סינתזה וFunctionalization של חומרים ננו-גרפן 3D: הרכבות מאקרו Aerogels גראפן וגראפן

Patrick G. Campbell; Marcus A. Worsley; Anna M. Hiszpanski; Theodore F. Baumann; Juergen Biener

doi:10.3791/53235

A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.

Summary

This video method describes the synthesis of high surface area, monolithic 3D graphene-based materials derived from polymer precursors as well as single layer graphene oxide.

Abstract

מאמצים להרכיב גרפן למבנים מונוליטי תלת-ממדיים כבר הקשו על ידי העלות הגבוהה וprocessability העני של גרפן. בנוסף, רוב דיווחו מכלולי גרפן מוחזקים יחד דרך אינטראקציות פיזיות (למשל, כוחות אן דר ואלס) ולא קשרים כימיים, המגבילים את החוזק המכני שלהם ומוליכות. פרטי שיטת וידאו זה לאחרונה פיתחו אסטרטגיות לפברק, חומרי תפזורת המוני הפקה מבוססת גרפן נגזרים משני קצף פולימר או תחמוצת גרפן שכבה אחת. חומרים אלה כוללים בעיקר יריעות גרפן פרט מחוברות דרך linkers פחמן קשור קוולנטית. הם שומרים על התכונות החיוביות של גרפן כגון שטח פנים גבוה ומוליכות חשמלית ותרמית גבוהות, בשילוב עם מורפולוגיה מתכונן נקבובית וחוזק מכאני יוצא דופן וגמישות. שיטה סינתטית גמישה זה יכול להתארך עד הייצור של ננו-צינורות פולימר / פחמן (CNT)פולימר ד / תחמוצת גרפן (GO) חומרים מרוכבים. יתר על כן, functionalization פוסט-סינתטית נוספת עם anthraquinone מתואר, המאפשרת עלייה דרמטית בביצועי אחסון מטען ביישומי supercapacitor.

Introduction

מאז הבידוד של גראפן בשנת 2004, עניין ¹ ברתימת התכונות הייחודיות שלה הוביל למאמץ אינטנסיבי מופנה כלפי גרפן הרכבה למבנים תלת-ממדיים, מונוליטי ששומרים על המאפיינים של יריעות גרפן פרט. ^2-5 מאמצים אלה כבר הקשו על ידי עובדה שגרפן עצמו הוא יקר וזמן רב כדי לייצר ונוטה לצבור בפתרון, אשר מגביל את יכולת ההרחבה של חומרים הבוסס על אבני בניין גרפן. בנוסף, מכלולי גרפן מורכבים בדרך כלל מאינטראקציות פיזיות cross-linking (למשל, כוחות ואן דר וקירות) בין יריעות גרפן פרט, שהם הרבה פחות מוליך ומכאני חזקים יותר מקישורים צולבים קשר כימיים. המעבדה הלאומית לורנס ליברמור הייתה מעורבת בפיתוח של חומרים חדשים נקבוביים, בצפיפות נמוכה פחמן מאז 1980. ⁶ כמה אסטרטגיות זוהו לפברק המוני produחומרי cible מבוסס גרפן מונוליטי בתפזורת משני קצף בעלות נמוכה המופק פולימר פחמן, הנקראים aerogels גרפן (גז), ^7, כמו גם על ידי cross-linking הישיר של תחמוצת גרפן גיליונות (GO), אשר נקראים מאקרו גרפן מכלולים (GMAs). ^8,9 חומרים בתפזורת אלה ultrahigh שטח יש מוליכות חשמלית ותרמית גבוהות, חוזק מכאני יוצא דופן וגמישות, ומורפולוגיות נקבוביות מתכונן. גז וGMAs מצאו שירות במספר רב של יישומים, כולל חומרי אלקטרודה בsupercapacitors וסוללות נטענות, זרז מתקדם תומך, adsorbents, בידוד תרמי, חיישנים, והתפלה. ¹⁰

