Grafen oksit dispersiyonlarının kararlılık özelliklerinin incelenmesine yönelik bir deney tasarımı uygulaması

Abstract

Bu çalışmada Hummers yöntemi kullanılarak grafit ve kömürün oksidasyonu yoluyla sentezlenen grafen oksitlerin karakterizasyonu gerçekleştirilmiştir. Daha sonra; grafitten ve kömürden elde edilen grafen oksitlerin deiyonize su ile dipersiyonları oluşturulmuş performansları tam faktöriyel deney tasarımı yöntemi ile istatistiki olarak analiz edilmiştir. Kömürden sentezlenen grafen oksitin karakterizasyonu Raman spektroskopisi ve Atomik kuvvet mikroskobu (AFM) ile yapılmıştır. AFM analizinde kömürden elde edilen grafen oksitin ortalama yüzey pürüzlülüğü 17.68 nm olarak belirlenirken, grafitten elde edilen grafen oksitin ortalama yüzey pürüzlülüğü 12.90 nm olarak belirlenmiştir. Raman ve AFM analizleri kömür ile grafen oksit sentezinin başarılı olduğunu göstermiştir. Kömür kaynaklı grafen oksit dispersiyonları grafit kaynaklı grafen oksit dispersiyonlarına göre, parçacık boyutunda %14,95 ve iletkenlikte %693,98 daha yüksek bir değere; zeta potansiyelinde %17,91; termal iletkenlikte %0,15 ve viskozitede ise %1,27'lik daha düşük bir değere sahiptir. İletkenlikteki iyileşme oranı kararlı dispersiyonların hazırlanmasında grafit yerine kömür kullanabileceğini göstermiştir. Belirlenen yüksek iletkenlik, kömür kaynaklı kararlı dispersiyonların iletken mürekkep uygulamaları için kullanışlı olduğunu göstermiştir.

In this study, the characterization of graphene oxides synthesized by oxidation of graphite and coal by Hummers method was performed. Afterwards; graphene oxide obtained from graphite and coal oxidation dispersions was prepared and water-induced performances were analyzed statistically by the full factorial experimental design method. The characterization of graphene oxide synthesized from coal was performed by Raman spectroscopy and Atomic force microscopy (AFM). In the AFM analysis, the average surface roughness of graphene oxide obtained from coal was determined as 17.68 nm, while the average surface roughness of graphene oxide from graphite was determined as 12.90 nm. Raman and AFM analysis showed that graphene oxide from the coal were successful synthesized. According to the graphite-induced graphene oxide dispersions, the coal-induced graphene oxide dispersions has a higher value of 14.95% in particle size; 693.98 % in conductivity; but also has a lower value of 17.91% in the zeta potential; 0.15% in thermal conductivity and 1.27% in viscosity. The rate of improvement in conductivity showed that it could use coal instead of graphite in the preparation of stable dispersions. The determined high conductivity showed that stable dispersions from coal were useful for conductive ink applications.