Grafena ialah satu lapisan atom karbon yang tersusun dalam struktur sp2-
hibridisasi dengan sifat yang jauh lebih hebat berbanding dengan bahan lain.
Penyelidikan dan pembangunan di dalam bidang sintesis grafena telah berkembang
dengan pesat beberapa tahun kebelakangan ini terutamanya dengan menggunakan
kaedah pemendapan wap kimia (CVD). Walau bagaimanapun, untuk membolehkan
grafena bergerak dari skala makmal ke domain komersial; kos untuk sintesis graphene
perlu terus dikurangkan dari masa ke masa. Di dalam tesis ini, masalah ini disentuh
daripada beberapa sudut. Salah-satu daripada kajian yang dilakukan dalam tesis ini
menunjukkan yang jerami padi dan biogas sintetik; sisa buangan daripada industri padi
dan kelapa sawit boleh digunakan sebagai sumber karbon murah untuk penghasilan
grafena. Dalam kes jerami padi, pertama sekali ia akan melalui proses pirolisis untuk
memperoleh minyak-bio dan arang-bio. Hanya 0.50 mL minyak-bio kemudiannya
digunakan sebagai sumber karbon untuk mensintesis 1 cm x 1 cm grafena filem dengan
kualiti yang bagus (ID/IG = ~0.55) melalui kaedah dua pemanas pemendapan wap
kimia pada tekanan atmosfera (APCVD). Dengan melakukan pirolisis, kuantiti sumber
karbon yang keluar sebagai efluen dapat dikurangkan memandangkan kebanyakannya
telah ditukar kepada produk sampingan sebelum pertumbuhan grafena. Arang-bio juga
digunakan sebagai sumber karbon untuk mensintesis grafena tetapi dengan proses
APCVD yang dibantu dengan kaedah memerangkap karbon yang baru dan mudah
melalui plat kuarza yang ditempah khas. Di sini, 2.5 mg arang-bio telah dikelilingi
dengan plat kuarza dan kepingan kuprum dalam susunan yang khusus untuk bertindak
sebagai perisai karbon bagi memerangkap spesies aktif karbon pada suhu tinggi dalam
ruangan yang sempit. Dengan melaksanakan perangkap karbon, kuantiti sumber
karbon yang diperlukan untuk sintesis grafena pada kadar saiz yang sama adalah lebih
rendah; keupayaan pertumbuhan grafena meningkat sekitar 400 %. Akhir sekali,
efluen kepada proses pertumbuhan grafena telah ditukarkan menjadi syngas apabila
biogas sintetik digunakan sebagai sumber karbon bersama dengan nikel sebagai
pemangkin pada 900 oC dalam proses yang sama; menukar sisa kepada harta.
_______________________________________________________________________
Graphene is a single layer of carbon atoms arranged in an sp2-hybridized
structure with properties far superior compared to other materials. Research and
development in graphene synthesis have been rapidly growing the past few years
especially using chemical vapor deposition (CVD). However, in order to move
graphene from laboratory scale to commercial domain; graphene synthesis cost need
to be continually reduced. In this thesis, this problem was approached from a few
angles. One of the study in this thesis demonstrate that rice straw and synthetic biogas,
typical wastes from the rice and palm oil production industries can be used as
inexpensive carbon source for the production of graphene. In the case of rice straw,
the lignocellulosic biomass was first put through thermal pyrolysis in order to obtain
the bio-oil and bio-char. Only 0.50 mL of bio-oil was then used as carbon source to
sufficiently synthesized 1 cm x 1 cm of large area graphene with good quality (ID/IG =
~0.55) via a two-heating source setup ambient pressure CVD (APCVD) . By doing
this, the amount of carbon source going out as effluent is reduced as it has been
recovered as side-products prior to graphene growth. The bio-char was also used as
carbon source for graphene growth but with a novel and facile carbon trapping assisted
APCVD involving customized quartz plate. Here, 2.5 mg of bio-char was encapsulated
with quartz plate and Cu foil in a specific arrangement which acted as carbon shields
and trapped the carbon active species at high temperature within the confined space of
the setup. By implementing carbon trapping, lesser amount of carbon source was
needed for graphene growth of the same size; graphene growth efficiency increased
around 400 %. Lastly, the effluent of the graphene growth process was converted into
syngas when synthetic biogas was used as the carbon precursor with Ni as the catalyst
at 900 oC in a one-step process; turning waste into wealth.
Synthesis of graphene from alternative precursors and the use of quartz plate for carbon source manipulation_Muhammad Izhar Kairi_K4_2019_MYMY