(PhysOrg.com) -- Onderzoekers hebben een nieuwe toepassing gevonden voor grafeen, de enkel-atoom-dikke laag koolstofatomen die lijkt op kippengaas. Sinds grafeen voor het eerst werd waargenomen in 2004, zijn grote oppervlakte, uitstekende mechanische sterkte, en hoge elektrische geleidbaarheid hebben wetenschappers geïntrigeerd en nieuwe onderzoeksgebieden geopend.

In hun recente studie, Ian Lichtkap, Thomas Kos, en Prashant Kamat van de Universiteit van Notre Dame hebben aangetoond dat grafeen kan worden gebruikt als een multifunctionele katalysatormat. Als katalysatormat, tweedimensionaal grafeen kan deeltjes bevatten die fungeren als katalysatoren om de snelheid van chemische reacties te versnellen of te vertragen. De bevindingen kunnen de weg vrijmaken voor de ontwikkeling van katalysatorsystemen van de volgende generatie, evenals vooruitgang in chemische en biologische sensoren. De studie is gepubliceerd in een recent nummer van Nano-letters .

"De voor de hand liggende uitdaging [bij het maken van een katalysatormat] is om een ​​groot koolstofoppervlak te hebben, zodat de katalysatordeeltjes kunnen worden verspreid zonder enige aggregatie, ” vertelde Kamat PhysOrg.com . “Grafeen, met zijn tweedimensionale nanostructuur, biedt het grootste oppervlak om katalysatordeeltjes te verankeren.”

Naast het grote oppervlak, een grafeen communicerend platform heeft ook de mogelijkheid om elektronen op te slaan en over te dragen naar verschillende locaties op het platform vanwege zijn redox-eigenschappen. Door gebruik te maken van deze eigenschappen, de onderzoekers gebruikten elektronenoverdrachtsprocessen om twee verschillende katalysatordeeltjes - halfgeleider nanodeeltjes (titaniumdioxide) en metalen nanodeeltjes (zilver) - aan de mat te verankeren. Zoals de onderzoekers uitleggen, het hebben van twee verschillende katalysatordeeltjes op verschillende locaties op hetzelfde vel kan een grotere veelzijdigheid verschaffen voor het uitvoeren van katalytische processen.

Om het katalysatorsysteem te construeren, fotogegenereerde elektronen in nanodeeltjes van titaniumdioxide worden eerst overgebracht naar het grafeenoxide-substraat. Sommige van deze elektronen worden gebruikt om de geleidbaarheid van het substraat te verbeteren, het omzetten van grafeenoxide in gereduceerd grafeenoxide (RGO). In de tussentijd, andere elektronen worden in het RGO-blad opgeslagen tot de introductie van zilvernitraat. Op dit punt, de opgeslagen elektronen worden over de RGO-plaat getransporteerd om de zilverionen te reduceren tot zilveren nanodeeltjes, die dienen als zaden voor extra groei.

"De grafeenplaat vergemakkelijkt directe communicatie tussen verschillende deeltjes door elektronen over het koolstofvlak te pendelen, ' zei Kamat. "De groei van zilveren nanodeeltjes bevestigt het vermogen van de grafeenplaat als een elektronisch communicatieplatform tussen halfgeleider- en metalen nanodeeltjes die verankerd zijn op de grafeenplaat. … Men kan overwegen andere katalysator-nanodeeltjes af te zetten om extra selectiviteit op te nemen.”

Een voorbeeld dat Kamat opmerkte, is een watersplitsend katalysatorsysteem, waarin moleculaire zuurstof en waterstof worden gegenereerd op afzonderlijke katalysatorlocaties.

Copyright 2010 PhysOrg.com.
Alle rechten voorbehouden. Dit materiaal mag niet worden gepubliceerd, uitzending, geheel of gedeeltelijk herschreven of herverdeeld zonder de uitdrukkelijke schriftelijke toestemming van PhysOrg.com.