Carbon-based nanomaterials

Abstract

New layered carbon-based materials were prepared and exhaustively characterized exploiting different characterization techniques, such as thermogravimetry (TGA), differential thermal calorimetry (DSC), Fourier transform infrared (FTIR) and wide angle X-ray diffraction (WAXD). Pristine graphite (G) with high surface area and carbon black (CB) samples with different surface areas were selected as starting materials to prepare the corresponding oxidized samples, i.e. graphite oxide (GO) and carbon black oxide (oCB), with the Hummers’ method. Thanks to the strong hydrophilicity and to the lamellar structure of oxidized carbon-based materials, a rich intercalation chemistry is permitted. In fact, after treatments of GO and oCB by strong basis, ordered intercalation compounds have been obtained, not only if the starting material is crystalline like graphite oxide, but also if it is completely amorphous like oxidized carbon black. Starting basified GO, free-standing papers can be obtained by vacuum filtration, as well as by casting procedure, of colloidal dispersions of graphene oxide sheets. The use of basified GO leads to more flexible, solvent resistant and thermally stable GO papers. Spectroscopic analyses of the obtained papers have been conducted aiming to a possible rationalization of the observed behavior. [edited by author]

Per questo lavoro di tesi di dottorato, sono stati preparati nuovi nanomateriali basti su carbonio ed esaustivamente caratterizzati con tecniche quali termogravimetria (TGA), calorimetria a scansione differenziale (DSC), spettroscopia infrarossa (FT-IR) e diffrazione dei razzi X (WAXD). I materiali di partenza utilizzati per questo lavoro di tesi, sono stati la grafite ad alta area superficiale e carbon black con differenti valori di area superficiale, al fine di ottenere i corrispondenti materiali ossidati quali ossido di grafite (GO) e carbon black ossidato (oCB). Il metodo utilizzato per le ossidazioni dei suddetti starting materials è quello di Hummers. Grazie alla forte idrofilicità ed alla struttura lamellare posseduta dai materiali carboniosi ossidati, è possibile ottenere svariati composti di intercalazione trattando il GO (cristallino) e l’oCB(amorfo) con basi forti e con conseguente funzionalizzazione ionica con cationi di natura organica. Inoltre, partendo da dispersioni di GO basificato, sono stati ottenuti fogli di ossido di grafite e di grafene mediante filtrazione e/o per lenta evaporazione del solvente. Utilizzando una base nella procedura di ottenimento dei cosiddetti fogli di ossido di grafite/grafene, sono stati preparati campioni free-standing con elevata flessibilità, resistenza ai solventi e alle alte temperature. [a cura dell'autore]