Elektrokemijsko raslojavanje prirodnog grafita s ciljem dobivanja grafena

Grafen je materijal debljine jednog atoma sa sp2 povezanim ugljikovim atomima u dvodimenzionalni sloj. Ima odlična mehanička svojstva te visoku električnu i toplinsku vodljivost kod sobne temperature. Kemijski je stabilan te ima veliku teoretsku specifičnu površinu (2630 m2/g). Zbog navedenih svojstava, grafen je materijal koji se u proteklih nekoliko godina intenzivno proučava za razne primjene koje uključuju ultra-brze tranzistore, zaslone osjetljive na dodir, solarne ćelije, izuzetno čvrste materijale, detektore jako malih količina plinova, sekvencioniranje DNA, itd. Grafen se može sintetizirati na više načina, među kojima značajno mjesto zauzimaju kemijska i elektrokemijska sinteza uz grafit kao prekursor. Kemijska sinteza uključuje korištenje jakih oksidansa i odvija se pri visokoj temperaturi. U odnosu na nju elektrokemijska sinteza ima brojne prednosti kao što su jednostavna i jeftina izvedba pri atmosferskim uvjetima, kratak vremenski period trajanja eksperimenta te ekološka prihvatljivost ukoliko se koriste vodeni elektroliti. Elektrokemijske metode uključuju primjenu anodne ili katodne polarizacije što uzrokuje interkalaciju, strukturnu ekspanziju i eksfolijaciju grafita pri čemu se dobivaju grafenski listovi. Idealni postupak trebao bi dati monoslojevit produkt visoke električne provodnosti, a uz to bi trebalo osigurati uvjete pri kojima će se postići visoki stupanj stabilnosti monosloja, što olakšava njegovu daljnju obradu. U ovom radu provedena je elektrokemijska metoda sinteze grafena korištenjem ljuskastog tj. prirodnog grafita kao radne elektrode. Kao elektrolit korištena je 0.1 mol dm- 3 otopina natrijevog dodecilbenzensulfonata. Polarizacijom grafita u području pozitivnih potencijala dolazi do interkalacije dodecilbenzensulfonata u strukturu grafita, a primjenom negativnih potencijala dolazi do raslojavanja grafita pri čemu nastaje grafenska struktura. Dobiveni produkt okarakteriziran je korištenjem cikličke voltamentrije, UV-Vis spektroskopije, FTIR spektroskopije, skenirajuće elektronske mikroskopije, termogravimetrijske analize i mikroskopije atomskih sila. U ovom radu je također ispitan utjecaj pH otopine elektrolita na postupak elektrokemijske interkalacije i eksfolijacije grafita. U tu svrhu dodavan je natrijev hidroksid do vrijednosti pH=9.