Simple fabrication of a powdered Ge-reduced graphene oxide (Ge-rGO) composite via spray pyrolysis and reduction is introduced herein. Successful incorporation of the rGO nanosheets with Ge hindered the aggregation of Ge and conferred enhanced structural stability to the composite by alleviating the mechanical stress associated with drastic volume changes during repeated cycling. The Li-ion storage performance of Ge-rGO was compared with that of powdered Ge metal. The reversible discharge capacity of Ge-rGO at the $200^{th}$ cycle was $748mA\;h\;g^{-1}$ at a current density of $1.0A\;g^{-1}$ and Ge-rGO showed a capacity of $375mA\;h\;g^{-1}$ even at a high current density of $5.0A\;g^{-1}$. The excellent performance of Ge-rGO is attributed to the structural robustness, enhanced electrical conductivity, and formation of open channels between the rGO nanosheets, which facilitated electrolyte penetration for improved Li-ion diffusion.
Hydrogen is eco-friendly alternative energy source and the photoelectrochemical water splitting is believed to be one of the promising methods for hydrogen production. Many researchers have studied several potential photocatalysts to increase the photoelectochemical performance efficiency for hydrogen conversion. In this study, the GO (graphene oxide) was prepared by Tour's method and was dispersed in precursor solutions of $WO_3$ and $BiVO_4$. Those precursor solutions were spin-coated on FTO glass and several photocatalyst thin films of $WO_3$, $BiVO_4$ and $WO_3/BiVO_4$ were prepared by calcination. The morphologies of prepared photocatalyst thin films were measured by scanning electron microscope. The photoelectrochemical performances of photocatalyst thin films with rGO (reduced graphene oxide) and without rGO were analyzed systematically.
In this study, poly(amic acid) was prepared via a polycondensation reaction of 3,3'-dihydroxybenzidine and pyromellitic dianhydride in an N-methyl-2-pyrrolidone solution; reduced graphene oxide/polybenzoxazole (r-GO/PBO) composite films, which significantly increased the electrical conductivity, were successfully fabricated. GO was prepared from graphite using Brodie's method. The GO was used as nanofillers for the preparation of r-GO/PBO composites through an in situ polymerization. The addition of 50 wt% GO led to a significant increase in the electrical conductivity of the composite films by more than sixteen orders of magnitude compared with that of pure PBO films as a result of the electrical percolation networks in the r-GO during the thermal treatment at various temperatures within the films.
In this study $TiO_2$/reduced graphene oxide ($TiO_2/rGO$) bipyramid with tunable nanostructure was fabricated by two-step solvothermal process and subsequent heat-treatment in air. The as-synthesized anatase $TiO_2$ nanocrystals possessed morphological bipyramid with exposed dominantly by (101) facets. Polyethylenimine was utilized during the combination of $TiO_2$ and graphene oxide (GO) to tune the surface charge, hindering the restack of graphene during solvothermal process and resulting in 1 to 5 layers of rGO wrapped on $TiO_2$ surface. After a further calcination, a portion of carbon quantum dots (CQDs) with a diameter about 2 nm were produced owing to the oxidizing and cutting of rGO on $TiO_2$. The as-prepared $TiO_2/rGO$ hybrid showed a highly photocatalytic activity, which is about 3.2 and 7.7 times enhancement for photodegradation of methyl orange with compared to pure $TiO_2$ and P25, respectively. We assume that the improvement of photocatalysis is attributed to the chemical bonding between rGO/CQDs and $TiO_2$ that accelerates photogenerated electron-hole pair separation, as well as enhances light harvest.
An, Jung-Chul;Lee, Eun Jung;Yoon, So-Young;Lee, Seong-Young;Kim, Yong-Jung
Carbon letters
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제26권
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pp.81-87
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2018
Morphological differences in multi-layered graphene flakes or graphene nanoplatelets prepared by oxidative (rGO-NP, reduced graphene oxide-nanoplatelets) and non-oxidative (GIC-NP, graphite intercalation compound-nanoplatelets) routes were investigated with various analytical methods. Both types of NPs have similar specific surface areas but very different structural differences. Therefore, this study proposes an effective and simple method to identify structural differences in graphene-like allotropes. The adsorptive potential peaks of rGO-NP attained by the density functional theory method were found to be more scattered over the basal and non-basal regions than those of GIC-NP. Raman spectra and high resolution TEM images showed more distinctive crystallographic defects in the rGO-NP than in the GIC-NP. Because the R-ratio values of the edge and basal plane of the sample were maintained and relatively similar in the rGO-NP (0.944 for edge & 1.026 for basal), the discrepancy between those values in the GIC-NP were found to be much greater (0.918 for edge & 0.164 for basal). The electrical conductivity results showed a remarkable gap between the rGO-NP and GIC-NP attributed to their inherent morphological and crystallographic properties.