הסינתזה של aerogels גרפן מתחילה בפילמור סול-ג'ל של תמיסה מימית של resorcinol ופורמלדהיד ליצור ג'לי אורגני מאוד צולב. ג'לי אלה נשטפים עם מים ואצטון, אז מיובשת באמצעות CO ₂ הסופר קריטי וpyrolyzed באניאווירת nert לתת aerogels פחמן עם שטח פנים נמוך יחסית ונפח נקבובית. aerogels פחמן מופעלים על ידי ההסרה מבוקרת של אטומי פחמן במצב חמצון קל (למשל, CO ₂₎ כדי ליצור חומר צולבים מורכב משני nanoplatelets פחמן וגרפיט אמורפי, עם שטח פנים גבוהים יותר ומורפולוגיה נקבובית פתוחה. ⁷ יתרון ייחודי של סינתזת סול-ג'ל היא שהגז יכול להיות מפוברק במגוון רחב של צורות, פסלים כוללים וסרטים דקים, בהתאם לצרכים של היישום. צינורות פחמן ¹¹ ו / או יריעות גרפן ¹² ניתן לשלב גז על ידי כולל תוספים אלה בפתרון המבשר סול-ג'ל. זה יוצר מבנים מורכבים שבו כתוסף הופך להיות חלק ממבנה רשת פחמן הראשוני. בנוסף, יכולה להיות פונקציונליות מסגרת GA לאחר גזה / הפעלה או באמצעות שינוי של פני השטח airgel או באמצעות התצהיר של חומרים,למשל זרז חלקיקים, על מבנה המסגרת. ¹³

מקרו-מכלולי גרפן (GMAs) הוכנו על ידי ישירות cross-linking תחמוצת גרפן מושעה (GO) גיליונות, ניצול פונקציונלי הכימי הטבוע בם. ⁹ גיליונות GO מכילים מגוון של קבוצות פונקציונליות, כולל epoxide וmoieties הידרוקסיד, שיכול לשמש כ אתרים המקשרים צולבים כימיים. כמו בהכנת GA, התאסף GMAs הם supercritically מיובש לשמר את הרשת הנקבובית, אז pyrolized להפחית את קישורי צלב הכימיים לגשרי פחמן מוליך המספקים תמיכה מבנית להרכבה. בשל גשרי פחמן קוולנטיים בין יריעות גרפן, יש לי GMAs מוליכות חשמליות וקשיחות מכאנית שסדרי גודל גבוה יותר ממכלולי גרפן נוצרו עם cross-linking הפיזי. בנוסף, יש לי GMAs אזורי משטח מתקרבים השווי התיאורטי של גיליון גרפן יחיד. לא תרמית פוסט-סינטטיreatment בטמפרטורות גבוהות (> 1,050 מעלות צלזיוס) יכול לשפר משמעותי את crystallinity של GMAs, מוביל מוליכות לאף גבוהות יותר וmoduli של יאנג, כמו גם התנגדות חמצון תרמית טוב יותר. טיפול כימי ¹⁴ פוסט-סינטטי של GMAs עם מולקולות אורגניות חיזור-פעיל כגון anthraquinone יכול לשפר את יכולת אחסון מטען ביישומי supercapacitor. ¹⁵

תכונות החומר מתכונן הגז וGMAs הן, בין שאר, תוצאה של תנאים סינטטיים שונים בזהירות כגון ריכוזים מגיב וזרז, זמן ריפוי וטמפרטורה, תנאי ייבוש, ותהליכי גזה / הפעלה. ¹⁶ פרוטוקול וידאו מפורט זה נועדה לפתור אי בהירויות בשיטות שפורסמו, ולהנחות את החוקרים מנסים לשחזר את החומרים ותנאים.

