Grafeenioksidia

Grafeenioksidi on grafeenin hapettunut muoto, joka koostuu yhdestä tai useammasta kerroksesta hiiliatomeja, jotka on järjestetty hunajakennomaisiin kuusikulmioihin. Grafeenioksidi eroaa grafeenista merkittävästi siinä, että sen hiiliverkkoon on sitoutunut suuri määrä happiatomeja, jotka muodostavat erilaisia funktionaalisia ryhmiä, kuten hydroksyyli-, epoksi- ja karbokyyliryhmiä. Nämä happiryhmät rikkovat grafeenin alkuperäistä tasomaista rakennetta ja tekevät materiaalista erittäin hydrofiilisen, eli sen kyvyn vetää puoleensa vettä. Tämä hydrofiilisyys mahdollistaa grafeenioksidin dispersion vedessä, toisin kuin grafeeni, joka on hydrofobinen ja leviää huonosti veteen.

Grafeenioksidia valmistetaan tyypillisesti grafeenin tai grafiitin kemiallisella hapetuksella, käyttäen vahvoja hapettimia, kuten kaliumpermanganaattia ja rikkihappoa. Valmistusprosessit voivat vaihdella, mutta yleisesti ne johtavat ohueen ja kerrokselliseen materiaaliin. Sen suuri pinta-ala ja reaktiivisuus tekevät siitä hyödyllisen lähtöaineen monissa sovelluksissa. Grafeenioksidia voidaan pelkistää takaisin grafeenimäiseksi materiaaliksi, jota kutsutaan pelkistetyksi grafeenioksidiksi (rGO), jolla on parannetut sähköiset ominaisuudet, mutta se ei yleensä saavuta puhtaan grafeenin tasoa.

Grafeenioksidilla on laaja potentiaali eri aloilla, kuten vedenpuhdistuksessa, antureissa, komposiittimateriaaleissa, lääketieteellisissä sovelluksissa ja energiateknologiassa, esimerkiksi akuissa ja superkondensaattoreissa. Sen sähköisiä ja mekaanisia ominaisuuksia voidaan muokata kemiallisilla käsittelyillä ja pelkistyksellä. Tutkimus grafeenioksidin synteesin parantamiseksi ja sen ominaisuuksien hyödyntämiseksi jatkuu aktiivisesti.