Functionalization of Potassium Graphite

Chakraborty, Soma; Chattopadhyay, J.; Guo, Wenhua; Billups, W. E.

doi:10.1002/anie.200605175

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“…2a). To date, there have been several studies on graphene functionalization 14,16,23,24 based on the chemistry of donor-type graphite intercalation compounds. Nevertheless, most approaches demonstrate only a very low amount of functionalization (thus poor dispersibility), which is in good agreement with the early works of Bergbreiter and Killough.…”

Section: Preparation Of Ink With Functionalized Graphenementioning

confidence: 99%

Inkjet printing of graphene

2014

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The inkjet printing of graphene is a cost-effective, and versatile deposition technique for both transparent and non-transparent conductive films. Printing graphene on paper is aimed at low-end, high-volume applications, i.e., in electromagnetic shielding, photovoltaics or, e.g., as a replacement for the metal in antennas of radio-frequency identification devices, thereby improving their recyclability and biocompatibility. Here, we present a comparison of two graphene inks, one prepared by the solubilization of expanded graphite in the presence of a surface active polymer, and the other by covalent graphene functionalization followed by redispersion in a solvent but without a surfactant. The non-oxidative functionalization of graphite in the form of a donortype graphite intercalation compound was carried out by a Birch-type alkylation, where graphene can be viewed as a macrocarbanion. To increase the amount of functionalization we employed a graphite precursor with a high edge to bulk carbon ratio, thus, allowing us to achieve up to six weight percent of functional groups. The functionalized graphene can be readily dispersed at concentrations of up to 3 mg ml À1 in non-toxic organic solvents, and is colloidally stable for more than 2 months. The two inks are readily inkjet printable with good to satisfactory spreading.Analysis of the sheet resistance of the deposited films demonstrated that the inks based on expanded graphite outperform the functionalized graphene inks, possibly due to the significantly larger graphene sheet size in the former, which minimizes the number of sheet-to-sheet contacts along the conductive path. We found that the sheet resistance of printed large-area films decreased with an increase of the number of printed layers. Conductivity levels reached approximately 1-2 kU , À1 for 15 printing passes, which roughly equals a film thickness of 800 nm for expanded graphite based inks, and 2 MU , À1 for 15 printing passes of functionalized graphene, having a film thickness of 900 nm. Our results show that ink preparation and inkjet printing of graphene-based inks is simple and efficient, and therefore has a high potential to compete with other conductive ink formulations for large-area printing of conductive films.

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Section: Preparation Of Ink With Functionalized Graphenementioning

confidence: 99%

Inkjet printing of graphene

2014

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“…[18,[25][26][27] Als ersten Erfolg in dieser Richtung haben wir 2017 die Herstellung von BP-Interkalationsverbindungen (BPICs) mit Alkalimetallen (K und Na) beschrieben. [18,[25][26][27] Als ersten Erfolg in dieser Richtung haben wir 2017 die Herstellung von BP-Interkalationsverbindungen (BPICs) mit Alkalimetallen (K und Na) beschrieben.…”

Section: Seit2014hatderzweidimensionale(2d)schwarzephosphorunclassified

“…[1][2][3][4][5][6][7][8][9] Im Unterschied zu Graphen besteht BP aus gewellten Schichten, die ausschließlich aus einem 2D-s-System gebildet werden und in denen jedes P-Atom ein freies Elektronenpaar aufweist. [18,[25][26][27] Als ersten Erfolg in dieser Richtung haben wir 2017 die Herstellung von BP-Interkalationsverbindungen (BPICs) mit Alkalimetallen (K und Na) beschrieben. [10][11][12] Mittlerweile wurde eine erste Reihe von Vorschriften zur nicht-kovalenten Funktionalisierung verçffentlicht, die hauptsächlich darauf abzielen, die Instabilitätv on BP gegen Wasser und Sauerstoff zu verbessern.…”

unclassified

“…Eine eindeutige Bestimmung der kovalenten Bindung und ihres Einflusses auf die chemische Struktur der BP-Schichten ist zudem zur systematischen Untersuchung der Reaktivitätvon BP erforderlich.Wirh aben uns die bekannte reduktive Graphenchemie, die auf der Verwendung von Graphit-Interkalationsverbindungen (GICs) beruht, zunutze gemacht. [18,[25][26][27] Als ersten Erfolg in dieser Richtung haben wir 2017 die Herstellung von BP-Interkalationsverbindungen (BPICs) mit Alkalimetallen (K und Na) beschrieben. [28] Dies ebnet den Wegz ur Erforschung der reduktiven Route basierend auf der Nutzung von…”

