Tailoring properties of reduced graphene oxide by oxygen plasma treatment - Publikacja - MOST Wiedzy


Tailoring properties of reduced graphene oxide by oxygen plasma treatment


We report an easily controllable, eco-friendly method for tailoring the properties of reduced graphene oxide (rGO) by means of oxygen plasma. The effect of oxygen plasma treatment time (1, 5 and 10 minutes) on the surface properties of rGO was evaluated. Physicochemical characterization using microscopic, spectroscopic and thermal techniques was performed. The results revealed that different oxygen-containing groups (e.g. carboxyl, hydroxyl) were introduced on the rGO surface enhancing its wettability. Furthermore, upon longer treatment time, other functionalities were created (e.g. quinones, lactones). Moreover, external surface of rGO was partially etched resulting in an increase of the material surface area and porosity. Finally, the oxygen plasma-treated rGO electrodes with bilirubin oxidase were tested for oxygen reduction reaction. The study showed that rGO treated for 10 min exhibited twofold higher current density than untreated rGO. The oxygen plasma treatment may improve the enzyme adsorption on rGO electrodes by introduction of oxygen moieties and increasing the porosity.


  • 1 6


  • 1 2

    Web of Science

  • 1 3


Informacje szczegółowe

Publikacja w czasopiśmie
artykuł w czasopiśmie wyróżnionym w JCR
Opublikowano w:
APPLIED SURFACE SCIENCE nr 440, strony 651 - 659,
ISSN: 0169-4332
Rok wydania:
Opis bibliograficzny:
Kondratowicz I., Nadolska M., Şahin S., Łapiński M., Prześniak-Welenc M., Sawczak M., Yu E., Sadowski W., Żelechowska K.: Tailoring properties of reduced graphene oxide by oxygen plasma treatment// APPLIED SURFACE SCIENCE. -Vol. 440, (2018), s.651-659
Cyfrowy identyfikator dokumentu elektronicznego (otwiera się w nowej karcie) 10.1016/j.apsusc.2018.01.168
Bibliografia: test
  1. Singh, V.; Joung, D.; Zhai, L.; Das, S.; Khondaker, S. I. and Seal, S. Graphene based materials: Past, present and future. Prog. Mater. Sci., 2011, 56 (8), 1178-1271. otwiera się w nowej karcie
  2. Novoselov, K.S.; Fal'ko, V.I. ; Colombo, L.; Gellert, P.R.; Schwab M.G.; Kim K. A roadmap for graphene, Nature, 2012, 490, 192-200. otwiera się w nowej karcie
  3. Zhu, B. Y. et al. Graphene and Graphene Oxide : Synthesis, Properties and Applications. Adv Mater. 2010, 22 (35), 3906-24. otwiera się w nowej karcie
  4. Gao, W.; Alemany, L. B.; Ci, L.; Ajayan, P. M. New insights into the structure and reduction of graphite oxide. Nat Chem. 2009, 1(5), 403-8. otwiera się w nowej karcie
  5. Morimoto, N.; Kubo, T.; Nishina, Y. Tailoring the Oxygen Content of Graphite and Reduced Graphene Oxide for Specific Applications. Nat. Publ. Gr. 2016, 4-11. otwiera się w nowej karcie
  6. Marcano, D. C. et al. Improved synthesis of graphene oxide. ACS Nano, 2010, 4 (8), 4806-14. otwiera się w nowej karcie
  7. Yu, H. et al. High-efficient Synthesis of Graphene Oxide Based on Improved Hummers Method. Sci. Rep., 2016, 6, 36143. otwiera się w nowej karcie
  8. Chua, C. K.; Pumera, M. Chemical reduction of graphene oxide: a synthetic chemistry viewpoint. Chem. Soc. Rev., 2014, 43 (1), 291-312. otwiera się w nowej karcie
