Графеновые материалы давно привлекают внимание ученых из-за своих механических и электрических свойств. Индивидуальные листы графена или химически модифицированного графена (CMG) могут быть получены разными способами, например, отшелушиванием, эпитаксиальным ростом, модификацией восстановленного "оксида графена". Ученые из Техасского университета сосредоточили свое внимание именно на приготовлении стабильного коллоидного раствора восстановленного "оксида графена" для производства тонких пленок и композитов. Восстановление "оксида графена" обычно приводит к агломерации гидрофобных частиц, имеющих большую поверхность, чего можно избежать, химически модифицируя графен при высоких (>10) pH. Простой способ такой модификации и был предложен учеными.
Известно, что контролируя химический состав графеновых листов, можно влиять на свойства получаемых на их основе материалов, например, получать прозрачные композитные пленки с высокой электропроводностью в ходе химического восстановления высокодисперсного "оксида графита" в силиконовом золе, используя гидразин. В этой же работе ученые добивались образования однородной суспензии, обрабатывая CMG раствором KOH. Последовательная обработка взвеси CMG в воде KOH и гидразином приводит к образованию сначала чуть более темной суспензии (KMG) при реакции KOH с карбоксильными, гидроксильными и эпокси-группами, приводящей к образованию отрицательного заряда, а затем темной гомогенной суспензии (hKMG) после восстановления гидразином при перемешивании при 35 °С в течение 6 часов (Рис. 1). Эта суспензия до момента написания статьи – вот уже 4 месяца – оставалась стабильной.
После простого фильтрования из hKMG образуется блестящий «бумажный» материал, из которого затем очисткой в сверхчистой воде вымывали возможные примеси. СЭМ этих листков подтверждает слоистую структуру (Рис. 2). Метод XPS демонстрирует изменение состава функциональных групп. Так, интенсивность сигналов карбонильных, карбоксильных и эпокси-групп снижается; при этом появляются сигналы других форм углерода, относящихся к связи углерода с азотом.
Ученые полагают, что предложенный ими простой способ образования однородной стабильной суспензии электропроводящих листов на основе графена приведет к упрощению получения композитов и пленок на его основе, а сама суспензия станет хорошим прекурсором для дальнейшей химической модификации.
