酸化黒鉛

酸化黒鉛（さんかこくえん、英: Graphite oxide）は、炭素、酸素、水素を様々な比率で含む化合物で、余分な金属を分解するために黒鉛を強力な酸化剤と酸で処理することによって得られる。最大に酸化されたバルク生成物は、C:O比が2.1～2.9の黄色固体で、黒鉛の層構造を保持しているが、はるかに大きく不規則な間隔を持つ[2]。

1998年に提案された官能基を持つ構造[1]。A：エポキシ橋、B：水酸基、C：対になったカルボキシル基。

応用事例

光学的非線形性

非線形光学材料は、超高速フォトニクスやオプトエレクトロニクスにとって非常に重要である。近年、酸化グラフェン（GO）の巨大な光学非線形性が、多くの応用に有用であることが証明されている[3]。

グラフェン製造

酸化黒鉛は、グラフェンの大規模生産と操作のための可能な経路として注目を集めている[4][5]。

水の浄化

酸化黒鉛は、1960年代から逆浸透膜を使った水の脱塩のために研究されてきた[6]。

フレキシブル充電池電極

酸化黒鉛は、室温リチウムイオン[7]およびナトリウムイオン電池[8]用の柔軟な自立型電池負極材料として実証されている。

参考資料
  1. He, H.; Klinowski, J.; Forster, M.; Lerf, A. (1998). “A new structural model for graphite oxide”. Chemical Physics Letters 287 (1): 53. Bibcode: 1998CPL...287...53H. doi:10.1016/S0009-2614(98)00144-4.
  2. Sadri, Rad (2017). “Experimental study on thermo-physical and rheological properties of stable and green reduced graphene oxide nanofluids: Hydrothermal assisted technique”. Journal of Dispersion Science and Technology 38 (9): 1302–1310. doi:10.1080/01932691.2016.1234387. https://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1080/01932691.2016.1234387.
  3. Liu, Zhibo; Wang, Yan; Zhang, Xiaoliang; Xu, Yanfei; Chen, Yongsheng; Tian, Jianguo (2009-01-12). “Nonlinear optical properties of graphene oxide in nanosecond and picosecond regimes”. Applied Physics Letters 94 (2). doi:10.1063/1.3068498. ISSN 0003-6951. https://doi.org/10.1063/1.3068498.
  4. Voiry, D.; Yang, J.; Kupferberg, J.; Fullon, R.; Lee, C.; Jeong, H. Y.; Shin, H. S.; Chhowalla, M. (2016-09-23). “High-quality graphene via microwave reduction of solution-exfoliated graphene oxide” (英語). Science 353 (6306): 1413–1416. doi:10.1126/science.aah3398. ISSN 0036-8075. https://www.sciencemag.org/lookup/doi/10.1126/science.aah3398.
  5. “Boehm’s 1961 isolation of graphene | Graphene Times”. web.archive.org (2010年10月8日). 2023年7月28日閲覧。
  6. E.S.Bober (1970). “Final report on reverse osmosis membranes containing graphitic oxide”. U.S. Dept. Of the Interior: 116 pages.
  7. https://newatlas.com/author/ben-coxworth+(2012年8月28日).+“Graphene paper anodes pave way for faster charging Li-ion batteries” (英語). New Atlas. 2023年7月28日閲覧。
  8. University, Kansas State. “Research aims to improve rechargeable batteries by focusing on graphene oxide paper” (英語). phys.org. 2023年7月28日閲覧。
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