Estudo Através De RMN De 13c No Estado Sólido Sobre a Síntese De Oxido De Grafite Utilizando Diferentes Precursores Grafíticos

Abstract

(GO) is investigated in the present work. Six different graphitic precursors were used to produce GO following a modified Hummers method, namely: natural graphite, commercial lubricant graphite, milled graphite, graphite flakes, high-purity graphite and graphite recycled from Li-ion batteries. The products were characterized by X-ray diffraction (XRD), thermogravimetry, solid-state 13 C nuclear magnetic resonance (NMR) and scanning electron microscopy (SEM). 13C NMR spectra revealed the presence of epoxy, hydroxyl, carbonyl and lactol groups in the synthesized GOs. However, the oxidation degree of each product was found to be dependent on the average crystallite size (L c ) and particle size of the graphitic precursors, with the best GO samples being produced from the milled graphite and the graphite recycled from ion-Li batteries. These results were rationalized in terms of the structural and microstructural differences among the graphitic precursors, as revealed by the XRD patterns and SEM images, evidencing the importance of the correct choice of the precursor aiming the achievement of a well-developed structure for the GO product.Keywords: graphite oxide; recycled graphite; ion-Li battery; solid-state 13 C NMR. INTRODUÇÃOEm 1859, Brodie relatou a descoberta de um material composto por carbono, hidrogênio e oxigênio, ao qual deu o nome de "ácido grafítico", após tentar promover a oxidação do grafite.1 Tal material viria a ser conhecido como óxido de grafite (OG) e, após Novoselov e colaboradores conseguirem isolar uma folha única de grafeno, o interesse em estudos sobre a produção e características do OG ressurgiu de forma intensa, devido ao seu papel como um precursor para a produção de baixo custo e em larga escala de materiais à base de grafeno.2,3 Além disso, a completa esfoliação do OG em meio aquoso permite a obtenção do material conhecido como óxido de grafeno, este também um material com aplicações promissoras em áreas como catálise, adsorção e eletroquímica, dentre outras. 4,5 Desde o estudo pioneiro de Brodie várias rotas químicas foram propostas para sintetizar o OG, como a sugerida por Staudenmaier, 40 anos após Brodie, e por Hummers e Offeman, um século após o primeiro relato.6,7 Os produtos das reações relatadas por esses pesquisadores apresentavam grandes variações em sua composição, em função não somente dos diferentes reagentes oxidantes utilizados em cada uma (KClO 3 /HNO 3 nos métodos de Brodie e Staudenmaier e H 2 SO 4 /KMnO 4 no método de Hummers) mas também da fonte de grafite empregada e das condições reacionais.8 Atualmente, o mé-todo de Hummers é o mais utilizado para síntese do OG. Contudo, as quantidades de cada reagente originalmente usadas eram muito altas, e com o passar dos anos surgiram variações desse método que modificavam não somente as proporções dos reagentes mas também parâmetros de temperatura e tempo reacional. Tais adaptações ao método de Hummers são comumente chamadas de "métodos de Hummers modificados". [8][9][10] A estrutura do OG permanece até os dias atuais obje...

Combined computational and experimental study about the incorporation of phosphorus into the structure of graphene oxide

“…S3 (ESI †), that the exact temperature range of the last weight loss changes from sample to sample, which is a related to the degree of oxidation of each GO sample; the less oxidized materials, with more extensive sp 2 regions, tend to exhibit the last weight loss at higher temperatures, in agreement with previous investigations. 48,70 Accordingly, in the case of the sample produced with no H 2 SO 4 (sample GO 0 : 140), the TG curve exhibits just the weight loss (starting at ca. 610 1C) due to the oxidation of the graphitic structure.…”

Obtaining Graphite Oxide From Mechanical Graphite Grinding

“…Thus, for a better understanding of the obtained results, and at the same time to get a complete description of the behavior of the particles in relation to the mechanical effort, the diffractograms of the samples of commercial graphite and ground powders for the times of 15 minutes, 30 minutes, 1 hour and 4 hours were analyzed separately, as shown in Figure 6. In general, it appears that in all samples there is a crystalline plane (002), characteristic of graphite, located in the 26.6 ° region (IWASHITA et al, 2004;RODRÍGUEZ, 2015;LIU et al, 2017;GUO et al, 2017;VIEIRA et al, 2017) and (004) in 54.7º (RODRÍGUEZ, 2015), related to the average crystallite size (Lc) and pointing out to be a crystalline material. In Figure 6a, it is possible to check the planes (002), located at 2θ = 26.6º and (004) at 54.7º, which are characteristic of the hexagonal carbon network, both being well defined and without apparent noise, in which it reflects greater organization of the graphite layers (RODRÍGUEZ, 2015;BANDI et al, 2019).…”

“…In general, it appears that in all samples there is a crystalline plane (002), characteristic of graphite, located in the 26.6 ° region (IWASHITA et al, 2004;RODRÍGUEZ, 2015;LIU et al, 2017;GUO et al, 2017;VIEIRA et al, 2017) and (004) in 54.7º (RODRÍGUEZ, 2015), related to the average crystallite size (Lc) and pointing out to be a crystalline material. In Figure 6a, it is possible to check the planes (002), located at 2θ = 26.6º and (004) at 54.7º, which are characteristic of the hexagonal carbon network, both being well defined and without apparent noise, in which it reflects greater organization of the graphite layers (RODRÍGUEZ, 2015;BANDI et al, 2019). Regarding Figure 6b, there is a reduction in the intensity of the crystalline plane (002) and a small displacement of the peak (004) by 54.6º, probably caused by the reduction of the refractive index and the decrease in the size of the crystallite.…”