采用节能、绿色的化学方法进行纳米复合材料合成

发表在《Materials Science and Engineering: B》杂志上的一篇论文报道了通过环保化学方法绿色合成氧化石墨烯/银纳米颗粒纳米复合材料。

研究：采用节能绿色化学方法设计氧化石墨烯/银纳米颗粒基纳米复合材料及其物理化学表征。图片来源：bluebay/Shutterstock.com

石墨烯简介

石墨烯是一种原子薄的二维蜂窝薄膜²杂交碳原子。它已被发现具有很高的机械强度，优异的导电性，分子屏障性能和其他有益品质。

石墨烯的制造困难，低溶解度和聚集倾向使其难以利用。

氧化石墨烯（GO）是一种具有不同含氧官能团的石墨烯衍生物。与纯石墨烯相比，GO具有多种优点，包括易于制造，更高的溶解度和表面功能化能力。这些品质为在纳米复合材料中使用GO提供了无限的可能性。

使用金属纳米颗粒的好处

金属纳米颗粒（NPs）在电化学领域具有各种优点。由于其紧凑的尺寸，纳米颗粒可以增强使用中电极的接触面积。此外，金属纳米颗粒可以提高传质速率并提供快速的电子转移，最终增加所用电极的灵敏度。

银纳米颗粒（AgNPs）成本低廉，具有独特的物理和化学特性，使其有助于多种光学，化学和催化功能。

使用绿色化学方法

在过去几年中，人们开始转向无毒、环保的绿色化学方法来生产金属纳米颗粒。细菌和真菌等微生物的参与，以及植物提取物作为封盖剂和还原剂的参与，使绿色化学方法可持续和环保。

植物提取物优于细菌和真菌，用于介导合成程序，因为它更环保。

基于苯酚的化学物质，包括酚酸，磷脂和类黄酮，是在植物成分中发现的最显着的次级代谢物。

没食子酸（GA）是由含多酚植物水解产生的苯酚基化学品。GA具有抗菌，抗肿瘤和自由基清除特性。

没食子酸最近被用作制造银纳米颗粒的绿色化学技术中的封端和还原剂。这些纳米颗粒与没食子酸配对，可用作光谱探针和电解传感器。

GO/AgNP纳米复合材料的潜力

金属纳米颗粒和GO的纳米级复合材料在储能，超级电容器和电子学中具有广阔的应用前景。

银纳米颗粒和还原氧化石墨烯的纳米复合材料以前已经开发过。用这些纳米复合材料修饰的电极显示出优异的电解活性和对重金属离子的响应性。

将碳基纳米材料与金属纳米颗粒（如银的纳米颗粒）结合使用来改性玻璃碳电极（GCE）是一种可持续的方法。这种纳米复合材料增强了电极表面的有效面积和优异的电子传输性能。

研究人员做了什么？

在这项研究中，该团队试图在环境条件下使用节能的场外方法构建GO / AgNP纳米复合材料。

作为一种绿色化学方法，该工艺采用Hummers技术合成氧化石墨烯和生物分子，以减少银盐的可控还原。银纳米颗粒和氧化石墨烯的整合对于创建GO / AgNP纳米复合材料至关重要。

采用不同的光谱和显微镜方法对所生产的纳米复合材料进行表征，并研究其电化学特性。

研究结果

该团队使用简单的场外工艺作为节能和环保的绿色化学方法，研究了所开发的GO / AgNP纳米复合材料的电化学行为。

银纳米颗粒的生产是通过同时利用柠檬酸三钠和没食子酸作为封端剂和还原剂来实现的。

悍马的方法被用来用石墨粉制造氧化石墨烯。通过氧化石墨烯的FTIR分析验证了羰基、羧基和C-O等官能团的存在。

GO / AgNPs纳米复合材料是通过组合不同数量的银纳米颗粒来生产的，同时保持氧化石墨烯数量恒定。

表面改性玻碳电极的电化学分析表明，氧化还原反应是由含氧，sp介导的。²-结合碳和银^o在表面上。

开发的纳米复合材料是在未来应用中修改GCE的可行材料。

参考

Sajjad， M.， Ahmad， F.， Shah， L. A.， & Khan， M. （2022）。基于氧化石墨烯/银纳米颗粒的高效绿色化学方法设计氧化石墨烯/银纳米颗粒纳米复合材料及其物理化学表征.材料科学与工程： B， 284.可在以下位置找到： https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0921510722002884?via%3Dihub