Graphenoxid (GO) ist die oxidierte Form von Graphen. Es ist ein einatomig geschichtetes Material, das durch die Oxidation von Graphit entsteht, das billig und leicht verfügbar ist. Graphenoxid ist leicht zu verarbeiten, da es in Wasser und anderen Lösungsmitteln dispergierbar ist. Wegen des Sauerstoffs in seinem Gitter ist Graphenoxid nicht leitfähig, aber es kann durch chemische Methoden zu Graphen reduziert werden.

Graphenoxid kann mit lösungsbasierten Methoden verarbeitet werden

Einer der Hauptvorteile von Graphenoxid ist, dass es in Wasser dispergierbar ist. Dies ermöglicht den Einsatz lösungsbasierter Verfahren. Die wichtigste Methode zur Herstellung von Graphenschichten ist die chemische Gasphasenabscheidung (CVD). Diese Methode erfordert jedoch hohe Temperaturen und relativ lange Abscheidungszeiten, was sie teuer macht. Außerdem ist die Abscheidung auf Substrate beschränkt, die hohe Temperaturen vertragen, was die Abscheidung auf Polymeren erschwert.

Zu den lösungsbasierten Methoden gehören Sprüh-, Schleuder- und Tauchbeschichtung sowie Langmuir-Blodgett (LB)-Abscheidungen. Ein Überblick über diese Methoden kann unten heruntergeladen werden.

Graphenoxid kann zu Graphen reduziert werden

Ein weiterer Vorteil von Graphenoxid ist, dass es durch chemische, thermische oder elektrochemische Methoden zu Graphen reduziert werden kann. Das hergestellte Material wird als reduziertes Graphenoxid (rGO) bezeichnet. Das rGO ist eine der naheliegendsten Lösungen, wenn große Mengen Graphen für industrielle Anwendungen wie die Energiespeicherung benötigt werden. Der Reduktionsprozess ist daher von entscheidender Bedeutung, da er einen großen Einfluss auf die Qualität des produzierten rGO hat.

Die Reduktion von GO durch chemische Reduktion ist sehr skalierbar, aber leider ist die Qualität des produzierten rGO in der Regel schlecht. Die thermische Reduktion von GO erfordert Temperaturen von 1000 °C oder mehr, wodurch die Struktur der Graphenplättchen beschädigt wird. Die Gesamtqualität des hergestellten rGO ist jedoch recht gut. Mit elektrochemischen Methoden kann sehr hochwertiges rGO hergestellt werden, das fast identisch mit reinem Graphen ist. Die Methode leidet jedoch immer noch unter Problemen der Skalierbarkeit.

Nachdem reduziertes Graphenoxid hergestellt wurde, gibt es zahlreiche Möglichkeiten, es zu funktionalisieren. Dadurch werden die Eigenschaften des rGO-Films für verschiedene Anwendungen verbessert.

Wenn Sie mehr über die lösungsbasierte Abscheidung von Graphenoxid lesen möchten, laden Sie bitte die nachstehende Übersicht herunter.