Few layer graphene functionalized with serinol pyrrole for water based conductive inks

Fil rouge of this thesis work was the preparation of stable dispersions of few layer graphene taking advantage of the synergy between mechanical exfoliation and chemical modification of a commercially available graphitic material. The preservation of the bulk structure of the graphene layers was a key objective of the activities. Focus of the thesis project was to investigate whether chemical functionalization could promote exfoliation of graphene layers. Chemical reactions and processes were inspired to the principles of green chemistry, avoiding production of wastes. Indeed, a functionalization method with biobased molecules was exploited and water was selected as exfoliation medium. A highly scalable and commercially available technology was selected for the exfoliation process. The produced few layer graphene water dispersions were exploited for the preparation of conductive inks. Higher performances were achieved with water dispersions containing chemically modified few layer graphene suggesting the presence of a larger amount of exfoliated graphite.

Filo conduttore di questo lavoro di tesi è stata la preparazione di dispersioni stabili di few layer graphene sfruttando la sinergia tra esfoliazione meccanica e modifica chimica di un materiale grafitico disponibile in commercio. La conservazione della bulk structure degli strati di grafene era un obiettivo chiave delle attività. Obiettivo del progetto di tesi era indagare se la funzionalizzazione chimica potesse promuovere l'esfoliazione degli strati di grafene. Le reazioni e i processi chimici sono stati ispirati ai principi della chimica verde, evitando la produzione di rifiuti. È stato infatti sfruttato un metodo di funzionalizzazione con molecole biobased ed è stata scelta l'acqua come mezzo di esfoliazione. Per il processo di esfoliazione è stata selezionata una tecnologia altamente scalabile e disponibile in commercio. Le dispersioni acquose di few layer graphene così ottenute sono state sfruttate per la preparazione di inchiostri conduttivi. Le migliori prestazioni sono state osservate in presenza della modifica chimica, suggerendo una maggiore quantità di grafite esfoliata nell’inchiostro.