Protocol

1. Resorcinol פורמלדהיד (RF) הנגזר גראפן Aerogels

Na ₂ CO ₃ זרז airgel פחמן (11% מוצקים, CRF)
1. בבקבוקון נצנץ 40 מיליליטר, להוסיף מים ללא יונים (7.1 מיליליטר) לresorcinol (0.625 גרם, 5.68 mmol) ומערבבים במערבולת דקות 1. למחוץ חתיכות resorcinol גדולות לאבקה בעזרת מכתש ועלי לפני בנוסף מים. שים לב שהם לא יכולים להתמוסס לחלוטין עד לשלב הבא.
2. להוסיף 37% תמיסת פורמלדהיד (0.900 גרם, 11.4 mmol) לתרחיף resorcinol ומערבולת דקות 1.
3. להוסיף סודיום קרבונט (0.003 g, 0.028 mmol) לתערובת התגובה ומערבולת דקות 1.
4. מעבירים את התערובת לתבניות תגובת זכוכית שיכולה להיות אטום אוויר חזק (לדוגמא, שקופיות בקבוקון זכוכית או שמופרדות על ידי אטם סיליקון) המגדירות את הצורה של חלק המוצק וכתוצאה מכך.
5. מניחים את התבניות אטומות לתנור 80 מעלות צלזיוס ולרפא במשך 72 שעות.
6. לאחר הריפוי, להסיר את סולפסלי id מתבנית הזכוכית ולשטוף עם מים כדי להסיר חומרי שייר unreacted התחלה וזרז. בדרך כלל אנו מבצעים 3 x 12 שטיפות שעות עם DI הטרי H ₂ O. החומר מוכן לייבוש עכשיו.
חומצה אצטית זרז airgel פחמן (AARF) ¹⁷
1. בבקבוקון נצנץ 40 מיליליטר, להוסיף מים ללא יונים (15 מיליליטר) לresorcinol (12.3 גר ', 0.112 mol) ומערבבים במערבולת דקות 1. למחוץ חתיכות resorcinol גדולות לאבקה בעזרת מכתש ועלי לפני בנוסף מים. שים לב שהם לא יכולים להתמוסס לחלוטין עד לשלב הבא.
2. להוסיף 37% תמיסת פורמלדהיד (17.9 גר ', .224 mol) לתרחיף resorcinol ומערבולת דקות 1.
3. להוסיף חומצה אצטית קרחונית (0.44 גר ', 0.007 mol) לתערובת התגובה ומערבולת דקות 1.
4. מעבירים את התערובת לתבניות תגובת זכוכית שיכולה להיות אטום אוויר חזק (למשל, בקבוקון או שקופיות זכוכית שמופרדות על ידי אטם סיליקון), המגדירות את הצורה של resulting חלק מוצק.
5. מניחים את התבניות אטומות לתנור 80 מעלות צלזיוס ולרפא במשך 72 שעות.
6. לאחר הריפוי, להסיר את הפסלים מוצקים מתבנית הזכוכית ולשטוף עם מים כדי להסיר חומרי שייר unreacted התחלה וזרז. בדרך כלל אנו מבצעים 3 x 12 שטיפות שעות עם DI הטרי H ₂ O. החומר מוכן לייבוש עכשיו.
תוספות פחמן לפתרון המבשר RF (CNT, GO)
1. ננו-צינורות פחמן / ¹¹ RF מרוכבים
  1. להשעות ננו-צינורות פחמן חד-דופנות 1% WT במים ללא יונים ולפזר באופן יסודי באמצעות אמבטיה קולית (W כוח 90 קולי, תדירות 40 קילוהרץ).
  2. להוסיף resorcinol (1.235 גרם, 11.2 mmol), פורמלדהיד (1.791 גרם, 22.1 mmol), וזרז סודיום קרבונט (5.95 מ"ג, 0.056 mmol) 1.5 גרם של פיזור CNT.
  3. מעבירים את התערובת לתבניות תגובת זכוכית שיכולה להיות אטום אוויר חזק (לדוגמא, שקופיות בקבוקון זכוכית או שמופרדות על ידי אטם סיליקון), אשר definדואר הצורה של חלק המוצק וכתוצאה מכך.
  4. מניחים את התבניות אטומות לתנור 80 מעלות צלזיוס ולרפא במשך 72 שעות.
