کنترل ترابرد یونی در الیاف اکسید گرافنی با استفاده از اندازة صفحات ‏

قنبری, حمیدرضا; اسفندیار, علی; خانصنمی, مهران

doi:10.47176/ijpr.21.1.61071

کنترل ترابرد یونی در الیاف اکسید گرافنی با استفاده از اندازة صفحات ‏

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

حمیدرضا قنبری

علی اسفندیار

مهران خانصنمی

دانشکدة فیزیک، دانشگاه صنعتی شریف، تهران ‏

https://doi.org/10.47176/ijpr.21.1.61071

چکیده

در این پژوهش الیاف اکسید گرافن به عنوان یک غشای جدید با قابلیت گزینش‌پذیری انتخابی یونی معرفی می‌شوند. فیبرهای اکسید گرافن مانند ‏دیگر غشاهای ماکروساختار همواره با حفره‌ها و نواقصی همراه هستند که برای حل این نقطه ضعف، ترکیبی 50 درصدی از تعلیق اکسید ‏گرافن از صفحات کوچک با میانگین ابعادی نیم میکرومتر مربع و صفحات بزرگ با ناحیه‌ای به بزرگی بیش از 10 میکرومتر مربع مورد استفاده قرار ‏گرفت. نتایج میکروسکوپ الکترونی روبشی و همچنین مقدار جریان یونی عبوری، نشان داد که استفاده از صفحات کوچک به عنوان پر کننده ‏فضاهای خالی موجب افزایش پکیدگی فیبر اکسید گرافن و همچنین کاهش حفره‌ها و نواقص آن می‌شود. در ادامه مشخص شد که جریان یونی از ‏درون الیاف ساخته شده از ترکیب صفحات بزرگ و کوچک اکسید گرافن با نسبت بیشتری کنترل می‌شود که برتری نسبت به الیاف ساخته شده ‏از صفحات بزرگ برای گزینش‌پذیری یونی است. در نهایت مقیاس‌پذیری الیاف اکسید گرافن مورد ارزیابی قرار گرفت که مشخص شد با افزایش ‏تعداد و طول فیبرهای کم نقص، جریان یونی به صورت خطی افزایش می‌یابد.

کلیدواژه‌ها

فیبر اکسید گرافن

اندازة صفحات

جداسازی یونی

کانال‌های یونی

عنوان مقاله English

Tuning of ionic transport through graphene oxide fibers by sheets size ‎

نویسندگان English

H Ghanbari

A Esfandiar

M Khansanami

Physics Department, Sharif University of Technology, Tehran, Iran ‎

چکیده English

In this study, graphene oxide fibers are introduced as new graphene oxide (GO) membranes with the ‎capability of ion selectivity‏.‏‎ Graphene oxide fibers, like other macro structured membranes, are always ‎associated with cavities and defects. To solve this problem, a 50% combination of graphene oxide ‎suspension including small sheets with an average size of ~ 0.5 µm² and large sheets with an area of more ‎than 10 µm² was used. According to the morphological results of scanning electron microscopy, as well as ‎the amount of ionic transport through the fiber, reduction of cavities and its defects were confirmed. ‎Moreover, it was found that ionic current through fibers consist of large and small GO sheets is more ‎controllable. This leads to more ionic selectivity via tunable swelling. Finally, the scalability of graphene ‎oxide fibers investigated and found that increasing number and length of the fibers increases the ionic ‎current as linear trend‎.

کلیدواژه‌ها English

graphene oxide fibers

sheet size

ionic sieving

ion channels

H Li, Z Song, X Zhang, Y Huang, S Li, Y Mao, M Yu, Science 342, 6154 (2013) 95.‎

‎Q Yang, Y Su, C Chi, C T Cherian, K Huang, and V G Kravets, F Guinea, Nat. Mater. 16, 12 (2017) 1198.‎

B Mi, Science 343, 6172 (2014) 740.‎

‎P Sun, F Zheng, M Zhu, K Wang, M Zhong, and D Wu, H Zhu, Sci. Rep. 4 (2014) 5528.‎

‎R K Joshi, P Carbone, F C Wang, V G Kravets, Y Su, I V Grigorieva, H A Wu, A K Geim, and R R Nair, ‎Science 343, 6172 (2014) 752.‎

‎J Abraham, K S Vasu, C D Williams, K Gopinadhan, Y Su, C T Cherian, and P Carbone, Nat. Nanotechnol. ‎‎12, 6 (2017) 546.‎

‎Q Zhang, Y Li, Y Feng, and W Feng, Electrochimica Acta 90 (2013) 95.‎

L Chen, et al., Nature 550, 7676 (2017) 380.‎

‎H Huang, Z Song, N Wei, L Shi, Y Mao, Y Ying, and X Peng, Nat. Commun. 4 (2013) 2979.‎

‎S Hong, C Constans, M V Surmani Martins, Y C Seow, J A Guevara Carri_o, and S Garaj, Nano Lett. 17, ‎‎2 (2017) 728.‎

‎A Akbari, P Sheath, S T Martin, D B Shinde, M Shaibani, P C Banerjee, and M Majumder, Nat. Commun. ‎‎7 (2016) 10891.‎

‎T Huang, B Zheng, L Kou, Ka Gopalsamy, Z Xu, C Gao, and Z Wei, RSC Adv., 3 (2013) 23957. ‎

‎R Jalili, S H Aboutalebi, D Esrafilzadeh, R L Shepherd, J Chen, S Aminorroaya-Yamini, and G G Wallace, ‎Adv. Funct. Mater. 23, 43 (2013) 5345.‎