p (Phys.org) - A estrutura do óxido de grafite se expande surpreendentemente quando resfriado em metanol ou etanol. Também, o óxido de grafite absorve seletivamente o metanol das misturas de água-metanol. Dois novos estudos de físicos da Universidade de Umeå, na Suécia, publicado em ACS Nano e J. Phys. Chem. C , respectivamente, fornecer conhecimento sobre novas propriedades de grafite oxidada e grafeno. p O grafeno é um material bidimensional que consiste em uma única camada de átomos de carbono dispostos em uma estrutura em favo de mel. O grafeno pode ser considerado um material adsorvente único devido à sua área de superfície extremamente grande. Um grama de grafeno tem uma superfície comparável a um campo de futebol. Esta superfície pode ser usada para adsorção de gases e líquidos, em aplicações para armazenamento de gás, extração de poluentes da água, etc. No entanto, o grafeno é hidrofóbico, o que significa que sua superfície repele a água.

p Por outro lado, a oxidação do grafeno resulta em mudanças notáveis ​​em suas propriedades. O óxido de grafeno é hidrofílico e também é facilmente solúvel em água. Um material composto de muitas camadas de óxido de grafeno empilhadas é chamado de óxido de grafite. Tem muitas propriedades únicas:absorve água e álcoois em grandes quantidades, semelhantes às argilas que incham quando a água é adicionada.

p Um novo estudo de Alexandr V. Talyzin e sua equipe revela que o óxido de grafite é capaz de incorporar ainda mais metanol e etanol em baixas temperaturas em comparação com a temperatura ambiente. Sua estrutura se expande quando resfriada em um excesso de solvente líquido. A -130 graus Celsius, as camadas de óxido de grafeno são separadas por 20,4 Å devido à incorporação de etanol adicional em sua estrutura, em comparação com aproximadamente 3,4 Å na grafite natural e aproximadamente 6,5 Å no óxido de grafite sem solvente.

p "A distância entre as camadas de óxido de grafeno em baixas temperaturas é tão grande que se torna um material compósito com folhas de óxido de grafeno separadas por pelo menos quatro monocamadas de moléculas de metanol ou etanol. O que também é notável é que esse fenômeno é limitado apenas a um tipo específico de óxido de grafite e não é observado em outro tipo estudado. muitos tipos diferentes de óxido de grafite são conhecidos e agora começamos a entender como são enormes as variações de suas propriedades. Não é apenas um material, é toda uma família de materiais, "diz Alexandr V. Talyzin, pesquisadora do Departamento de Física.

p Em um estudo separado publicado em J. Phys. Chem. C foi demonstrado que um certo tipo de óxido de grafite pode ser usado para absorção seletiva de metanol de misturas de água-metanol. Um experimento de filtragem de protótipo muito simples mostrou que quando uma mistura de água-metanol líquida é passada através do pó de óxido de grafite, parte do metanol é absorvido no pó e a solução que passa contém mais água pura.

p "No futuro, gostaríamos de projetar membranas especiais compostas de camadas de óxido de grafeno, que pode ser usado para separação de diferentes solventes e purificação de água. Esses primeiros resultados nos ajudam a entender as possíveis maneiras de fazer tais membranas, "diz Alexandr V. Talyzin.

p O primeiro exemplo de efeitos de separação de solvente bem-sucedidos foi relatado no ano passado em um estudo de R.R. Nair et al. de uma equipe de pesquisa da Universidade de Manchester, liderado por I.Grigorieva e Prêmio Nobel A. Geim, famosa por suas pesquisas no campo do grafeno.