  5. לאחר הריפוי, להסיר את הפסלים מוצקים מתבנית הזכוכית ולשטוף עם מים כדי להסיר חומרי שייר unreacted התחלה וזרז. בדרך כלל לבצע 3 x 12 שטיפות שעות עם DI הטרי H ₂ O. החומר מוכן לייבוש עכשיו.
2. תחמוצת גרפן / RF מרוכבים ¹²
  1. להשעות תחמוצת גרפן 1 WT% (GO, 300-800 קוטר ננומטר) במים ללא יונים ולפזר באופן יסודי באמצעות אמבטיה קולית (W כוח 90 קולי, תדירות 40 קילוהרץ).
  2. להוסיף resorcinol (1.235 גרם, 11.2 mmol), פורמלדהיד (1.791 גרם, 22.1 mmol, פתרון 37%) וזרז סודיום קרבונט (5.95 מ"ג, 0.056 mmol) 1.5 גרם של פיזור GO.
  3. מעבירים את התערובת לתבניות תגובת זכוכית שיכולה להיות אטום אוויר חזק (למשל, בקבוקון או שקופיות זכוכית שמופרדות על ידי אטם סיליקון) המגדירות את הצורהוכתוצאה מכך חלק מוצק.
  4. מניחים את התבניות אטומות לתנור 80 מעלות צלזיוס ולרפא במשך 72 שעות.
  5. לאחר הריפוי, להסיר את הפסלים מוצקים מתבנית הזכוכית ולשטוף עם מים כדי להסיר חומרי שייר unreacted התחלה וזרז. בדרך כלל לבצע 3 x 12 שטיפות שעות עם DI הטרי H ₂ O. החומר מוכן לייבוש עכשיו.
ייבוש
1. סופר קריטי CO ₂
  1. הכן דגימות שטף לייבוש עם CO ₂ הסופר קריטי על ידי החלפת הממס O H ₂ עם אצטון. הסר מדגם מאמבט מים ומניח לאמבטיה המכילה אצטון הנקי. החלף עם אצטון הטרי עוד פעמים במרווחים של 12 שעות.
  2. עומס אצטון-החליף דגימות לתוך מנגנון ייבוש סופר קריטי, מלא באצטון ועם מחזור נוזל קירור ב12-15 מעלות צלזיוס.
  3. לאטום מייבש והחלפה עם CO ₂ נוזל סופר קריטי עד לא נמצא שרידי אצטון (o בהתאם 4-24 שעותגודל מדגם n, צפיפות, מורפולוגיה נקבובית, וכו ').
  4. לכבות CO ₂ אספקה ולהעלות את הטמפרטורה של נוזל קירור במחזור 55 מעלות צלזיוס, תוך שמירה על לחץ במייבש הסופר קריטי בין 1,200-1,600 psi (80-110 בר). החזק על 55 מעלות צלזיוס במשך שעה 1.
  5. לאט לפרוק CO ₂ (2-12 HR) תוך שמירה על הטמפרטורה של נוזל קירור במחזור על 55 מעלות צלזיוס. הסר דגימות.
2. ייבוש סביבה (Xerogel)
  1. הכן דגימות שטף לייבוש בתנאי סביבה על ידי החלפת הממס O H ₂ עם אצטון. הסר מדגם מאמבט מים ומניח לאמבטיה המכילה אצטון הנקי. החלף עם אצטון הטרי עוד פעמים במרווחים של 12 שעות.
  2. הנח דגימות-החליף אצטון על משטח נקי (לדוגמא, לחסום טפלון). כדי להאט את קצב האידוי ממס כדי למנוע פיצוח והתכווצות לא אחידה, לכסות את המדגם עם כוס הפוכה של נפח מספיק כדי לספק שפע של חימוםdspace.
  3. לאפשר ממס להתאדות ל( 24-72 שעות).
פִּחוּם
1. בצע גזה של קצף המיובש ב1,050 מעלות צלזיוס תחת N ₂ אווירה. רמפה מRT בשיעור של 5 מעלות צלזיוס / דקה, ולהחזיק ב1,050 מעלות צלזיוס במשך 3 שעות. שים לב שדק דגימות ייתכן שתצטרכנה להיות ממוקמות בין שני גיליונות נייר גרפיט (או טמפרטורה אחרת חומר יציב, בלתי-פעיל) עם משקל על גבי כדי למנוע סלסול ו" סתתים תפוחי אדמה. "
הפעלה
1. הפעל חלק קצף פחמן AARF (2 × 3 סנטימטרים סנטימטר × 4 מ"מ, 1.2 גרם) כדי ליצור nanographene 3D (3D-NG) תחת זורם CO ₂ (10 SCCM) ב 950 מעלות צלזיוס למשך 5 שעות. ⁷