  9. Yazici, E.; Yanik, S.; Yilmaz, M. B. Graphene Oxide Nano-Domain Formation via Wet Chemical Oxidation of Graphene. Carbon, 2017, 111, 822-827. otwiera się w nowej karcie
  10. Xu, X.; Zhou, J.; Jestin, J.; Colombo, V.; Lubineau, G. Preparation of water-soluble graphene nanoplatelets and highly conductive films, Carbon, 2017, 124, 133-141. otwiera się w nowej karcie
  11. Shin, D. G.; Yeo, H.; Ku, B.-C.; Goh, M.; You, N.-H. A Facile Synthesis Method for Highly Water- otwiera się w nowej karcie
  12. Dispersible Reduced Graphene Oxide Based on Covalently Linked Pyridinium Salt. Carbon, 2017, 121, 17- 24. otwiera się w nowej karcie
  13. Dey, A.; Chroneos, A.; Braithwaite, N. S. J.; Gandhiraman, R. P.; Krishnamurthy, S. Plasma Engineering of Graphene. Appl. Phys. Rev. 2016, 3 (2) no. 021301 otwiera się w nowej karcie
  14. Li, X; Horita, K. Electrochemical characterization of carbon black subjected to oxygen plasma. Carbon, 2000, 38 (2),133-8. otwiera się w nowej karcie
  15. Junkar, I.; Hauptman, N.; Rener-Sitar, K.; Klanjšek-Gunde, M.; Cvelbar, U. Surface Modification of Graphite by Oxygen Plasma. Inf. MIDEM 2008, 38 (4), 266-271.
  16. Boudou, J. P.; Paredes, J. I.; Cuesta, A.; Martínez-Alonso, A.; Tascón, J. M. D. Oxygen Plasma Modification of Pitch-Based Isotropic Carbon Fibres. Carbon, 2003, 41 (1), 41-56. otwiera się w nowej karcie
  17. Baghery Borooj, M.; Mousavi Shoushtari, A.; Nosratian Sabet, E.; Haji, A. Influence of Oxygen Plasma Treatment Parameters on the Properties of Carbon Fiber. J. Adhes. Sci. Technol. 2016, 2372-82. otwiera się w nowej karcie
  18. Takada, T.; Nakahara, M.; Kumagai, H.; Sanada, Y. Surface Modification and Characterization of Carbon Black With Oxygen Plasma. Carbon, 1996, 34 [9], 1087-91. otwiera się w nowej karcie
  19. Wang, Z.; Yang, F. H.; Yang, R. T. Enhanced Hydrogen Spillover on Carbon Surfaces Modified by Oxygen Plasma. J. Phys. Chem. C 2010, 114 [3], 1601-09. otwiera się w nowej karcie
  20. Rost, U. Effect of Process Parameters for Oxygen Plasma Activation of Carbon Nanofibers on the Characteristics of Deposited Platinum Nanoparticles as Electrocatalyst in Proton Exchange Membrane Fuel Cells. Int. J. Electrochem. Sci. 2016, 11, 9110-22. otwiera się w nowej karcie
  21. Xia, W.; Wang, Y.; Bergsträßer, R.; Kundu, S.; Muhler, M. Surface Characterization of Oxygen- Functionalized Multi-Walled Carbon Nanotubes by High-Resolution X-Ray Photoelectron Spectroscopy and Temperature-Programmed Desorption. Appl. Surf. Sci. 2007, 254, 247-250. otwiera się w nowej karcie
  22. Garzia Trulli, M.; Sardella, E.; Palumbo, F.; Palazzo, G.; Giannossa, L. C.; Mangone, A.; Comparelli, R.; Musso, S.; Favia, P. Towards Highly Stable Aqueous Dispersions of Multi-Walled Carbon Nanotubes: The Effect of Oxygen Plasma Functionalization. J. Colloid Interface Sci. 2017, 491, 255-264. otwiera się w nowej karcie
  23. Chae, M.-S.; Kim, J.; Jeong, D.; Kim, Y.; Roh, J. H.; Lee, S. M.; Heo, Y.; Kang, J. Y.; Lee, J. H.; Yoon, D. S.; Kim, T. G.; Chang, S. T.; Hwang, K. S. Enhancing Surface Functionality of Reduced Graphene Oxide Biosensors by Oxygen Plasma Treatment for Alzheimer's Disease Diagnosis. Biosens. Bioelectron. 2016, 4 [6], 31-38. otwiera się w nowej karcie
  24. Cheng, H. E.; Wang, Y. Y.; Wu, P. C.; Huang, C. H. Preparation of Large-Area Graphene Oxide Sheets with a High Density of Carboxyl Groups Using O2/H2 Low-Damage Plasma. Surf. Coatings Technol. 2016, 303, 170-5. otwiera się w nowej karcie
