I ricercatori dell’Università di Umeå in Svezia hanno trovato un nuovo modo per sintetizzare l’ossido di grafene, che presenta un numero significativamente inferiore di difetti rispetto ai materiali prodotti con il metodo più comune. Allo stesso modo, un buon ossido di grafene poteva essere sintetizzato in precedenza solo utilizzando un metodo piuttosto pericoloso che coinvolgeva acido nitrico fumante estremamente tossico.
L'ossido di grafene viene spesso utilizzato per produrre grafene rimuovendo l'ossigeno. Tuttavia, se ci sono buchi nell’ossido di grafene, ce ne saranno anche dopo la conversione in grafene. Pertanto, la qualità dell'ossido di grafene è molto importante.
Alexandr Talyzin e il suo gruppo di ricerca hanno ora risolto il puzzle su come produrre in modo sicuro un buon ossido di grafene. I loro risultati sono pubblicati sulla rivista Carbon.
Il grafene è spesso descritto come un materiale meraviglioso grazie alla sua flessibilità, elevata resistenza meccanica e conduttività. Ma tutte le proprietà del grafene sono influenzate da difetti. Il grafene prodotto dall'ossido di grafene ha proprietà meccaniche e conduttività molto peggiori del previsto.
Molti studi hanno dimostrato che la sintesi con il metodo più comunemente utilizzato, il metodo Hummers, comporta sempre un numero significativo di difetti. Il metodo Brodie, molto più vecchio, fornisce ossido di grafene quasi completamente privo di buchi, ma questo tipo di ossido di grafene non è ancora prodotto da nessuna azienda e non è disponibile in commercio. "È semplicemente troppo pericoloso e non adatto alla produzione industriale", afferma Alexandr Talyzin.
Ora i ricercatori hanno trovato un nuovo metodo che combina l'acido del metodo Hummers (H2 SO4 ) e l'ossidante del metodo Brodie (clorato di potassio), consentendo loro di produrre ossido di grafene con un numero di difetti piccoli come quelli di Brodie, ma utilizzando una procedura di sintesi semplice come l'ossidazione di Hummer.
"Questo metodo dovrebbe prendere il nome da Bartosz Gurzeda, un ricercatore che lavora nel mio gruppo... come metodo Gurzeda", afferma Alexandr Talyzin.
Secondo Talyzin, ci sono molte ragioni per credere che il metodo Gurzeda diventerà popolare quanto il metodo Hummers ogni volta che sarà necessario un ossido di grafene privo di difetti. Questo metodo serve per produrre grafene rimuovendo i gruppi di ossigeno o per la preparazione di rivestimenti protettivi contro i gas, membrane semipermeabili, sensori e molte altre possibili applicazioni.
Nell’ultimo decennio è sorto molto interesse anche per le applicazioni dello stesso ossido di grafene. I materiali stratificati di ossido di grafene sono studiati intensamente per applicazioni a membrana con il sogno di produrre acqua potabile mediante la semplice filtrazione di sali dall'acqua di mare o creando rivestimenti protettivi semipermeabili che consentono all'acqua di passare tenendo lontani pericolosi inquinanti organici, come il toluene.
"Vogliamo che la società di ricerca provi a testare questo nuovo ossido di grafene nelle loro applicazioni e veda la differenza. L'ossido di grafene non è un materiale; è una famiglia di materiali con proprietà piuttosto diverse, che ci offrono infinite opportunità per nuove applicazioni," dice Talizin.
Ulteriori informazioni: Bartosz Gurzęda et al, Ossido di grafite mediante ossidazione "per via del clorato" senza HNO3:l'acido è importante?, Carbonio (2024). DOI:10.1016/j.carbon.2024.118899
Fornito dall'Università di Umea
