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研究用于电化学应用的激光诱导氧化石墨烯 (GO) 还原

2023-07-31 09:18:27  来源:激光网原创    

  GO是一种具有含氧官能团(OFG)的单层碳石墨烯片,具有电绝缘和亲水特性。GO 的还原过程涉及去除 OFG,从而增加电导率并降低亲水性。可以使用多种方法来减少GO,包括热、辐射、化学、电化学和细菌降解方法。然而,由于还原不完全和化学残留,还原氧化石墨烯(rGO)与原始石墨烯相比具有局限性。激光诱导还原 GO (LrGO) 具有可重复性、速度、低成本和自动化等优点。

  Trusovas 等人进行的一项研究。发现 50 mW 的激光功率和 30 mm/s 的扫描速度产生了最佳的还原结果,而 Dhrubajyoti 等人。据报道,30 W 的激光功率和 10 mm/s 的扫描速度完全还原了 15 μm GO 膜。然而,激光参数与 LrGO 质量之间的关系仍不清楚。此外,由于部分去除了 OFG,LrGO 对水分子敏感。

  本研究旨在优化激光参数以实现最小的 O/C 比,并通过扫描电子显微镜 (SEM) 成像探索 rGO 的表面形貌和成分。还将评估湿度对 rGO 电极表面阻抗的影响以及潜在的传感器应用。未来的研究将集中于应用先进的金纳米粒子来提高灵敏度。

  在环境条件下使用 CO2 激光雕刻机对 GO 膜进行还原。使用 SEM 和能量色散光谱 (EDS) 对所制备的 GO 和 LrGO 的表面形貌和元素分析进行了表征。使用电化学阻抗谱 (EIS) 在 1 Hz–0.1 MHz 频率范围内测量 LrGO 电极的交流阻抗。还研究了电阻抗对环境湿度的响应。

  结果表明,由于 GO 片材“砖砌”堆叠,GO 膜表面出现皱纹。激光诱导还原导致还原不完全且不均匀。通过优化激光参数,获得了最佳的LrGO结构。进一步的分析证实了减少并确定了电阻测量值。

  总之,激光诱导的 GO 还原显示出电化学应用的前景。该研究为激光参数的优化和 LrGO 的表面特性提供了见解。

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