  25. Zelechowska, K.; Prześniak-Welenc, M.; Łapiński, M.; Kondratowicz, I.; Miruszewski, T. Fully scalable one-pot method for the production of phosphonic graphene derivatives. Beilstein J. Nanotechnol., 2017, 8 [1], 1094-103. otwiera się w nowej karcie
  26. Kondratowicz, I.; Zelechowska, K. Graphene Oxide as Mine of Knowledge: Using Graphene Oxide to Teach Undergraduate Students Core Chemistry and Nanotechnology Concepts. J. Chem. Educ. 2017, 94 [6], 764-768. otwiera się w nowej karcie
  27. Kondratowicz, I.; Nadolska, M; Zelechowska, K.; Jazdzewska, A.; Gazda, M. Comprehensive Study on otwiera się w nowej karcie
  28. Graphene Hydrogels and Aerogels Synthesis and Their Ability of Gold Nanoparticles Adsorption. Coll Surf A, 2017, 528, 65-73. otwiera się w nowej karcie
  29. Crist, B.V. Handbook of Monochromatic XPS Spectra, Wiley, Chichester 2000
  30. Slepičká, P.; Peterková, L.; Rimpelová, S.; Pinkner, A.; Slepičková Kasálková, N.; Kolská, Z.; Ruml, T.; Švorčík, V. Plasma activated perfluoroethylenepropylene for cytocompatibility enhancement, Polym. Deg. Stab. 130 (2016) 277-287 otwiera się w nowej karcie
  31. Michaljaničová, I.; Slepička, P. ; Hadravová, J. ; Rimpelová, S. ; Ruml, T.; Malinský, P.; Veselý, M. and Švorčík, V. High power plasma as an efficient tool for polymethylpentene cytocompatibility enhancement, RSC Adv. 6 (2016) 76000-76010. otwiera się w nowej karcie
  32. Slepička, P.; Trostová, S.; Slepičková Kasálková N.; Kolská Z.; Malinský, P.; Macková, A.; Bačáková, L.; Švorčíka, V. Nanostructuring of polymethylpentene by plasma and heat treatment for improved biocompatibility, Polym. Deg. Stab. 97 (2012) 1075-1082 otwiera się w nowej karcie
  33. King, A. A. K.; Davies, B. R.; Noorbehesht, N.; Newman, P.; Church, T. L.; Harris, A. T.; Razal, J. M.; Minett, A. I. A New Raman Metric for the Characterisation of Graphene Oxide and Its Derivatives. Sci. Rep. 2016, 6, 19491. otwiera się w nowej karcie
  34. Li, Z.; Xu, Y.; Cao, B.; Qi, L.; He, S.; Wang, C.; Zhang, J.; Wang, J.; Xu, K. Raman Spectra Investigation of the Defects of Chemical Vapor Deposited Multilayer Graphene and Modified by Oxygen Plasma Treatment. Superlattices Microstruct. 2016, 99, 125-130. otwiera się w nowej karcie
  35. Mohan, V. B.; Brown, R.; Jayaraman, K.; Bhattacharyya, D. Characterisation of Reduced Graphene Oxide: Effects of Reduction Variables on Electrical Conductivity. Mater. Sci. Eng. B Solid-State Mater. otwiera się w nowej karcie
  36. Adv. Technol. 2015, 193, 49-60.
  37. Childres, I.; Jauregui, L. a; otwiera się w nowej karcie
  38. Tian, J.; Chen, Y. P. Effect of Oxygen Plasma Etching on Graphene Studied with Raman Spectroscopy and Electronic Transport. Analysis 2010, 10.
  39. Stobinski, L.; Lesiak, B.; Malolepszy, A.; Mazurkiewicz, M.; Mierzwa, B.; Zemek, J.; Jiricek, P.; Bieloshapka, I. Graphene Oxide and Reduced Graphene Oxide Studied by the XRD, TEM and Electron Spectroscopy Methods. J. Electron Spectros. Relat. Phenomena 2014, 195, 145-154. otwiera się w nowej karcie
  40. Abulizi, A.; Okitsu, K.; Zhu, J. J.; Bo, Z.; Shuai, X.; Mao, S.; Yang, H.; Qian, J.; Chen, J. J.-T. J.; Yan, et al. Vitamin C Is an Ideal Substitute for Hydrazine in the Reduction of Graphene Oxide Suspensions. J. Phys. Chem. C 2013, 4, 6426-6432.