2. הרכבות מאקרו גראפן גראפן אוקסיד נגזרות

NH ₄ OH זרז GO הרכבה
1. בבקבוקון נצנץ 40 מיליליטר, להוסיף מים ללא יונים (20 מיליליטר) לoxid גרפן שכבה אחת 400 מ"גדואר (GO, 300-800 קוטר ננומטר). ביסודיות לפזר באמצעות אמבטיה קולית (W כוח 90 קולי, תדירות 40 קילוהרץ) O / N.
2. להוסיף פתרון מרוכז NH ₄ OH (.211 מיליליטר להשעית GO ז).
3. העבר אותו לתבניות זכוכית שיכולה להיות אטום אטומה (למשל, בקבוקון זכוכית או שקופיות שמופרדות על ידי אטם סיליקון המגדיר את הצורה של חלק המוצק וכתוצאה מכך).
4. מניחים את התבניות אטומות לתנור 80 מעלות צלזיוס ולרפא במשך 72 שעות.
5. לאחר הריפוי, להסיר את הפסלים מוצקים מתבנית הזכוכית ולשטוף עם מים כדי להסיר חומרי שייר unreacted התחלה וזרז. בדרך כלל לבצע 3 x 12 שטיפות שעות עם DI הטרי H ₂ O. החומר מוכן לייבוש עכשיו.
ייבוש
1. סופר קריטי CO ₂
  1. הכן דגימות שטף לייבוש עם CO ₂ הסופר קריטי על ידי החלפת הממס O H ₂ עם אצטון. הסר מדגם מאמבט מים ומניח לשיתוף אמבטיהntaining אצטון הנקי. החלף עם אצטון הטרי עוד פעמים במרווחים של 12 שעות.
  2. עומס אצטון-החליף דגימות לתוך מנגנון ייבוש סופר קריטי, מלא באצטון ועם מחזור נוזל קירור ב12-15 מעלות צלזיוס.
  3. לאטום מייבש סופר קריטי וחילופים עם CO ₂ הנוזל עד לא נמצא שרידי אצטון (4-24 שעות בהתאם לגודל מדגם, צפיפות, מורפולוגיה נקבובית, וכו '). תמורה מלאה הוא הצביע על ידי הפסקת טיפות אצטון בשסתום הפליטה של מייבש הסופר קריטי.
  4. לכבות CO ₂ אספקה ולהעלות את הטמפרטורה של נוזל קירור במחזור 55 מעלות צלזיוס, תוך שמירה על לחץ במייבש הסופר קריטי בין 1,200-1,600 psi (80-110 בר). החזק על 55 מעלות צלזיוס במשך שעה 1.
  5. לאט לפרוק CO ₂ (2-12 HR) תוך שמירה על הטמפרטורה של נוזל קירור במחזור על 55 מעלות צלזיוס. הסר דגימות.
2. ייבוש הסביבה (xerogel)
  שימו לב שדק דגימות ייתכן שתצטרכנה להיות ממוקמות ביןשני גיליונות של טפלון (או חומר שאינו מקל אחר) עם משקל על גבי כדי למנוע סלסול ו" סתתים תפוחי אדמה. "
  1. הכן דגימות שטף לייבוש בתנאי סביבה על ידי החלפת הממס O H ₂ עם אצטון. הסר מדגם מאמבט מים ומניח לאמבטיה המכילה אצטון הנקי. החלף עם אצטון הטרי עוד פעמים במרווחים של 12 שעות.
  2. הנח דגימות-החליף אצטון על משטח נקי (לדוגמא, לחסום טפלון). כדי להאט את קצב האידוי ממס כדי למנוע התכווצות פיצוח ואחיד, לכסות את המדגם עם כוס הפוכה של נפח מספיק כדי לספק שפע של אמיץ.
  3. לאפשר ממס להתאדות ל( 24-72 שעות).
פִּחוּם
1. בצע גזה של קצף המיובש ב1,050 מעלות צלזיוס תחת N ₂ אווירה. רמפה מRT בשיעור של 5 מעלות צלזיוס / דקה, ולהחזיק ב1,050 מעלות צלזיוס במשך 3 שעות. שים לב שדק דגימות ייתכן שתהיינה הצורך להציב בetween שני גיליונות נייר גרפיט (או טמפרטורה אחרת חומר יציב, בלתי-פעיל) עם משקל על גבי כדי למנוע סלסול ו" סתתים תפוחי אדמה. "
2. לחשל תרמי לGMA גבישים מאוד. לבצע חישול תרמית נוסף של קצף מפוחמים בטמפרטורות של עד 2,500 מעלות צלזיוס תחת אווירה הוא. רמפה מRT בשיעור של 100 מעלות צלזיוס / דקה, ולהחזיק בטמפרטורה גבוהה עבור שעה 1.
functionalization פוסט-הגזה
1. ללא קוולנטיים functionalization anthraquinone (AQ-GMA)
  1. הכן פתרון 3 מ"מ של anthraquinone (א.ק.) בEtOH היבש. חום בבקבוקון אטום ב 75 מעלות צלזיוס כדי להבטיח פירוק מלא.
  2. להוסיף פתרון AQ חם למדגם GMA (~ 2 מיליליטר / מ"ג של מדגם). משרים בבקבוקון אטום לשעה 2 ב 75 מעלות צלזיוס.
  3. הסר פתרון AQ עודף מבקבוקון ולאפשר מדגם להתייבש על 75 מעלות CO / N (בקבוקון מכסה את).

