1.1.4 . Одержання графену то його композитів. Їх застосування як електрокаталізаторів в паливних елементах.

Одержання графену та дослідження його фізико-хімічних властивостей привертає увагу багатьох дослідників, які працюють в різних галузях хімії, фізики, матеріалознавства та ін. Високий інтерес до нового матеріалу, який уявляє собою одиничну графітову площину, де sp²–гібридизовані атоми вуглецю утворюють гексагональну решітку, пов’язаний з унікальними структурними, електричними, оптичними, термічними, механічними та ін. властивостями графену, що обумовлює значні перспективи для його застосування в електроніці, оптичних пристроях, сенсориці, в якості електродних матеріалів для суперконденсаторів та акумуляторів, в електрокаталізаторах тощо.

Поряд з графеном та його окисленої форми – оксиду графену, не менший інтерес викликають нанокомпозиційні матеріали на їх основі. Зокрема, на даний час відомі нанокомпозити графенів з наночастинками різних металів, оксидами перехідних металів, ферментами та ін. Такі нанокомпозити є надзвичайно перспективними для застосуваня в різних галузях, зокрема, в електроніці, електро- та фотокаталізі, біосенсориці та ін. Враховуючи високі функціональні характеристики, які були досягнуті для нанокомпозитів на основі електропровідних полімерів (ЕПП) та вуглецевих нанотрубок, та очевидні переваги графену над останніми (вища площа поверхні, більша чистота, набагато нижча вартість, прозорість, біосумісність, тощо) слід очікувати значних перспектив щодо використання нанокомпозитів ЕПП-графен замість аналогічних нанокомпозитів з вуглецевими нанотрубками для електрохімічних застосувань (акумулятори, суперконденсатори, паливні елементи, сенсори та актюатори та ін.).

Можливість застосування ряду «малих» органічних молекул (НСООН, CH3OH, СН2О, N2H4 та ін.) у рідких паливних елементах обумовлює постійно зростаючий інтерес до розробки методів отримання та конверсії цих сполук. Анодне окислення таких молекул вимагає використання електрокаталізаторів, найбільш ефективними серед яких є платина та інші благородні метали (Pd, Ru, Au), а також сплави на їх основі. Разом з тим, враховуючи обмежені природні ресурси зазначених металів і їх високу вартість, актуальним є пошук менш дорогих, але досить ефективних альтернативних електрокаталізаторів. Виконані останнім часом дослідження електрокаталітичної активності Ag, в тому числі у вигляді наночастинок (НЧ), закріплених на різних носіях, у процесах окислення CH3OH, та ін, Свідчать про перспективність застосування срібла в електрокаталітичні системах паливних елементів.

Відомо, що висока площа поверхні носія дозволяє знизити вміст каталізатора без втрати його активності, як це було показано на прикладі багатостінних вуглецевих нанотрубок, модифікованих НЧ срібла - активних електрокаталізаторів окислення метанолу та гідразину. Графеноподібні матеріали є альтернативою вуглецевих нанотрубок, оскільки поряд з високими функціональними властивостями, вони характеризуються значно меншою вартістю, а також наявністю функціональних груп, здатних до взаємодії як з НЧ Ag, так і з субстратами електрохімічних перетворень. У зв'язку з цим, оксид графену (ОГ), що утворюється при ексфоліации окисленого графіту, в даний час широко застосовується в якості вихідного матеріалу для отримання різноманітних графен-вмісних гетероструктур, зокрема композитів НЧ металів з графеном і частково-відновленим оксидом графена (ЧВОГ) , що утворюється при відновленні ОГ в м'яких умовах під дією як хімічних агентів, так і зовнішніх фізичних факторів, наприклад, квантів світла. Такі нанокомпозити викликають значний інтерес як каталізатори та електрокаталізатори різних процесів, компоненти сенсорів і т.д. Фотохімічне формування такого роду структур відноситься, на наш погляд, до числа найбільш обіцяючих підходів, оскільки дозволяє здійснювати одночасне відновлення ОГ та іонів металу, а також контролювати властивості композитів, варіюючи параметри опромінення. Враховуючи це, мета роботи полягала в розробці фотохімічних методів отримання нанокомпозитів Ag / ОГ і Ag / ЧВОГ, а також вивченні їх електрокаталітичні властивостей у процесах окислення метанолу і формальдегіду в лужних електролітах.