Today, graphene loaded textiles are being considered promising smart clothing due to their high conductivity. In this study, we reported reduced graphene oxide(r-GO) deposited pure cotton fabrics fabricated with a colloidal solution of graphene(GO), using a one-step aerosol spray pyrolysis(ASP) process and their potential application on smart textiles. The ASP process is advantageous in that it is easily implementable and can be applied for continuous processing. Moreover, this process has never been applied to deposit r-GO on pure cotton fabric. The field emission-scanning microscopy (FE-SEM) observation, Fourier transform-infrared(FT-IR) analysis, Raman spectroscopy, X-ray diffraction(XRD) analysis, and ultraviolet transmittance(UVT) were used to evaluate material properties of the r-GO colloids. The resistance was also measured to evaluate the electrical conductivity of the specimens. The results revealed that the r-GO was successfully deposed on specimens, and the specimen with the highest electrical conductivity demonstrated an electrical resistance value of 2.27 kΩ/sq. Taken together, the results revealed that the ASP method demonstrated a high potential for effective deposition of r-GO on cotton fabric specimens and is a prospect for the development of conductive cotton-based smart clothing. Therefore, this study is also meaningful in that the ASP process can be newly applied by depositing r-GO on the pure cotton fabric.
To formulate folate receptor (FR)-specific graphene-based electrochemical electrodes, a folic acid (FA) derivative attached with two pyrene molecules on the glutamate tail of FA was synthesized. The resulting pyrene-functionalized FA (FA-Py) presented the spontaneous noncovalent binding on chemically reduced graphene oxides (rGO) through an ${\pi}-{\pi}$ interaction. Ultrathin morphology, high water-resistance, and preservation of intact FR-specific pteroates from the rGO/FA-Py assembly allow this assembly to be exploited as robust and FR-specific electrochemical electrode materials. The limits of detecting rGO/FA-Py modified electrodes were found to be as low as 3.07 nM in FR concentrations in cyclic voltammetry analysis.
The reduced graphene oxide(rGO)/aluminum phosphate($AlPO_4$)-coated $LiMn_{1.5}Ni_{0.5}O_4$ (LMNO) cathode material has been developed by hydroxide precursor method for LMNO and by a facile solution based process for the coating with GO/$AlPO_4$ on the surface of LMNO, followed by annealing process. The amount of $AlPO_4$ has been varied from 0.5 wt % to 1.0 wt %, while the amount of rGO is maintained at 1.0 wt %. The samples have been characterized by X-ray diffraction, scanning electron microscopy, and high-resolution transmission electron microscopy. The rGO/$AlPO_4$-coated LMNO electrodes exhibit better cyclic performance compared to that of pristine LMNO electrode. Specifically, rGO(1%)/$AlPO_4$(0.5%)- and rGO(1%)/$AlPO_4$(1%)-coated electrodes deliver a discharge capacity of, respectively, $123mAhg^{-1}$ and $122mAhg^{-1}$ at C/6 rate, with a capacity retention of, respectively, 96% and 98% at 100 cycles. Furthermore, the surface-modified LMNO electrodes demonstrate higher-rate capability. The rGO(1%)/$AlPO_4$(0.5%)-coated LMNO electrode shows the highest rate performance demonstrating a capacity retention of 91% at 10 C rate. The enhanced electrochemical performance can be attributed to (1) the suppression of the direct contact of electrode surface with the electrolyte, resulting in side reactions with the electrolyte due to the high cut-off voltage, and (2) smaller surface resistance and charge transfer resistance, which is confirmed by total polarization resistance and electrochemical impedance spectroscopy.
Tarif Ahmed;Jin Sun Cha;Chan-gyu Park;Ho Kyong Shon;Dong Suk Han;Hyunwoong Park
Journal of Electrochemical Science and Technology
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제14권3호
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pp.222-230
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2023
Capacitive deionization of saline water is one of the most promising water purification technologies due to its high energy efficiency and cost-effectiveness. This study synthesizes porous carbon composites composed of reduced graphene oxide (rGO) and activated carbon (AC) with various rGO/AC ratios using a facile chemical method. Surface characterization of the rGO/AC composites shows a successful chemical reduction of GO to rGO and incorporation of AC into rGO. The optimized rGO/AC composite electrode exhibits a specific capacitance of ~243 F g-1 in a 1 M NaCl solution. The galvanostatic charging-discharging test shows excellent reversible cycles, with a slight shortening in the cycle time from the ~260th to the 530th cycle. Various monovalent sodium salts (NaF, NaCl, NaBr, and NaI) and chloride salts (LiCl, NaCl, KCl, and CsCl) are deionized with the rGO/AC electrode pairs at a cell voltage of 1.3 V. Among them, NaI shows the highest specific adsorption capacity of ~22.2 mg g-1. Detailed surface characterization and electrochemical analyses are conducted.
Graphene oxide (GO) has been of particular interest because it provides unique properties due to its high surface area, chemical functionality and ease of mass production. GO is produced by chemical exfoliation of graphite and is decorated with oxygen-containing groups such as phenol hydroxyl, epoxide groups and ionizable carboxylic acid groups. Due to the presence of those functional groups, GO can be utilized as a novel platform for hybrid nanocomposites in chemical synthetic approaches. In this work, GO-$SnO_2$ nanocomposites have been prepared through the spontaneous formation of molecular hybrids. When $SnO_2$ precursor solution and GO suspension were simply mixed, $Sn^{2+}$ was spontaneously formed into $SnO_2$ nanoparticles upon the deoxygenation of GO. Through further chemical reduction by adding hydrazine, reduced GO-$SnO_2$ hybrid was finally created. Our investigation for the electrocapacitive properties of hybrid electrode showed the enhanced performance (389 F/g), compared with rGO-only electrode (241 F/g). Our approach offers a scalable, robust synthetic route to prepare graphene-based nanocomposites for supercapacitor electrode via spontaneous hybridization.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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