תוצאות

האבולוציה של הרכב ומורפולוגיה חומר במהלך הייצור יכולה להיות במעקב בדרכים שונות, כוללים עקיפת רנטגן, ספקטרוסקופיית ראמאן וNMR, במיקרוסקופ אלקטרונים, וporosimetry. לדוגמא, בסינתזה, פירוליזה, ו- CO ₂ ההפעלה של גז, ההמרה בעקבות עקיפת רנטגן (XRD) (איור 1E). העדר השיא (002) ?...

Discussion

חשוב לציין כי הנהלים המתוארים כאן הם רק נציג. התאמות רבות אפשריות לחומרי מנגינה ליישום ספציפי. לדוגמא, משתנה ריכוזי חומר מוצאים, תוך שמירה מתמדת יחס / פורמלדהיד (RF) resorcinol, יכול להיות השפעה על צפיפות החומר הסופית. טעינת זרז יכולה לשנות מורפולוגיה נקבובית, כמו טעינה ג?...

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

This work was performed under the auspices of the U.S. Department of Energy by Lawrence Livermore National Laboratory under Contract DE-AC52-07NA27344. IM release LLNL-JRNL-667016.

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
Single Layer Graphene Oxide	Cheap Tubes	n/a	300-800 nm XY dimensions
single wall carbon nano tubes (SWCNTs)	Carbon Solutions	P2-SWNT
resorcinol	Aldrich	398047-500G
37% formaldehyde solution in water	Aldrich	252549
acetic acid	Aldrich	320099
ammonium hydroxide solution 28-30% NH₃ basis	Aldrich	320145
sodium carbonate	Aldrich	791768
anthraquinone	Aldrich	a90004
Polaron supercritical dryer	Electron Microscopy Sciences	EMS 3100	this is a representative model, any critical point dryer compatible with acetone should work

