Функциональные группы на поверхности графита

[electropole4ka]

Подскажите пожалуйста, как получить на поверхности графита (окислители и условия) карбоксильные группы.

[Гесс]

если карбоксильные группы присоединены к одному графеновому слою и достаточно часто, то этот слой перестает быть графеновым и скорее должен рассматриваться как производное графана.
Откуда возьмутся углероды карбоксильных групп? Это уже не окисление а какоето карбоксилирование.
Никогда о таких производных не слышал, достаточно известным функциональным производным графена является его оксид. (окислением графита разными окислителями получают не менее популярный оксид графита).
Карбоксильные группы любят вводить окислением на концы на нанотрубок, но не на поверхность.
На поверхность нанотрубок (и возможно графита) окислением ввести карбоксил можно только ценой предыдущего слоя. Если ваш вопрос об этом то пример скажем здесь: http://izvestija.kgasu.ru/files/2_2011/ ... Khuzin.pdf
А вот пример истинного прививания карбоксилов: http://ichms.com.ua/Library/ICHMS09/down/486-487.pdf

[MONSTA]

Я не знаю, в связи с чем возник этот вопрос, возможно, в связи с графитовыми электродами. Считается, что на их поверхности есть некие группы типа хинон-гидрохинон, почти обратимо реагирующие при потенциалах порядка +0.15 по н.в.э. Также их можно окислить до упомянутого оксида графита, при высоких потенциалах порядка 1 В. Сей процесс кинетически необратим, обратное восстановление происходит аж при отрицательных потенциалах. Примерно до того же состояния можно окислить графит в хромовой смеси.

Также неоднократно утверждалось об образовании на поверхности графитовых электродов карбоксильных групп, но с хлипкими основаниями. Попадалась статья, некие китайцы по ИК спектрам доказывали наличие уже не самих карбоксилов, а полученных из них амидных групп. Там темные материи, почему-то сами исходные карбоксилы на поверхности эти китайцы никак не документируют.

В общем, я присоединяюсь к мнению, которое высказал Гесс.

[iskariot]

А гугль уже не помогает? Например, вот

[MONSTA]

По Вашей ссылке, в основном, про горение графита. А тут требовались хитрые способы поверхностной модификации.

[iskariot]

Ну дык запрос можно уточнить по желанию ТС. Думаю, он/она сообразит...

[electropole4ka]

спасибо за информацию

[Maryna]

Коллега Гесс, почему Вы говорите о графене, если топикстартер спрашивает просто про графит? Функционализируют поверхность на ура, например, смесью концентрированных кислот (кажется, азотная в этой смеси есть) до -СООН. Поищите про функционализацию углеродных нанотрубок, это довольно модно и близко к Вашей задаче

[MONSTA]

Если тема модная, то там уж, извините, начинают топтаться разные граждане, не вполне понимающие, что они реально делают. И пишущих соответственные статьи. Графен - это как бы один из листиков, из которых состоит идеализированная структура графита, тут все корректно сказано Гессом. Согните в дугу - получите нанотрубку. И проблема как раз в том, что функционализировать такой графеновый лист (хоть в трубку согнутый, хоть положенный на другие в состав графита) где-то посредине очень сложно. Да, по краям можно его окислить до карбоксильных групп, кто бы сомневался. Но процентное содержание таких групп (ко всей площади) будет мало, это не сойдет за функционализирование поверхности.

[Maryna]

Идеализированная тут ключевое слово. Я, конечно, имею в виду атомы со "свободными валентностями" (простите мне мой русский). Нанотрубки тоже бывают очень разными, в том числе с большим количеством концевых атомов, а какой графит у автора темы и зачем его функционализировать - нам неизвестно.

[Гесс]

Я посмотрел прошлые темы ТС и хочу поправиться.
Когда мы говорим о графене и нанотрубках то под словом поверхность мы имеем в виду атомы находящиеся в центре такой поверхности, связанные с точно такими же как они, не краевыми. Получить функциональные группы на этих атомах весьма проблематично и главное при этом они перестают быть sp2 а становятся sp3. Именно это я имел в виду когда говорил о графене.
У ТС графит. Как выглядит поверхность графита (идеализированно)? Это зависит от того как наш кусок графита повернут/обрезан. Исходя из слоистого строения графита логично предположить что легче всего получить поверхность в виде слоя графена. Естественно в реальных условиях даже при идеальной шлифовке это рваные слои, но соотношение "краевых" и "центровых" атомов намного в пользу последних.
Если же графен разрезан условно поперек слоев, то разрез обнажает миллиарды слоев. каждый из которых предоставляет милиарды "концевых" атомов. Реакционная способность у этих "концевых" разумеется намного больше, она вероятно сравнима с атомами на концах нанотрубок. В таком случае на границе разреза можно вырастить лес функциональных групп (с учетом неравномерности окисления и неровности разреза это будет ооочень холмистый лес).

[Maryna]

соглашусь.

[stallker]

почти обратимо реагирующие при потенциалах порядка +0.15 по н.в.э. Также их можно окислить до упомянутого оксида графита, при высоких потенциалах порядка 1 В. Сей процесс кинетически необратим, обратное восстановление происходит аж при отрицательных потенциалах.

Интересно как будет себя вести графит на асимметричном токе в растворе кислоты.
Изменяя потенциалы анодного и катодного тока что из продуктов возможно получить на поверхности графита?

[electropole4ka]

Мы пытаемся получить функциональные группы на поверхности графитового электрода. Пытались это сделать при кипячении в азотной кислоте, но ИК-спектр не показал наличия карбоксогрупп. Теперь ищем другие методы окисления.

[Maryna]

А что у Вас раньше было на поверхности графита, до попыток окисления? Если есть концевые атомы, то они не могут просто висеть, на них должно что-то быть, полученное в процессе производства либо из воздуха.
Также возможно, метод ИК в данном случае не годится - если групп мало, он их просто не увидит или другие какие-то причины

[maks]

Мы пытаемся получить функциональные группы на поверхности графитового электрода. Пытались это сделать при кипячении в азотной кислоте, но ИК-спектр не показал наличия карбоксогрупп. Теперь ищем другие методы окисления.

очень странно, что азотная не дала кислоты , скорее дала, но ИК, почему то не детектируется
может раскошелиться на solid state carbon NMR

[iskariot]

ИК будет чувствительнее. Второй момент - если снимали в отражении, может быть не там искали? Окисляются быстрее краевые поверхности графита и/или дефекты, как справедливо заметил Гесс. Полоса С=О интенсивная, должны были заметить

[electropole4ka]

Графит окисляли в течение 30 мин в концентрированной кислоте при нагревании. А ИК-спектр получали в таблетке бромида калия.
solid state carbon NMR к сожалению, реализовать возможности нет.

[Quinolin'ka]

Немного поздновато я увидела эту тему. Но всё же, в интернете инфы очень много. Последнее, что мне довелось изучить (помимо статей китайцев) вот эту книжечку . Там достаточно подробны освещены способы функционализации поверхности нанотрубки.

[MONSTA]

Гафитовый электрод - как правило, это пирографит, специально порезанный параллельно слоям. Потому что при этом наблюдаются минимальные фоновые токи. Его функционализировать - та еще морока.