  41. Chen, W.; Yan, L.; Bangal, P. R. Preparation of Graphene by the Rapid and Mild Thermal Reduction of Graphene Oxide Induced by Microwaves. Carbon, 2010, 48, 1146-1152. otwiera się w nowej karcie
  42. Feng, H.; Cheng, R.; Zhao, X.; Duan, X.; Li, J. A low-temperature method to produce highly reduced graphene oxide. Nat. Commun., 2013, 4, 1537-9. otwiera się w nowej karcie
  43. Mano, N.; Edembe, L. Bilirubin oxidases in bioelectrochemistry : Features and recent findings. Biosens Bioelectron, 2013, 50, 478-485. otwiera się w nowej karcie
  44. Shleev, S.; El, A.; Ruzgas, T.; Gorton, L. Direct Heterogeneous Electron Transfer Reactions of otwiera się w nowej karcie
  45. Bilirubin Oxidase at a Spectrographic Graphite Electrode. Electrochem Commun, 2004, 6, 934-939. otwiera się w nowej karcie
  46. Zhang, C.; Chen, S.; Alvarez, P. J. J.; Chen, W. Reduced Graphene Oxide Enhances Horseradish Peroxidase Stability by Serving as Radical Scavenger and Redox Mediator. Carbon. 2015, 94, 531-538. otwiera się w nowej karcie
  47. Zhang, H.; Weber, E.J. Elucidating the role of electron shuttles in reductive transformations in anaerobic sediments, Environ. Sci. Technol. 2009, 43, 1042-48. otwiera się w nowej karcie
  48. Jiang, J.; Bauer, I.; Paul, A.; Kappler, A. Arsenic redox changes by microbially and chemically formed semiquinone radicals and hydroquinones in a humic substance model quinone, Environ. Sci. Technol. 2009, 43, 3639-45. otwiera się w nowej karcie
  49. C.-F. Ma, Q. Gao, K.-S. Xia, Z.-Y. Huang, B. Han, C.-G. Zhou, Three-dimensionally porous graphene: A high-performance adsorbent for removal of albumin-bonded bilirubin, Colloids Surf. B. 149, [2017], 146- 153. otwiera się w nowej karcie
  50. B. R. Muller, Effect of particle size and surface area on the adsorption of albumin-bonded bilirubin on activated carbon, Carbon,48, [2010], 3607-15. otwiera się w nowej karcie
  51. L.Cao, R.D. Schmid, Carrier-bound Immobilized Enzymes: Principles, Application and Design. ISBN: 978-3-527-31232-0, February 2006. otwiera się w nowej karcie
  52. Shiba, S.; Inoue, J.; Kato, D.; Yoshioka, K.; Niwa, O. Graphene modified electrode for the direct electron transfer of bilirubin oxidase. Electrochem, 2015, 83[5], 332-334. otwiera się w nowej karcie
  53. Tkac, J.; Filip, J. Effective bioelectrocatalysis of bilirubin oxidase on electrochemically reduced graphene oxide. Electrochem Commun, 2014, 49, 70-74.
  54. Lalaoui, A.; Le Goff, A.; Holzinger, M.; Mermoux, M.; Cosnier, S. Wiring Laccase on Covalently Modified Graphene: Carbon Nanotube Assemblies for the Direct Bio-electrocatalytic Reduction of Oxygen. Chemistry, 2015, 21[8], 3198-201, doi: 10.1002/chem.201405557 otwiera się w nowej karcie
  55. Filip, J.; Andicsov-Eckstein, A.; Vikartovska, A.; Tkac, J. Immobilization of Bilirubin Oxidase on otwiera się w nowej karcie
  56. Graphene Oxide Flakes with Different Negative Charge Density for Oxygen Reduction. The Effect of GO Charge Density on Enzyme Coverage, Electron Transfer Rate and Current Density. Biosens. Bioelectron. 2017, 89, 384-389. otwiera się w nowej karcie
  57. Graphical abstract otwiera się w nowej karcie
Politechnika Gdańska

wyświetlono 32 razy

Publikacje, które mogą cię zainteresować

Meta Tagi