Een team van wetenschappers onder leiding van het Oak Ridge National Laboratory van het Department of Energy heeft een nieuwe manier ontwikkeld om tweedimensionale nanosheets te produceren door bulkmaterialen te scheiden met niet-toxische vloeibare stikstof. Het milieuvriendelijke proces genereert een 20-voudige toename van het oppervlak per vel, die de commerciële toepassingen van nanomaterialen zouden kunnen uitbreiden.

"Het is eigenlijk een heel eenvoudige procedure, " zei ORNL-chemicus Huiyuan Zhu, die co-auteur was van een studie gepubliceerd in Internationale editie van Angewandte Chemie . "We hebben in de handel verkrijgbaar boornitride in een oven verwarmd tot 800 graden Celsius om de 2D-lagen van het materiaal uit te zetten. we doopten het materiaal meteen in vloeibare stikstof, die door de tussenlagen dringt, vergast tot stikstof, en exfolieert, of scheidt, het materiaal in ultradunne lagen."

Nanosheets van boornitride kunnen worden gebruikt bij scheiding en katalyse, zoals het omzetten van koolmonoxide in kooldioxide in benzinemotoren. Ze kunnen ook dienen als absorptiemiddel om gevaarlijk afval op te dweilen. Zhu zei dat het gecontroleerde gasafschilferingsproces van het team kan worden gebruikt om andere 2D-nanomaterialen te synthetiseren, zoals grafeen, die potentiële toepassingen heeft in halfgeleiders, fotovoltaïsche, elektroden en waterzuivering.

Vanwege de veelzijdigheid en het commerciële potentieel van één-atoom-dikke 2D-nanomaterialen, wetenschappers zoeken naar efficiëntere manieren om grotere platen te produceren. Huidige exfoliatieprocedures gebruiken agressieve chemicaliën die gevaarlijke bijproducten produceren en de hoeveelheid oppervlakte per nanoblad verminderen, zei Zhu.

"In dit specifieke geval het oppervlak van de boornitride nanosheets is 278 vierkante meter per gram, en het in de handel verkrijgbare boornitridemateriaal heeft een oppervlakte van slechts 10 vierkante meter per gram, "Zei Zhu. "Met 20 keer meer oppervlakte, boornitride kan worden gebruikt als een geweldige ondersteuning voor katalyse."

Verder onderzoek is gepland om het oppervlak van boornitride-nanoplaten uit te breiden en ook hun haalbaarheid te testen bij het opruimen van motoruitlaatgassen en het verbeteren van de efficiëntie van waterstofbrandstofcellen.