Fabricación de grafeno por exfoliación electroquímica controlada de grafito.

GUSTAVO M. MORALES; PABLO SCHIFANI; GARY ELLIS; CARMEN BALLESTEROS; GERARDO MARTÍNEZ; CÉSAR A. BARBERO; HORACIO J. SALAVAGIONE

Congreso; XVII Congreso Argentino de Fisicoquímica y Química Inorgánica; 2011

Introducción: El grafeno, consistente en una o pocas capas de planos grafiticos, es un nanomaterial de gran interés por sus propiedades físicas y sus posibles aplicaciones tecnológicas.[1] Para la fabricación de dispersiones de grafeno se han usado diversos métodos, basados usualmente en la exfoliación de grafito por oxidación química.[2] En la presente comunicación se describe un procedimiento de exfoliación por intercalación electroquímica de cationes en electrodos de grafito. El procedimiento contrasta con un procedimiento similar reportado recientemente en el cual se aplican potenciales extremos[3] produciendo daños en el material final. Objetivos: Estudiar una manera suave y controlada de exfoliar grafito para producir grafeno. Resultados y conclusiones: Se produce grafito expandido por intercalación anódica y catódica de grafito en una solución acuosa de acido perclórico. El material expandido es separado en láminas de grafeno usando calentamiento por microondas. Se controla el intervalo de potencial (0 → -1.5 VENH y 0 → +1.5 VENH) para evitar la aparición de defectos sp3 causados por oxidación. El espectro FTIR del material no muestra señales debidas a grupos −OH o >C=O, indicando que no hay oxidación. Este resultado contrasta con el descrito en la Ref. [3], en el que se usan condiciones extremas (saltos de voltaje de -10 a +10 V en solución acuosa de acido sulfúrico). El espectro Raman del grafeno obtenido muestra bandas debidas al modo G (1581 cm-1) y los modos D y D´ (1350 cm-1 y 1620 cm-1) con un corrimiento con respecto a grafito, debido al aumento del desorden en el grafeno, relacionado con la disminución de tamaño de los planos. Las imágenes de microscopia electrónica de transmisión en alta resolución (HRTEM) indican que el material producido consta de pocas (1-5) capas de grafeno. Los resultados indican que es posible producir grafeno por intercalación electroquímica controlada y expansión con microondas. Referencias [1] Allen, M.J.; Tung, V.C.; Kaner, R.B. Chem. Rev. 2010, 110, 132. Soldano, C.; Mahmood, A.; Dujardin, E. Carbon 2010, 48, 2127. Geim, A.K. Science 2009, 324, 1530. [2] Rao, C.N.R., Sood, A.K., Subrahmanyam, K.S., Govindaraj, A. Angew. Chem. Int. Ed 2009, 48(42), 7752. Dreyer, D.R., Ruoff, R.S., Bielawski, C.W. Angew. Chem. Int. Ed 2010, 49(49), 9336. Wassei, J.K., Kaner, R.B. 2010 Mater. Today 13(3), pp. 52-59. [3] C-Y. Su, A-Y. Lu, Y. Xu, F-R. Chen, A.N. Khlobystov, L-J. Li, ACS Nano, February 10, 2011, DOI: 10.1021/nn200025p