アミン鎖の長さが変化するアミン官能化グラフェン酸化物膜の合成、特性評価、および表面濡れ性特性

酸化グラフェンの表面官能化（GO）さまざまな鎖長のアルキルアミンを使用した重要なグラフェン前駆体で、それに続く熱処理が続くと、超疎水性表面が形成されました。疎水性長鎖アルキル基と親水性アミン基で構成されるアルキルアミンは、2種類の反応を介してGO表面に対して化学的に反応しました。（i）GOのアミン基とカルボン酸部位の間の環境反応、および（II）GO表面上のアミンおよびエポキシ基の間の求核置換反応。フーリエ変換赤外線分光法（FT-IR）、核磁気共鳴（（1）H NMR）、および熱重量分析（TGA）を使用して、アルキルアミンの成功したグラフトが確認されました。アルキルアミン修飾GO表面は粗さの増加を示し、この効果はアミン鎖の長さの増加とともにより顕著になりました。水接触角の測定により、グラフェンの疎水性性が移植されたアルキルアミンの鎖長に依存していることが明らかになり、この事実は表面エネルギー値の減少に裏付けられている可能性があります。我々の結果は、超疎水性グラフェン膜がヘキサデシルアミンおよびオクタデシルアミングラフトGOフィルムの熱処理によって生成される可能性があることを示しています。これらの結果は、グラフェンベースの生体材料、医療機器、構造複合材料、電子機器、および再生可能エネルギー装置の設計と製造に貴重なガイダンスを提供します。

Surface functionalization of graphene oxide (GO) an important graphene precursor using alkylamines of varying chain lengths followed by thermal treatment resulted in the formation of superhydrophobic surfaces. Alkylamines consisting of hydrophobic long chain alkyl groups and hydrophilic amine groups were chemically reacted to the GO surface via two types of reactions viz. (i) amidation reaction between amine groups and carboxylic acid sites of GO and (ii) nucleophilic substitution reactions between amine and epoxy groups on GO surface. Successful grafting of alkylamines was confirmed using Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR), nuclear magnetic resonance ((1)H NMR), and thermogravimetric analysis (TGA). Alkylamine-modified GO surfaces showed enhanced roughness, and this effect was more pronounced with increasing amine chain length. Water contact angle measurements revealed that the hydrophobic nature of graphene depended on the chain length of the grafted alkylamines, and this fact may be corroborated to the decrease in the surface energy values. Our results indicate that superhydrophobic graphene films can be produced by thermal treatment of hexadecylamine- and octadecylamine-grafted GO films. These results will provide valuable guidance for the design and manufacture of graphene-based biomaterials, medical instruments, structural composites, electronics, and renewable energy devices.