Le graphène peut être synthétisé par une méthode d'exfoliation chimique du graphite. L'oxyde de graphène (GO) est alors produit lors de la première étape d'oxydation/exfoliation avec l'emploi d'un oxydant en milieu fortement acide, suivi d'une sonication (traitement aux ultrasons). Le GO doit ensuite être réduit de façon à produire un matériau (rGO) conducteur et à grande surface développée utilisable (par exemple, dans les électrodes de supercondensateurs).

L'hydrate d'hydrazine est l'agent réducteur du GO le plus fréquemment employé mais il présente l'inconvénient d'être à la fois toxique et explosif. De nombreux autres réducteurs sont donc testés dans la littérature et parmi eux, la vitamine C (ou acide L-ascorbique). Cette dernière compte parmi les réducteurs les moins dangereux et les plus écoresponsables. Il existe de très nombreux exemples de son utilisation, et des chercheurs du CEA-Irig viennent de publier leurs derniers résultats. Leur objectif : rationaliser les conditions opératoires employées pour comparer les degrés de réduction des différents rGO obtenus.

Au cours de leur étude, ils ont ainsi découvert que les durées de réaction longues conduisaient à l'obtention d'un oxyde de graphène moins réduit que celui obtenu avec les réactions plus courtes (Figure ci-dessous). Un phénomène qui peut être encore plus accentué quand la concentration en vitamine C est plus importante. Cette observation indique que, dans ces conditions réactionnelles, la réduction de l'oxyde de graphène de départ et sa ré-oxydation sont concomitantes.

Figures ci-dessus : A gauche, image par microscope électronique MEB d’un échantillon de rGO. A​ droite, é​volution du degré de réduction (rapport C/O déterminé par spectroscopie des photoélectrons X) des différents échantillons de rGO obtenus, en présence de 26 mM ou 260 mM de vitamine C, et après 30 min, 1h ou 24h de réaction.​

Selon l'étude, les concentrations et températures élevées employées pour promouvoir la réduction du rG O peuvent également donner lieu à l'auto-oxydation de la Vitamine C, ce qui conduit à la production d'espèces réactives responsables de la réoxydation du graphène. La réalisation d'études mécanistiques permettrait de confirmer l'implication d'espèces réactives telles que H2O2 ou des radicaux issus de sa dégradation dans ce processus.

En rationalisant les conditions de réduction par la vitamine C, nous avons identifié qu'un temps de réaction limité (~30 min) conduit à l'obtention d'un rGO fortement réduit, un résultat important pour la conception d'électrodes efficaces de supercondensateur.​