p Grafeno, uma rede bidimensional de átomos de carbono, atraiu enorme interesse de uma ampla base da comunidade de pesquisa por mais de uma década. Nanofitas de grafeno (GNRs), tiras estreitas de grafeno quase unidimensional, possuem características complementares em relação à sua contraparte bidimensional de folhas de grafeno. Com base em cálculos teóricos, as propriedades elétricas dos GNRs podem ser controladas pela largura e configuração da borda, e podem variar de metálicos a semicondutores. p As propriedades físicas dos GNRs dependem significativamente do tamanho e número de camadas, que por sua vez dependem de seu método de síntese. Existem três abordagens principais para a síntese de GNRs:corte de grafeno por meio de técnicas litográficas, síntese de baixo para cima a partir de moléculas policíclicas, e descompactação de nanotubos de carbono (CNTs). Embora o método ascendente forneça uma rota para o controle preciso das bordas, e o método litográfico pode permitir GNRs com posicionamento preciso, o método de descompactação oferece a vantagem da produção em massa.

p Os métodos de descompactação MWCNT podem ser classificados em quatro tipos principais:a abordagem assistida por intercalação redutiva, descompactação oxidativa, descompactação eletroquímica, e um quarto grupo de métodos diversos. A primeira abordagem é baseada na conhecida capacidade dos metais alcalinos de intercalar grafite com expansão na direção do eixo Z. Tal expansão de rede induz estresse extremo dentro das paredes concêntricas, resultando no estouro, ou abertura longitudinal, dos tubos. Os GNRs resultantes são altamente condutores, mas eles permanecem com várias camadas e foliados. Devido à atração entre as superfícies, eles não esfoliam em fitas de camada única.

p A abordagem oxidativa envolve o tratamento de MWCNTs em meio oxidativo ácido com a formulação quase idêntica à usada na produção de óxido de grafeno (GO) a partir de grafite pelo método Hummers. O produto resultante são nanofitas de óxido de grafeno (GONRs). Ao contrário dos GNRs obtidos pelo método de intercalação redutiva, GONRs esfoliam facilmente em solução aquosa, e eles podem ser obtidos como estruturas de camada única. Um mecanismo de reação para descompactação oxidativa foi proposto por Kosynkin et al.

p Invocando a oxidação clássica dos alquenos por permanganato em ácidos, a primeira etapa é a formação de éster de manganato em uma ligação C-C, e a segunda etapa é a ruptura da ligação C-C com formação de cetonas nas bordas recém-formadas. Esse mecanismo foi desenvolvido posteriormente no trabalho teórico de Rangel et al. A síntese original gerou vários estudos sobre descompactação oxidativa de MWCNTs. Em muitos relatórios, o processo de descompactação foi denotado como "químico" em oposição ao "intercalação-esfoliação, "indicando que o mecanismo oxidativo induzido por permanganato foi comumente aceito, e foi até sugerido para descompactar SWCNTs.

p O mecanismo recém-proposto foi baseado na experiência do laboratório com o mecanismo de formação de grafite GO, que envolve três etapas consecutivas:(a) intercalação de grafite por ácido sulfúrico com formação de um estágio 1 H ₂ TÃO ₄ -composto de intercalação de grafita (GIC); (b) conversão do estágio 1 H ₂ TÃO ₄ -GIC em GO imaculado, e (c) esfoliação de GO para folhas de camada única após exposição à água.

p Assim, sob certas condições, a formação do estágio um H ₂ TÃO ₄ -GIC é inevitável para qualquer material grafítico. Subseqüentemente, o mecanismo de descompactação oxidativa de MWCNTs também pode ser impulsionado por intercalação. Se isso estiver correto, os pesquisadores devem ser capazes de interromper a reação após a primeira etapa de descompactação por intercalação, antes de prosseguir com a segunda etapa de oxidação. Se alcançado, isto proporcionará produtos descompactados, mas não oxidados ou minimamente oxidados, possuindo propriedades semelhantes aos GNRs redutivamente descompactados obtidos por intercalação de potássio ou sódio-potássio metálico. Nesse trabalho, o laboratório investigou o impacto dos dois parâmetros principais, o KMnO ₄ Relação / MWCNT, e o tempo de reação na estrutura e composição dos produtos GNR obtidos, e obteve uma compreensão revisada e mais completa do processo de descompactação.

p Os pesquisadores demonstraram que o mecanismo de descompactação oxidativa de MWCNTs é realmente impulsionado por intercalação. O processo geral de descompactação envolve as mesmas três etapas que no curso da produção de GO a partir de grafite pelos Hummers e métodos modificados de Hummers:intercalação, oxidação e esfoliação. Com MWCNTs, a intercalação está associada à descompactação simultânea. Em baixo KMnO ₄ / Relações MWCNT, é possível obter GNRs com características semelhantes às produzidas por descompactação redutiva. 0,12 wt equiv KMnO ₄ é a taxa de limite suficiente para descompactação quase completa, com apenas pequenas quantidades de oxidação covalente. Controlando o KMnO ₄ A razão / MWCNT e o tempo de reação permitem produzir GNRs com propriedades variando em uma ampla faixa contínua de GNRs grafênicos de várias camadas até GONRs de camada única. Assim, a equipe respondeu a várias perguntas que permaneceram abertas no campo de descompactação de MWCNTs, como a razão pela qual as paredes mais internas dos nanotubos permanecem fechadas. O mecanismo de reação impulsionado por intercalação fornece uma justificativa para a impossibilidade de descompactar os CNTs de parede única e poucas paredes, e auxilia na reavaliação dos dados do processo de descompactação oxidativa.