Grafeenin valmistaminen sähkökemiallisella eksfoliaatiolla : Liuottimen vaikutus menetelmään

Abstract

Työssä perehdytään grafeenin sähkökemialliseen valmistusmenetelmään grafiitista. Sähkökemiallinen eksfoliaatio on yksivaiheinen ja tehokas tapa irrottaa grafiitista uloimpia grafeenikerroksia. Sähkökemiallinen eksfoliaatio on kolmielektrodikennossa suoritettava prosessi, jossa olennaisessa osassa ovat reaktio-olosuhteiden lisäksi käytetty liuotin sekä elektrolyyttisuola. Erityisesti katodinen eksfoliaatio pystyy tuottamaan rakenteellisesti hyvälaatuista hapetonta grafeenia. Anodinen menetelmä on edelleen tehokkaampi, mutta sen lopputuote sisältää enemmän rakennevirheitä kuin katodisen. Grafeenilla on erinomaiset sähköiset ominaisuudet ja sitä voidaan hyödyntää esimerkiksi superkondensaattoreiden elektrodimateriaalina. Superkondensaattorin rakenteen perusteiden lisäksi on pohdittu grafeenin toivottuja ominaisuuksia elektrodeja ajatellen, ja miten mahdollisesti nämä voidaan ottaa huomioon eksfoliaatioprosessia kehitettäessä. Grafeenin elektrodiominaisuuksia on saatu parannettua seostamalla sitä johdepolymeereihin. Grafeenin ja polymeerin muodostaman komposiittikalvon ominaisuuksiin ja sähköiseen valmistusmenetelmään tutustutaan lyhyesti. Kokeellisessa osiossa grafeenia valmistettiin katodisella eksfoliaatiolla orgaanisissa luottimissa ja ionisessa nesteessä. Parhaiten toimivassa DMF-liuoksessa valmistettiin toimivia grafeenia sisältäviä komposiittikalvoja, G/PEDOT