Valorisation of vegetable charcoal for Low-Cost Graphene Production
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Abstract
The increasing demand for cost-effective and sustainable methods of graphene production has
driven the exploration of alternative carbon sources and environmentally friendly processing
techniques. This research investigates the valorization of vegetable charcoal, an abundant and
low-cost biomass-derived material, for the synthesis of graphene oxide (GO) and reduced
graphene oxide (rGO) using a modified Hummers’ method. Vegetable charcoal was
oxidized using a mixture of concentrated sulfuric acid and potassium permanganate, enabling
the intercalation and exfoliation of its carbon layers into oxygen-functionalized GO sheets.
Subsequently, the GO was reduced using ascorbic acid, a non-toxic and eco-friendly reducing
agent, to partially restore the π-conjugated graphene structure.
The synthesized materials were characterized using Fourier Transform Infrared Spectroscopy
(FTIR), X-ray Diffraction (XRD), and UV-Vis spectroscopy to assess their structural, chemical,
and morphological properties. The results confirmed successful oxidation of the charcoal and
effective reduction to rGO, with notable improvements in conductivity and structural integrity.
This study demonstrates the potential of vegetable charcoal as a sustainable raw material
for the production of functional graphene-based materials. The approach offers a low-cost,
scalable, and environmentally benign pathway to graphene synthesis, opening new avenues
for its application in energy storage, environmental remediation, and electronic devices. The
findings contribute to the advancement of green nanomaterial fabrication and the circular use
of bio-based resources.
La demande croissante en matériaux à base de graphène, associée à la nécessité de méthodes
de production durables et économiques, stimule la recherche de sources de carbone alternatives
et de procédés respectueux de l’environnement. Ce travail de recherche explore la valorisation
du charbon végétal, un matériau biomasse abondant et peu coûteux, pour la synthèse d’oxyde
de graphène (GO) et de graphène réduit (rGO) à l’aide de la méthode de Hummers
modifiée. Le charbon végétal a été oxydé à l’aide d’un mélange d’acide sulfurique concentré
et de permanganate de potassium, permettant l’intercalation et l’exfoliation de ses couches
carbonées en feuilles fonctionnalisées d’oxyde de graphène. Par la suite, le GO a été réduit à
l’aide de l’acide ascorbique, un agent réducteur non toxique et respectueux de
l’environnement, permettant de restaurer partiellement la structure π-conjuguée du graphène.
Les matériaux obtenus ont été caractérisés par spectroscopie infrarouge à transformée de
Fourier (FTIR), diffraction des rayons X (XRD), et spectroscopie UV-Vis, afin d’évaluer leurs
propriétés structurales, chimiques et morphologiques. Les résultats ont confirmé le succès de
l’oxydation et de la réduction .
Cette étude démontre le potentiel du charbon végétal comme matière première durable pour
la production de matériaux à base de graphène. La méthode proposée constitue une voie
économique, évolutive et écologiquement responsable pour la fabrication de graphène
fonctionnel, ouvrant des perspectives intéressantes dans les domaines du stockage d’énergie,
de la dépollution de l’eau et des dispositifs électroniques. Ces travaux contribuent au
développement des nanomatériaux verts et à la valorisation circulaire des ressources d’origine
biologique .