ההבדל העיקרי בין תחמוצת גרפן לתחמוצת גרפן מופחתת הוא שהתחמוצת הגרפן מכילה קבוצות פונקציונליות המכילות חמצן ואילו תחמוצת הגרפן המופחתת חסרה את הקבוצות הפונקציונליות המכילות חמצן.
תחמוצת גרפיט הוא חומר המורכב מאטומי פחמן, מימן וחמצן. אנו יכולים להשיג תרכובת זו על ידי טיפול בגרפיט בחומרי חמצון חזקים. כמו כן, אנו יכולים לייצר את היריעות המונומולקולריות של החומר הזה, שהם יריעות תחמוצת הגרפן. יתר על כן, אנו יכולים לטפל ביריעות המונומולקולריות הללו כדי להשיג תחמוצת גרפן מופחתת.
מה זה גרפן אוקסיד?
תחמוצת גרפן היא יריעה מונומולקולרית מתחמוצת גרפיט. חומר זה חשוב מאוד מכיוון שאנו יכולים להשתמש בו כדי לייצר יריעות גרפן בצורה יעילה אך לא יקרה. במקרה זה, תחמוצת גרפן היא צורה מחומצנת של גרפן. יש לו שכבה אטומית אחת, רצופת קבוצות פונקציונליות המכילות חמצן.
איור 01: מבנה כימי של תחמוצת גרפן
חומר זה מתפזר במים ובממיסים אחרים בשל נוכחותם של פונקציות חמצן. לפיכך, קל לעבד את החומר הזה. כמו כן, תכונה זו מאפשרת לו לשפר את התכונות החשמליות והמכניות של קרמיקה כאשר אנו מערבבים את החומר הקרמי עם תחמוצת גרפן. עם זאת, זה לא טוב עבור מוליכות חשמלית.לפיכך, אנו מסווגים אותו כמבודד חשמלי. בעיקר, זה נובע מהשיבוש של רשתות חיבור sp2 שקיימות בגרפיט. אבל, ישנם כמה תהליכים שאנו יכולים להשתמש בהם כדי להגדיל את המאפיינים שלו.
כמו כן, ישנן ארבע שיטות עיקריות בהן משתמשים היצרנים להכנת התרכובת הזו. הם; שיטת סטאודנמאייר, הופמן, ברודי והאמרס. לטכניקות אלו יש הבדלים שונים ביניהן.
Uses
- בייצור סרטים מוליכים שקופים באלקטרוניקה גמישה, תאים סולאריים, חיישנים כימיים וכו' ע"י מריחת תחמוצת גרפן כסרט דק המושקע במצע.
- להחלפת תחמוצת פח בסוללות ובמסכי מגע.
- כחומר אלקטרודה לסוללות, קבלים ותאים סולאריים בשל שטח הפנים הגבוה שלו.
- כדי לשפר את התכונות של חומרים מרוכבים (חוזק מתיחה, גמישות, מוליכות וכו') על ידי ערבוב עם חומרים אלה.
- יישומים רפואיים שונים בשל האופי הפלורסנטי של החומר.
מה זה תחמוצת גרפן מופחתת?
תחמוצת גרפן מופחתת היא הצורה המופחתת של גליונות תחמוצת גרפן מונומולקולרית. אין קבוצות פונקציונליות המכילות חמצן מכיוון שקבוצות אלו מצטמצמות באמצעות טכניקות טיפול שונות. כמו כן, תהליך ההפחתה הזה הוא תהליך חיוני ביותר מכיוון שיש לו השפעה רבה על המוצר הסופי שאנו הולכים לקבל. מכיוון שהתהליך קובע עד כמה תהיה האיכות של צורה מופחתת קרובה לאיכות של גרפן מושלם.
עבור יישומים כגון אחסון אנרגיה בקנה מידה גדול/תעשייתי, תחמוצת גרפן מופחתת היא בחירה טובה. זה בעיקר בגלל שקל מאוד לייצר את התרכובת הזו בקנה מידה גדול מאשר לייצר גרפן.
איור 02: ספקטרוסקופיה ספיגה וספקטרוסקופיה ראמאן של גרפיט, תחמוצת גרפן ותחמוצת גרפן מופחתת
ישנן מספר דרכים שבהן נוכל להפחית את תחמוצת הגרפן כדי להשיג תחמוצת גרפן מופחתת. ביניהן, הטכניקות החשובות הן שיטות תרמיות, כימיות או אלקטרוכימיות. לשימוש בשיטות הכימיות יש יתרון גדול כי אז נוכל להגדיל את הייצור כרצוננו. עם זאת, לרוב, למוצר משיטות כימיות יש את התכונות החשמליות שלו ושטח הפנים שלו, מתחת לסטנדרטים.
Uses
- במחקרים בנושא גרפן
- ייצור סוללות
- יישומים ביו-רפואיים
- בייצור של קבלי-על
- באלקטרוניקה של גרפן להדפסה
מה ההבדל בין תחמוצת גרפן לתחמוצת גרפן מופחתת?
תחמוצת גרפן היא יריעה מונומולקולרית של תחמוצת גרפיט ואילו תחמוצת גרפן מופחתת היא הצורה המופחתת של יריעות תחמוצת גרפן מונומולקולריות. מכאן שמכאן נוכל להבין את הבסיס להבדל בין תחמוצת גרפן לתחמוצת גרפן מופחתת. אנחנו יכולים להשתמש בגרפן אוקסיד כדי לייצר גרפן בקנה מידה קטן ובצורה זולה, אבל אנחנו יכולים להשתמש בצורה מופחתת של תחמוצת גרפן כדי לייצר גרפן בקנה מידה תעשייתי גדול.
הבדל נוסף בין תחמוצת גרפן לתחמוצת גרפן מופחתת הוא שתחמוצת הגרפן מתפזרת מאוד במים ובממיסים אחרים בעוד שהצורה המופחתת פחות מתפזרת; הוא מתפזר בריכוזים נמוכים. מעל לכל, ההבדל העיקרי בין תחמוצת גרפן ותחמוצת גרפן מופחתת הוא שהתחמוצת הגרפן מכילה קבוצות פונקציונליות המכילות חמצן ואילו תחמוצת הגרפן המופחתת חסרה את הקבוצות הפונקציונליות המכילות חמצן.זה בעיקר בגלל שאנו מייצרים את הצורה המופחתת באמצעות תגובות הפחתה של תחמוצת גרפן.
סיכום – גרפן אוקסיד לעומת תחמוצת גרפן מופחת
לסיכום, ההבדל העיקרי בין תחמוצת גרפן לתחמוצת גרפן מופחתת הוא שהתחמוצת הגרפן מכילה קבוצות פונקציונליות המכילות חמצן ואילו תחמוצת הגרפן המופחתת חסרה את הקבוצות הפונקציונליות המכילות חמצן. יתר על כן, אנו יכולים להמיר תחמוצת גרפיט לתחמוצת גרפן ולאחר מכן לתחמוצת גרפן מופחתת.
