Onderzoeksteam introduceert nieuwe, niet-giftige methode voor de productie van grafeenoxide van hoge kwaliteit

Onderzoekers van de Umeå Universiteit in Zweden hebben een nieuwe manier gevonden om grafeenoxide te synthetiseren, dat aanzienlijk minder defecten vertoont vergeleken met materialen die met de meest gebruikelijke methode worden geproduceerd. Op dezelfde manier kon goed grafeenoxide voorheen alleen worden gesynthetiseerd met behulp van een nogal gevaarlijke methode waarbij extreem giftig rokend salpeterzuur werd gebruikt.

Grafeenoxide wordt vaak gebruikt om grafeen te produceren door zuurstof te verwijderen. Als er echter gaten in grafeenoxide zitten, zullen er ook gaten ontstaan ​​nadat het is omgezet in grafeen. Daarom is de kwaliteit van het grafeenoxide erg belangrijk.

Alexandr Talyzin en zijn onderzoeksgroep hebben nu de puzzel opgelost hoe je veilig grafeenoxide kunt maken. Hun resultaten zijn gepubliceerd in het journaal Koolstof.

Grafeen wordt vaak omschreven als een wondermateriaal dankzij zijn flexibiliteit, hoge mechanische sterkte en geleidbaarheid. Maar alle eigenschappen van grafeen worden beïnvloed door defecten. Grafeen geproduceerd uit grafeenoxide heeft veel slechter dan verwachte mechanische eigenschappen en geleidbaarheid.

Veel onderzoeken hebben aangetoond dat synthese volgens de meest gebruikte methode, de Hummers-methode, altijd resulteert in een aanzienlijk aantal defecten. De veel oudere Brodie-methode levert grafeenoxide vrijwel volledig gatenvrij op, maar dit type grafeenoxide wordt nog steeds door geen enkel bedrijf geproduceerd en is niet commercieel verkrijgbaar. “Het is simpelweg te gevaarlijk en niet geschikt voor industriële productie”, zegt Alexandr Talyzin.

Nu hebben de onderzoekers een nieuwe methode gevonden die het zuur uit de Hummers-methode (H₂DUS₄) en het oxidatiemiddel uit de Brodie-methode (kaliumchloraat), waardoor ze grafeenoxide konden produceren met een aantal defecten zo klein als die in Brodie, maar met behulp van een syntheseprocedure die zo eenvoudig is als Hummers-oxidatie.

“Deze methode moet vernoemd worden naar Bartosz Gurzeda, een onderzoeker die in mijn groep werkt… als de Gurzeda-methode”, zegt Alexandr Talyzin.

Volgens Talyzin zijn er veel redenen om aan te nemen dat de Gurzeda-methode net zo populair zal worden als de Hummers-methode wanneer foutvrij grafeenoxide nodig is. Deze methode is bedoeld voor het maken van grafeen door zuurstofgroepen te verwijderen of voor de bereiding van gasbeschermingscoatings, semi-permeabele membranen, sensoren en vele andere mogelijke toepassingen.

De afgelopen tien jaar is er ook veel belangstelling ontstaan ​​voor toepassingen van grafeenoxide zelf. Gelaagde grafeenoxidematerialen worden intensief bestudeerd voor membraantoepassingen met de droom om drinkbaar water te produceren door eenvoudige filtratie van zouten uit zeewater of het creëren van semi-permeabele beschermende coatings die water doorlaten en tegelijkertijd gevaarlijke organische verontreinigende stoffen, zoals tolueen, weghouden.

“We willen dat de onderzoeksorganisatie dit nieuwe grafeenoxide in hun toepassingen probeert te testen en het verschil ziet. Grafeenoxide is niet één materiaal; het is een familie van materialen met nogal verschillende eigenschappen, die ons oneindige mogelijkheden bieden voor nieuwe toepassingen”, zegt hij. zegt Talyzin.