p (PhysOrg.com) - Os pesquisadores descobriram um novo uso para o grafeno, a folha de átomos de carbono com a espessura de um único átomo que se assemelha a uma tela de arame. Desde que o grafeno foi observado pela primeira vez em 2004, sua grande área de superfície, excelente resistência mecânica, e a alta condutividade elétrica intrigou os cientistas e abriu novas áreas de exploração. p Em seu estudo recente, Ian Lightcap, Thomas Kosel, e Prashant Kamat da Universidade de Notre Dame demonstraram que o grafeno pode ser usado como um tapete catalisador multifuncional. Como um tapete catalisador, o grafeno bidimensional pode conter partículas que agem como catalisadores para acelerar ou desacelerar a taxa de reações químicas. As descobertas podem abrir caminho para o desenvolvimento de sistemas catalisadores de próxima geração, bem como avanços em sensores químicos e biológicos. O estudo foi publicado em uma edição recente da Nano Letras .

p “O desafio óbvio [na construção de uma esteira de catalisador] é ter uma grande área de superfície de carbono para que as partículas de catalisador possam ser dispersas sem qualquer agregação, ”Kamat disse PhysOrg.com . "Grafeno, com sua nanoestrutura bidimensional, fornece a maior área de superfície para ancorar as partículas de catalisador. ”

p Além de sua grande área de superfície, uma plataforma de comunicação de grafeno também tem a capacidade de armazenar e transferir elétrons para diferentes locais na plataforma devido às suas propriedades redox. Aproveitando essas propriedades, os pesquisadores usaram processos de transferência de elétrons para ancorar duas partículas diferentes de catalisador - nanopartículas semicondutoras (dióxido de titânio) e nanopartículas de metal (prata) - ao tapete. Como explicam os pesquisadores, ter duas partículas de catalisador diferentes em locais diferentes na mesma folha pode fornecer maior versatilidade para a realização de processos catalíticos.

p Para construir o sistema de catalisador, elétrons fotogerados em nanopartículas de dióxido de titânio são primeiro transferidos para o substrato de óxido de grafeno. Alguns desses elétrons são usados ​​para melhorar a condutividade do substrato, transformando o óxido de grafeno em óxido de grafeno reduzido (RGO). Enquanto isso, outros elétrons são armazenados na folha RGO até a introdução do nitrato de prata. Neste ponto, os elétrons armazenados são transportados através da folha RGO para reduzir os íons de prata em nanopartículas de prata, que servem como sementes para crescimento adicional.

p “A folha de grafeno facilita a comunicação direta entre diferentes partículas transportando elétrons através do plano de carbono, ”Kamat disse. “O crescimento das nanopartículas de prata confirma a capacidade da folha de grafeno como uma plataforma de comunicação eletrônica entre o semicondutor e as nanopartículas de metal ancoradas na folha de grafeno. ... Pode-se considerar o depósito de outras nanopartículas de catalisador para incorporar seletividade adicional. ”

p Um exemplo que Kamat observou é um sistema de catalisador de divisão de água, em que o oxigênio molecular e o hidrogênio são gerados em locais separados do catalisador. p Copyright 2010 PhysOrg.com.
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