References

Novoselov, K. S., Geim, A. K., et al. Electric field effect in atomically thin carbon films. Science. 306 (5696), 666-669 (2004).
Geim, A. K., Novoselov, K. S. The rise of graphene. Nat Mater. 6 (3), 183-191 (2007).
Li, D., Kaner, R. B. Materials science. Graphene-based materials. Science. 320 (5880), 1170-1171 (2008).
Allen, M. J., Tung, V. C., Kaner, R. B. Honeycomb carbon: a review of graphene. Chem. Rev. 110 (1), 132-145 (2010).
Nardecchia, S., Carriazo, D., Ferrer, M. L., Gutiérrez, M. C., del Monte, ., F, Three dimensional macroporous architectures and aerogels built of carbon nanotubes and/or graphene: synthesis and applications. Chem. Soc. Rev.. 42 (2), 794-830 (2013).
Pekala, R. W. Organic aerogels from the polycondensation of resorcinol with formaldehyde. J. Mater. Sci. 24 (9), 3221-3227 (1989).
Biener, J., Dasgupta, S., et al. Macroscopic 3D nanographene with dynamically tunable bulk properties. Adv. Mater. 24 (37), 5083-5087 (2012).
Worsley, M. A., Olson, T. Y., et al. High Surface Area, sp 2-Cross-Linked Three-Dimensional Graphene Monoliths. J Phys. Chem. Lett. 2 (8), 921-925 (2011).
Worsley, M. A., Kucheyev, S. O., et al. Mechanically robust 3D graphene macroassembly with high surface area. Chem Commun. 48 (67), 8428-8430 (2012).
Biener, J., Stadermann, M., et al. Advanced carbon aerogels for energy applications. Energ. Environ. Sci. 4 (3), 656-667 (2011).
Worsley, M. A., Kucheyev, S. O., Satcher, J. H., Hamza, A. V., Baumann, T. F. Mechanically robust and electrically conductive carbon nanotube foams. Appl. Phys. Lett. 94 (7), 073115 (2009).
Worsley, M. A., Pauzauskie, P. J., Olson, T. Y., Biener, J., Satcher, J. H., Baumann, T. F. Synthesis of graphene aerogel with high electrical conductivity. J. Am. Chem. Soc. 132 (40), 14067-14069 (2010).
Fu, R., Baumann, T. F., Cronin, S., Dresselhaus, G., Dresselhaus, M. S., Satcher, J. H. Formation of Graphitic Structures in Cobalt- and Nickel-Doped Carbon Aerogels. Langmuir. 21 (7), 2647-2651 (2005).
Worsley, M. A., Pham, T. T., et al. Synthesis and Characterization of Highly Crystalline Graphene Aerogels. ACS Nano. 8 (10), 11013-11022 (2014).
Campbell, P. G., Merrill, M. D., et al. Battery/supercapacitor hybrid via non-covalent functionalization of graphene macro-assemblies. J. Mater. Chem. A. 2, 17764-17770 (2014).
Worsley, M. A., Charnvanichborikarn, S., et al. Toward Macroscale, Isotropic Carbons with Graphene-Sheet-Like Electrical and Mechanical Properties. Adv. Funct. Mater. 24 (27), 4259-4264 (2014).
Baumann, T. F., Worsley, M. A., Han, T. Y. -. J., Satcher, J. H. High surface area carbon aerogel monoliths with hierarchical porosity. J. Non-Cryst. Solids. 354 (29), 3513-3515 (2008).
Baumann, T. F., Satcher, J. H. Template-directed synthesis of periodic macroporous organic and carbon aerogels. J. Non-Cryst. Solids. 350, 120-125 (2004).
Braff, W. A., Bazant, M. Z., Buie, C. R. Membrane-less hydrogen bromine flow battery. Nat. Comms. 4, 1-6 (2013).
Zhu, C., Han, T. Y., Duoss, E. B., Golobic, A. M., Kuntz, J. D., Spadaccini, C. M., Worsley, M. A. Highly compressible 3D periodic graphene aerogel microlattices. Nat Comms. 6, (2015).
Worsley, M. A., Shin, S. J., Merrill, M. D., Lenhardt, J., Nelson, A. J., Woo, L. Y., Gash, A. E., Baumann, T. F., Orme, C. A. Ultra-Low Density, Monolithic WS2, MoS2, and MoS2 Graphene Aerogels. ACS Nano. 9 (5), 4698-4705 (2015).

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Explore More Articles

105 airgel

This article has been published

Video Coming Soon

Keep me updated: