Hochreine, präzipitationsfreie, forschungsgerechte einlagige Graphenoxid-Wasserlösung

Produktdetails

Firmenprofil der Shenzhen Turing Evolution Technology Co., Ltd.                                             Universitätskundengruppe

Shenzhen Turing Evolution Technology Co., Ltd. (Abkürzung: Turing Technology) befindet sich im Bezirk Bao'an, Shenzhen, mit einem eingetragenen Kapital von 31 Millionen Yuan. Das Unternehmen wurde von Herrn Zhao Ping, einem Gewinner des zweiten Preises des Nationalen Fortschrittspreises für Wissenschaft und Technologie, und Professor Chen Hua, einem bekannten Graphenexperten in China, gegründet. Es ist ein führendes inländisches Graphenunternehmen, das Forschung und Entwicklung, Produktion, Vertrieb und Anwendungsentwicklung von Graphen integriert. Es gehört in Bezug auf technisches Niveau und Markenbekanntheit zu den Top-Unternehmen der Branche. Es wurde nacheinander als "Nationales High-Tech-Unternehmen", eine Talenteinheit des "Double Hundred Plan" von Shenzhen und ein "Shenzhen Innovative Pilot Enterprise" anerkannt. Es hat die ISO9001-Qualitätssystemzertifizierung bestanden und ist eine Leitungseinheit der China Graphene Industry Technology Innovation Strategic Alliance, eine Leitungseinheit der Guangdong Graphene Industry Technology Promotion Association und eine stellvertretende Vorsitzende der Shenzhen New Materials Association.

Shenzhen Turing Technology erfasst fest die Kerntechnologien in der Graphenproduktion und -anwendung und ist ein Pionierunternehmen und ein führendes Unternehmen in der Produktion von Graphenpulver unter Verwendung des physikalischen Verfahrens in China. Alle Graphenprodukte des Unternehmens verfügen über unabhängige geistige Eigentumsrechte. Es hat über 40 Graphen-Erfindungspatente angemeldet und 21 nationale Erfindungspatentgenehmigungen, 2 Gebrauchsmusterpatentgenehmigungen und zwei eingetragene Marken erhalten.

Das Unternehmen hat eine Menge Pionierarbeit in der Graphenindustrie geleistet. Das Team des Unternehmens startete 2006 ein kommerzielles Forschungs- und Entwicklungsprojekt für Graphen und war eines der ersten Teams, das Graphen-Kommerzialisierungsprojekte initiierte. Im Jahr 2009 brachte es Chinas erste Charge von Graphenprodukten und Chinas erste Graphen-Unternehmensstandards auf den Markt und beteiligt sich nun aktiv an der Ausarbeitung von Industrie- und nationalen Standards für Graphen. Im Jahr 2010 wurde Turings Preis für Graphen von 5.000 Yuan pro Gramm als "Graphen ist 15-mal teurer als Gold" bezeichnet. Im Jahr 2015 erzielte Turing Technology einen technologischen Durchbruch und senkte den Preis für Graphenpulver auf weniger als 1 Yuan pro Gramm. Außerdem baute es die erste inländische Graphenpulverproduktionslinie mit einer Jahreskapazität von 5.000 Tonnen und löste damit das branchenweite Problem der hohen Produktionskosten von Graphen. Das von Turing Technology unabhängig entwickelte physikalische Verfahren zur Herstellung von Graphen hat die Probleme mit Säureabfällen und Abwasser in der Graphenproduktion gelöst und eine saubere Produktion realisiert. Bis heute hat Turing Technology die sechste Generation der Technologie zur Herstellung von Graphenpulver entwickelt und eine umweltfreundliche, kostengünstige und großtechnische Massenproduktion von hochwertigem Graphen erreicht.

Graphen kann in zahlreichen Bereichen wie neuen Energiebatterien, Schiffstechnik, Verbundwerkstoffen, wärmeleitenden Materialien, Superkondensatoren, Meerwasserentsalzung und Biomedizin weit verbreitet eingesetzt werden. Im Jahr 2014 schlug das Unternehmen innovativ das Konzept "Graphen+" vor und führte Graphen in Anwendungsbereiche wie neue Energie, Hochleistungsverbundwerkstoffe und Beschichtungen ein, wodurch eine neue Phase für Graphenanwendungen eröffnet wurde. Es hat jetzt Graphen-Leitmittel speziell für Lithiumbatterien, Graphenprodukte für Gummi und Kunststoffe sowie Graphenprodukte für Korrosionsschutzbeschichtungen auf den Markt gebracht. Die Graphen-Leitmittel der Turing Company für Lithiumbatterien wurden erfolgreich in viele inländische Unternehmen für Batterien von Neufahrzeugen eingeführt, und Graphen hält Einzug in unser Leben.

Turing Technology hält an dem Unternehmensgeist "Unbegrenzte Innovation, Streben nach Perfektion" fest und schafft ein neues Kapitel in der innovativen Anwendung von Graphen.

Graphenoxid ist das Oxid von Graphen mit einer bräunlich-gelben Farbe. Auf dem Markt sind übliche Produkte in Pulver-, Flocken- und Lösungsform erhältlich. Nach der Oxidation erhöht sich die Anzahl der sauerstoffhaltigen funktionellen Gruppen darauf, wodurch seine Eigenschaften aktiver als Graphen werden. Seine Eigenschaften können durch verschiedene Reaktionen mit sauerstoffhaltigen funktionellen Gruppen verbessert werden. Graphenoxidblätter sind das Produkt von Graphitpulver nach chemischer Oxidation und Exfoliation. Graphenoxid ist eine einzelne atomare Schicht, die jederzeit auf mehrere Mikrometer in lateraler Größe ausgedehnt werden kann. Daher überspannt seine Struktur die typischen Skalen der allgemeinen Chemie und Materialwissenschaft. Graphenoxid kann als eine unkonventionelle Art von Weichmaterial betrachtet werden, mit den Eigenschaften von Polymeren, Kolloiden, Filmen und amphiphilen Molekülen. Graphenoxid wird seit langem als hydrophile Substanz angesehen, da es sich in Wasser hervorragend dispergieren lässt. Relevante experimentelle Ergebnisse zeigen jedoch, dass Graphenoxid tatsächlich amphiphil ist, mit einer Eigenschaftsverteilung von hydrophil bis hydrophob von der Kante zur Mitte des Graphenblatts. Daher kann Graphenoxid wie ein Tensid an der Grenzfläche existieren und die Energie zwischen den Grenzflächen reduzieren. Seine Hydrophilie ist weithin anerkannt.

Nach der Oxidationsbehandlung behält Graphitoxid die Schichtstruktur von Graphit bei, aber viele sauerstoffhaltige funktionelle Gruppen werden auf jedes Graphenblatt in den Schichten eingeführt. Die Einführung dieser sauerstoffhaltigen funktionellen Gruppen macht die Struktur eines einzelnen Graphenblatts sehr komplex. Angesichts der Position von Graphenoxid im Bereich der Graphenmaterialien haben viele Wissenschaftler versucht, eine detaillierte und genaue Beschreibung der Struktur von Graphenoxid zu liefern, um die weitere Forschung an Graphenmaterialien zu erleichtern. Obwohl Methoden wie Computersimulation, Raman-Spektroskopie und Kernresonanzspektroskopie verwendet wurden, um seine Struktur zu analysieren, wurde die genaue Struktur von Graphenoxid aufgrund verschiedener Gründe noch nicht bestimmt (verschiedene Herstellungsmethoden, Unterschiede in den experimentellen Bedingungen und unterschiedliche Graphitquellen haben alle bestimmte Auswirkungen auf die Struktur von Graphenoxid). Das allgemein akzeptierte Strukturmodell besagt, dass Hydroxyl- und Epoxygruppen zufällig auf dem Graphenoxidblatt verteilt sind, während Carboxyl- und Carbonylgruppen an den Rändern des Blatts eingeführt werden. Jüngste theoretische Analysen haben gezeigt, dass die Oberflächenfunktionalgruppen von Graphenoxid nicht zufällig verteilt sind, sondern einen hohen Korrelationsgrad aufweisen.

