Nanotechnologia

Dlaczego cienkie warstwy tlenku grafenu są stabilne w wodzie

Stabilność powłok tlenku grafenu w wodzie jest bardzo istotna podczas ich zastosowania jako membrany do filtracji wody. W wodzie powłoki stają się naładowane ujemnie, to odpychanie elektrostatyczne zazwyczaj skutkuje w rozpadaniu się powłok.

Badania wykazały, że membrany pozostają stabilne pod wpływem domieszkowania jonami metali. Badanie sugeruje prosty sposób ulepszania i dostosowania właściwości cienkich warstw, poprzez właściwe domieszkowanie.

Naukowcy, tworząc papiero-podobną membranę, zastosowali metodę filtracji próżniowej w celu złączenia drobnych płatków tlenku grafenu. Owe membrany, w większości przypadków, są wytrzymałe i stabilne w wodzie. Ich nieintuicja stabilność, wraz z raportem o przypadkowej niestabilności, doprowadziły naukowców z Northwestern University (Che-Ning Yeh, Jiaxing Huang i współpracowników) do kontroli metod i materiałów wykorzystywanych do produkcji membran.

Badacze skoncentrowali się na porowatych krążkach filtracyjnych tlenek glinu, które są powszechnie stosowane w trakcie produkcji membran. Cenione są za ich gładkie, twarde powierzchnie, dyski te celowo zastosowano aby otrzymać równomiernie strukturyzowane membrany. Yeh i Huang odkryli jednakże, że dyski korodują i uwalnianiają jony aluminium podczas tworzenia membrany. Resztki kwasu siarkowego, który stosuje się do wytwarzania tlenku grafenu z grafitu uruchamia korozję. Jony Al3 + okazały się bardzo przydatne: doprowadzają do usieciowania ujemnie naładowanych płatków tlenku grafenu i powodują wzmocnienie membran.

Zastosowane, w celu porównania, polimerowe krążki filtracyjne porowadzą do szybkiego rozpadu membran w wodzie.

“To bardzo ekscytujące odkrycie”, mówi Richard B. Kaner, chemik materiałowy na UCLA. Dodaje, że pomysł, że Al3 + może wyługować membranę tlenku glinu i jednocześnie stabilizować membranę tlenku grafenu, jest nie tylko zaskakujący, ale może prowadzić do ulepszenia membran do wielorakiego zastosowania.

Inżynier materiałowy Dan Li z Monash Uniwersytetu, w Victorii, Australia, zauważa, że te dobrze przemyślane eksperymenty wykazują prosty sposób wyprodukowania „papieru” tlenku grafenu do różnych zastosowań. “Jest to doskonały przykład tego, jak „trywialny” problem domieszek może przyczynić się do ważnego odkrycia,” mówi Dan Li.

źródło artykułu www.cen.acs.org

źródło grafiki www.commons.wikimedia.org

Podobne artykuły

Zespół naukowców z National Graphene Institute w Manchester University, kierowany przez prof. Rahula Naira, wbudował przewodzące włókna w elektrycznie izolującą membranę tlenku grafenu. Prąd elektryczny przepływający przez te nanofilamenty wytworzył duże pole elektryczne, które jonizuje cząsteczki...
Łukasz Majchrzycki, doktorant na Wydziale Fizyki Technicznej Politechniki Poznańskiej. Jego zainteresowania naukowe obejmują zastosowania tlenku grafenu oraz techniki mikroskopowe, w tym mikroskopię sił atomowych. Aktualnie pracuje w Wielkopolskim Centrum Zaawansowanych Technologii w Poznaniu. W 2015...