unclassified

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Gitteröffnung durch reduktive kovalente Volumen‐Funktionalisierung von schwarzem Phosphor

et al. 2019

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Eine chemisch-reduktive Volumen-Funktionalisierung von dünnlagigem schwarzem Phosphor (BP) wurde unter Verwendung von BP-Interkalationsverbindungen entwickelt. Durche ffektive reduktive Aktivierung wurde die kovalente Funktionalisierung des geladenen BP mit Alkylhalogeniden erreicht. Die kovalente Funktionalisierung wurde umfassend mit mehreren spektroskopischen Methoden sowie DFT-Rechnungen nachgewiesen;e sl iegt ein hçherer Funktionalisierungsgrad als bei neutralen Funktionalisierungsreaktionen vor. Seit2014hatderzweidimensionale(2D)schwarzePhosphor(BP) wegen seiner hohen p-Typ-Ladungsträgermobilitätu nd seiner modifizierbaren, direkten Bandlücke große Aufmerksamkeit auf sich gezogen. [1][2][3][4][5][6][7][8][9] Im Unterschied zu Graphen besteht BP aus gewellten Schichten, die ausschließlich aus einem 2D-s-System gebildet werden und in denen jedes P-Atom ein freies Elektronenpaar aufweist. Während seine bemerkenswerten physikalischen und Materialeigenschaften bereits intensiv untersucht wurden, bleibt seine Chemie nahezu unerforscht. [10][11][12] Mittlerweile wurde eine erste Reihe von Vorschriften zur nicht-kovalenten Funktionalisierung verçffentlicht, die hauptsächlich darauf abzielen, die Instabilitätv on BP gegen Wasser und Sauerstoff zu verbessern. [13][14][15][16][17] Abgesehen von diesen Ansätzen gilt die kovalente Funktionalisierung der Oberfläche als eines der vielversprechendsten Konzepte zur Modifizierung der chemischen und physikalischen Eigenschaften von 2D-Nanomaterialien. [18,19] In diesem Sinne wurden bisher nur wenige Arbeiten, wie die Funktionalisierung einzelner Flocken mit Diazoniumsalzen [20] oder die nasschemische Funktionalisierung von zuvor hergestellten Flocken mit Nukleophilen [21][22][23] sowie mit freien Kohlenstoffradikalen, [24] publiziert. Der Grund hierfürl iegt wahrscheinlich in der niedrigen Reaktivitätv on neutralem BP bei diesen Reaktionen. In diesem Zusammenhang wird die direkte kovalente Funktionalisierung oftmals verhindert, da die BP-Schichten durch eine hohe Va n-der-Waals-Energie zusammengehalten werden. Ausd iesem Grund muss eine effektive nasschemische Funktionalisierungssequenz erst noch gefunden werden. Eine eindeutige Bestimmung der kovalenten Bindung und ihres Einflusses auf die chemische Struktur der BP-Schichten ist zudem zur systematischen Untersuchung der Reaktivitätvon BP erforderlich.Wirh aben uns die bekannte reduktive Graphenchemie, die auf der Verwendung von Graphit-Interkalationsverbindungen (GICs) beruht, zunutze gemacht. [18,[25][26][27] Als ersten Erfolg in dieser Richtung haben wir 2017 die Herstellung von BP-Interkalationsverbindungen (BPICs) mit Alkalimetallen (K und Na) beschrieben. [28] Dies ebnet den Wegz ur Erforschung der reduktiven Route basierend auf der Nutzung von

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“…Here, the source for graphene dispersions is graphite, an abundantly available raw material. There are several solvent-based routes to obtain graphene dispersion from graphite, e.g., by extended ultrasonication [7], high shear mixing [6], by intercalation [8][9][10][11][12][13], or chemical modification [14][15][16]. The latter includes oxidation of graphite to graphite oxide by Hummers' method and is followed by many research groups around the globe [17,18].…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%