Handwerkskunst

Graphenoxid wird im Allgemeinen durch Oxidation von Graphit mit starken Säuren erhalten. Es gibt drei Hauptmethoden zur Herstellung von Graphitoxid: die Brodie-Methode, die Staudenmaier-Methode und die Hummers-Methode. Unter ihnen hat die Hummers-Methode eine relativ bessere Aktualität im Herstellungsprozess und ist während der Herstellung sicherer, was sie derzeit zur am häufigsten verwendeten Methode macht. Sie verwendet Kaliumpermanganat in konzentrierter Schwefelsäure, um mit Graphitpulver durch Oxidation zu reagieren, was zu braunen Graphitflocken mit abgeleiteten Carbonsäuregruppen an den Rändern und hauptsächlich phenolischen Hydroxyl- und Epoxygruppen auf der Ebene führt. Diese Graphitflockenschichten können durch Ultraschallbehandlung oder starkes Rühren mit hohem Schergefälle in Graphenoxid exfoliert werden, wodurch eine stabile, hellbraun-gelbe Suspension von einlagigem Graphenoxid in Wasser entsteht. Aufgrund der starken Funktionalisierung des konjugierten Netzwerks weisen Graphenoxidflocken isolierende Eigenschaften auf. Eine Teilreduktion kann durch Reduktionsbehandlung erreicht werden, um chemisch modifizierte Graphenflocken zu erhalten. Obwohl das endgültige Graphenprodukt oder reduzierte Graphenoxid viele Defekte aufweist, was zu einer geringeren Leitfähigkeit als bei reinem Graphen führt, kann dieser Oxidations-Exfoliations-Reduktionsprozess unlösliches Graphitpulver effektiv in Wasser verarbeitbar machen und eine Möglichkeit zur Herstellung von reduziertem Graphenoxid bieten. Darüber hinaus ist der oben genannte Prozess aufgrund seines einfachen Prozesses und seiner Lösungsverarbeitbarkeit in industriellen Prozessen, die die Massenproduktion berücksichtigen, zu einem sehr attraktiven Prozess für die Herstellung von Graphen-bezogenen Materialien und Komponenten geworden. Bis heute sind immer wieder neue Methoden zur Herstellung von Graphenoxid aufgetaucht, die im Allgemeinen in zwei Kategorien unterteilt werden: Top-Down-Methoden und Bottom-Up-Methoden. Erstere beinhalten das Spalten von Flockengraphit und anderen Materialien zur Herstellung von Graphenoxid, dargestellt durch verbesserte Versionen der traditionellen drei Methoden, und umfassen auch Methoden wie das Spalten (Brechen) von Kohlenstoffnanoröhren. Letztere bezieht sich auf Synthesemethoden unter Verwendung verschiedener Kohlenstoffquellen, mit einer Vielzahl spezifischer Methoden.

Anwendung

Das Material hat ein breites Anwendungsspektrum. Graphenoxid ist eine neue Art von Kohlenstoffmaterial mit hervorragenden Eigenschaften, das sich durch eine hohe spezifische Oberfläche und reichlich vorhandene Oberflächenfunktionalgruppen auszeichnet. Graphenoxid-Verbundwerkstoffe, einschließlich Polymer-basierter Verbundwerkstoffe und anorganischer Verbundwerkstoffe, haben noch breitere Anwendungsbereiche. Daher ist die Oberflächenmodifizierung von Graphenoxid zu einem weiteren Forschungsschwerpunkt geworden. Das Shanghai Institute of Applied Physics, Chinese Academy of Sciences, fand heraus, dass die Anwendung von Graphenoxid in der PCR-Technologie die Spezifität, Empfindlichkeit und den Amplifikationsertrag der PCR signifikant verbessern kann. Es kann auch Primerdimere eliminieren, die während der Amplifikation gebildet werden, hat einen breiten Optimierungsbereich und ist weit verbreitet für DNA-Vorlagen verschiedener Konzentrationen und Komplexitäten geeignet. Im Vergleich zu anderen Kohlenstoffnanomaterialien, die bereits in der PCR-Technologie verwendet werden, hat Graphenoxid einen hervorragenderen Gesamteffekt auf die PCR-Optimierung.

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