Esfoliação eletroquímica do grafite utilizando diferentes eletrodos

Abstract

Neste trabalho apresenta-se o processo de esfoliação eletroquímica do grafite, usando diferentes eletrodos de metal/grafite e grafite de baixo custo em baixas concentrações de ácido, sendo uma alternativa a processos semelhantes com eletrodos mais caros e/ou grafite de alta pureza e qualidade. A duração dos experimentos, de no máximo uma hora, permite obter uma quantidade significativa de folhas de grafeno com dimensões entre 1 μm e 10 μm, além de muitos aglomerados de grafeno. A caracterização por difração de raio-X mostra a expansão do grafite e a extração de grafite dos eletrodos de cobre-grafite como consequência do processo eletroquímico de intercalação de íons H+, permitindo a esfoliação e obtenção de grafeno e óxido de grafeno. As amostras foram caracterizadas por espectroscopia Raman e foi determinado o número de camadas de amostras representativas dos experimentos, usando o critério mais apropriado para os métodos de obtenção a partir do grafite. Os resultados mostram, em geral, grafeno com menos de 10 camadas e algumas amostras possuem até 3 camadas. Os experimentos com esses eletrodos e os resultados, mostram um processo mais limpo e barato.

The research presents the graphite electrochemical exfoliation process, using different metal/graphite electrodes and cheap graphite with low acid concentration, as an alternative to similar processes with electrodes more expensive or high purity and quality graphite. The experiments duration, of maximum one hour, allows to obtain a significant amount of graphene sheets with dimensions between 1 μm and 10 μm, besides many graphene agglomerates. As a consequence of the electrochemical intercalation process, the characterization by X-rays diffraction show the graphite expansion and graphite extraction of cooper-graphite electrode, allowing the exfoliation and obtainment graphene and graphene oxide. The samples were characterized by Raman spectroscopy and the number of layers was determined for representative samples by using the more appropriate criterion for graphene obtained from graphite. The general results show graphene less than 10 layers and some samples with 3 layers. The experiments with these electrodes constitute a cleaner and cheaper process than many described in the literature.