaltma için hızlı sentez yöntemi

Here, a method to synthesize gold, palladium, and platinum aerogels via a rapid, direct solution-based reduction is presented. The combination of various ...

Fabrication of Three-Dimensional Graphene-Based Polyhedrons via Origami-Like Self-Folding

The assembly of two-dimensional (2D) graphene into three-dimensional (3D) polyhedral structures while preserving the graphene's excellent inherent properties has been of great interest for the development of novel device applications. Here, fabrication of 3D, microscale, hollow polyhedrons (cubes) consisting of a few layers of 2D graphene or graphene oxide sheets via an origami-like self-folding process is described. This method involves the use of polymer frames and hinges, and aluminum oxide/chromium protection layers that reduce tensile, spatial, and surface tension stresses on the graphene-based membranes when the 2D nets are transformed into 3D cubes. The process offers control of the size and shape of the structures as well as parallel production. In addition, this approach allows the creation of surface modifications by metal patterning on each face of the 3D cubes. Raman spectroscopy studies show the method allows the preservation of the intrinsic properties of the graphene-based membranes, demonstrating the robustness of our method.

Fabrication of Three-Dimensional Graphene-Based Polyhedrons via Origami-Like Self-Folding

Here, we present a protocol for fabrication of 3D graphene-based polyhedrons via origami-like self-folding.

Üç boyutlu grafen tabanlı Polyhedrons Origami gibi kendi kendine yolu ile katlama imalat

The assembly of two-dimensional (2D) graphene into three-dimensional (3D) polyhedral structures while preserving the graphene's excellent inherent ...

Synthesis Method for Cellulose Nanofiber Biotemplated Palladium Composite Aerogels

Here, a method to synthesize cellulose nanofiber biotemplated palladium composite aerogels is presented. Noble metal aerogel synthesis methods often result in fragile aerogels with poor shape control. The use of carboxymethylated cellulose nanofibers (CNFs) to form a covalently bonded hydrogel allows for the reduction of metal ions such as palladium on the CNFs with control over both nanostructure and macroscopic aerogel monolith shape after supercritical drying. Crosslinking the carboxymethylated cellulose nanofibers is achieved using 1-ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl) carbodiimide hydrochloride (EDC) in the presence of ethylenediamine. The CNF hydrogels maintain their shape throughout synthesis steps including covalent crosslinking, equilibration with precursor ions, metal reduction with high concentration reducing agent, rinsing in water, ethanol solvent exchange, and CO2 supercritical drying. Varying the precursor palladium ion concentration allows for control over the metal content in the final aerogel composite through a direct ion chemical reduction rather than relying on the relatively slow coalescence of pre-formed nanoparticles used in other sol-gel techniques. With diffusion as the basis to introduce and remove chemical species into and out of the hydrogel, this method is suitable for smaller bulk geometries and thin films. Characterization of the cellulose nanofiber-palladium composite aerogels with scanning electron microscopy, X-ray diffractometry, thermal gravimetric analysis, nitrogen gas adsorption, electrochemical impedance spectroscopy, and cyclic voltammetry indicates a high surface area, metallized palladium porous structure.

A synthesis method for cellulose nanofiber biotemplated palladium composite aerogels is presented.The resulting composite aerogel materials offer potential for catalysis, sensing, and hydrogen gas storage applications.

Selüloz nanofiber Biotemkaplama Palladium kompozit Aerogels için sentez yöntemi

Here, a method to synthesize cellulose nanofiber biotemplated palladium composite aerogels is presented. Noble metal aerogel synthesis methods often ...

Synthesis of Graphene Nanofluids with Controllable Flake Size Distributions

A method for synthesizing graphene nanofluids with controllable flake size distributions is presented. Graphene nanoflakes can be obtained by the exfoliation of graphite in the liquid phase, and the exfoliation time is used to control the lower limits of the graphene nanoflake size distributions. Centrifugation is successfully used to control the upper limits of the nanoparticle size distributions. The objective of this work is to combine exfoliation and centrifugation to control the graphene nanoflake size distributions in the resulting suspensions.

A method for synthesizing graphene nanofluids with controllable flake size distributions is presented.

Sentezi ve 3D Nano-grafen Malzemelerin fonksiyonalizasyonu: Grafen Aerogels ve Graphene Makro Meclisleri

Özet

Daha Fazla Video Keşfet

Bu videodaki bölümler