Формування та характеризація пористого анодованого оксиду алюмінію, синтезованого електрохімічно у присутності окисленого графену

Abstract

Мета дослідження – встановлення впливу добавки вуглецевого нанорозмірного модифікатора оксиду графену на формування пористої анодної плівки під час електрохімічного окислення у щавлевому електроліті. UV-VIS спектри суспензії оксиду графену отримували, використовуючи спектрофотометр, встановлення термогравіметричних характеристик проводили за допомогою термоаналізатора, встановлення порових характеристик окисленого оксиду алюмінію проводили методом низькотемпературної сорбції-десорбції азоту, морфологію і структуру та склад поверхні встановлювали з використанням електронного мікроскопа. Показана можливість використання нанорозмірних вуглецевих матеріалів в електрохімічних електролітах під час анодування алюмінію. Отримані електронні мікрофотографії анодованих плівок вказують на вплив введеного вуглецевого модифікатора (оксиду графену) на морфологію отримуваного оксиду. Результатом процесу є формування структурної сотової плівки анодованого оксиду з порами меншого розміру, в порівнянні з синтезом у аналогічному електроліті без модифікатора. Показано, що введення оксиду графену (0,25%) у щавлевокислий електроліт (0,3М) впливає на стабільність процесу анодування, визначена питома поверхня зразка анодованого алюмінію синтезованого з оксидом графену і становить 35,5 м3/г, що у три рази більше ніж без вуглецевого модифікатора. Згідно сорбційно-порових досліджень, констатується, що наявність нанорозмірного оксиду графену у електроліті, призводить до зменшення радіусу пор АОА і становить 22 нм, при цьому зростає загальний об’єм мікропор. Отриманні результати дозволяють зробити висновок про перспективність використання модифікатора оксиду графену для отримання матриць анодованого оксиду алюмінію. В подальшому дані матриці можуть бути використані для розділення розчинів та газів. Введення оксиду графену у щавлевий електроліт впливає на формування пористого анодованого оксиду алюмінію, показана можливість регулювання процесу утворення пористої плівки завдяки оксиду графену в електроліті. Можливо корелювати час формування плівки анодного шару.

Цель исследования – установление влияния добавки углеродного наноразмерного модификатора оксида графена на формирование пористой пленки во время электрохимического окисления алюминия. UV-VIS спектры суспензии оксида графена получали, используя спектрофотометр, установление термогравиметрических характеристик анодированного оксида алюминия проводили с помощью термоанализатора, установление повехностных характеристик проводили методом низкотемпературной сорбции-десорбции азота, расчет поверхности – методом БЕТ, морфологию и структуру поверхности устанавливали с использованием электронного микроскопа. Показана возможность использования углеродных материалов в электрохимических электролитах в процессах анодирования алюминия. Полученные электронные микрофотографии анодированных пленок указывают на влияние введенного углеродного модификатора (оксида графена) в электролит на морфологию получаемого оксида. Результатом процесса является формирование структурной сотовой пленки анодированного оксида с меньшими размерными характеристиками по сравнению с синтезом в аналогичном электролите без модификатора. Показано, что введение оксида графена (0,25%) в щавелевокислый электролит (0,3М) влияет на стабильность проведения процесса анодирования, определена удельная поверхность образца анодированного алюминия, синтезированного с оксидом графена и составляет 35,5 м3/г, что в три раза больше чем без углеродного модификатора. Согласно сорбционно-поровых исследований, констатируется, что наличие наноразмерного оксида графена в электролите, приводит формированию пор с меньшим радиусом АОА и составляет 22 нм, при этом возрастает общий объем микропор. Полученные результаты позволяют сделать вывод о перспективности использования модификатора оксида графена для получения матриц анодированного оксида алюминия. В дальнейшем данные матрицы могут быть использованы для разделения растворов и газов. Введение оксида графена в электролит и в структуру пористого анодированного оксида алюминия показана возможность регулировать пористые пленки.

Studying the effect of addition of carbon nanosized modifier graphene oxide on the formation of a porous film during the electrochemical oxidation of aluminum. UV-VIS spectra of graphene oxide suspension were obtained using a spectrophotometer, the thermogravimetric characteristics of anodized alumina were determined using a thermal analyzer, the surface characteristics were determined by the low-temperature nitrogen sorption-desorption method, the surface was calculated by the BET method, the morphology and ultrastructure of the surface were determined using electron microscope. The possibility of using carbon materials for the electrochemical oxidation of aluminum was shown. The obtained electron micrographs indicate the effect of the inserted carbon modifier (graphene oxide) on the morphology of resulting oxide. As a result of this process we observe the formation of the cellular surface of the aluminium oxide with smaller pores compared with sample after synthesis without the modifier. It was shown that the addition of graphene oxide (0.25%) in the oxalic acid (0,3М) electrolyte effects on the stability of the anodizing process, the specific surface area of the sample of anodized aluminum synthesized with graphene oxide is determined as 35.5 m3/g, and it is three times higher than sample without modifier. According to sorption studies, it could be noted that the presence of nanosized graphene oxide in oxalic acid electrolyte leads to the formation of honey-comb pores with a smaller radius (22 nm), while the total volume of micropores increases. The obtained results allow us to conclude that graphene oxide as modifier is promising material for the preparation of anodized aluminum oxide matrices. In the future, these matrices could be used in processes of solutions and gases separation. The addition of graphene oxide into the electrolyte changes structure of porous anodized aluminum oxide and has shown the possibility of controlling the porosity of films.