نوع مقاله : مقاله پژوهشی
نویسندگان
دانشکدة فیزیک، دانشگاه صنعتی شریف، تهران
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
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.
- Z Xu and C Gao, ACS Nano 5, 4 (2011) 2908.
- R Jalili, S H Aboutalebi, D Esrafilzadeh, K Konstantinov, J M Razal, S E Moulton, and G G Wallace, Materials Horizons 1, 1 (2014) 87.
- H Ghanbari, A Esfandiar, Carbon 165 (2020) 267.
- H Park, K H Lee, Y B Kim, S B Ambade, S H Noh, W Eom, J Y Hwang, W J Lee, J Huang, and T H Han, Science advances 4 (2018) 11.
)