(PhysOrg.com) -- I ricercatori hanno trovato un nuovo uso per il grafene, il foglio spesso un atomo di atomi di carbonio che ricorda il filo di pollo. Da quando il grafene è stato osservato per la prima volta nel 2004, la sua ampia superficie, ottima resistenza meccanica, e l'elevata conduttività elettrica hanno incuriosito gli scienziati e aperto nuove aree di esplorazione.

Nel loro recente studio, Ian Lightcap, Thomas Kosel, e Prashant Kamat dell'Università di Notre Dame hanno dimostrato che il grafene può essere utilizzato come tappetino catalizzatore multifunzionale. Come tappetino catalizzatore, il grafene bidimensionale può contenere particelle che fungono da catalizzatori per accelerare o rallentare la velocità delle reazioni chimiche. I risultati potrebbero aprire la strada allo sviluppo di sistemi catalitici di prossima generazione, così come i progressi nei sensori chimici e biologici. Lo studio è pubblicato in un recente numero di Nano lettere .

"L'ovvia sfida [nella costruzione di un tappetino catalitico] è quella di avere un'ampia area di superficie di carbonio in modo che le particelle di catalizzatore possano essere disperse senza alcuna aggregazione, "Kamat ha detto PhysOrg.com . "Grafene, con la sua nanostruttura bidimensionale, fornisce la più ampia superficie per ancorare le particelle di catalizzatore.”

Oltre alla sua ampia superficie, una piattaforma comunicante con grafene ha anche la capacità di immagazzinare e trasferire elettroni in diverse posizioni sulla piattaforma grazie alle sue proprietà redox. Approfittando di queste proprietà, i ricercatori hanno utilizzato processi di trasferimento di elettroni per ancorare al tappetino due diverse particelle di catalizzatore - nanoparticelle di semiconduttori (biossido di titanio) e nanoparticelle di metallo (argento). Come spiegano i ricercatori, avere due diverse particelle di catalizzatore in posizioni diverse sullo stesso foglio può fornire una maggiore versatilità per l'esecuzione di processi catalitici.

Per costruire il sistema catalizzatore, gli elettroni fotogenerati nelle nanoparticelle di biossido di titanio vengono prima trasferiti nel substrato di ossido di grafene. Alcuni di questi elettroni vengono utilizzati per migliorare la conduttività del substrato, trasformando l'ossido di grafene in ossido di grafene ridotto (RGO). Nel frattempo, altri elettroni vengono immagazzinati nel foglio RGO fino all'introduzione del nitrato d'argento. A questo punto, gli elettroni immagazzinati vengono trasportati attraverso il foglio RGO per ridurre gli ioni d'argento in nanoparticelle d'argento, che servono come semi per una crescita aggiuntiva.

“Il foglio di grafene facilita la comunicazione diretta tra diverse particelle spostando gli elettroni attraverso il piano del carbonio, "Ha detto Kamat. “La crescita delle nanoparticelle d'argento conferma la capacità del foglio di grafene come piattaforma di comunicazione elettronica tra semiconduttore e nanoparticelle metalliche ancorate sul foglio di grafene. … Si può immaginare di depositare altre nanoparticelle di catalizzatore per incorporare ulteriore selettività”.

Un esempio che Kamat ha notato è un sistema catalizzatore che divide l'acqua, in cui l'ossigeno molecolare e l'idrogeno vengono generati in siti di catalizzatori separati.

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