Pesquisadores da Universidade de Umeå, na Suécia, descobriram uma nova maneira de sintetizar óxido de grafeno, que apresenta significativamente menos defeitos em comparação com materiais produzidos pelo método mais comum. Da mesma forma, um bom óxido de grafeno só poderia ser sintetizado anteriormente usando um método bastante perigoso envolvendo ácido nítrico fumegante extremamente tóxico.



O óxido de grafeno é frequentemente usado para produzir grafeno através da remoção de oxigênio. No entanto, se houver buracos no óxido de grafeno, também haverá buracos após ele ser convertido em grafeno. Portanto, a qualidade do óxido de grafeno é muito importante.

Alexandr Talyzin e seu grupo de pesquisa resolveram agora o quebra-cabeça de como produzir um bom óxido de grafeno com segurança. Seus resultados foram publicados na revista Carbon.

O grafeno é frequentemente descrito como um material maravilhoso graças à sua flexibilidade, alta resistência mecânica e condutividade. Mas todas as propriedades do grafeno são afetadas por defeitos. O grafeno produzido a partir do óxido de grafeno tem propriedades mecânicas e condutividade muito piores do que o esperado.

Muitos estudos demonstraram que a síntese pelo método mais utilizado, o método Hummers, resulta sempre num número significativo de defeitos. O método Brodie, muito mais antigo, fornece óxido de grafeno quase completamente livre de buracos, mas esse tipo de óxido de grafeno ainda não é produzido por nenhuma empresa e não está disponível comercialmente. “É simplesmente demasiado perigoso e inadequado para a produção industrial”, diz Alexandr Talyzin.

Agora, os pesquisadores descobriram um novo método que combina o ácido do método Hummers (H₂ SO₄ ) e o oxidante do método Brodie (clorato de potássio), permitindo-lhes produzir óxido de grafeno com uma série de defeitos tão pequenos quanto os de Brodie, mas usando um procedimento de síntese tão simples quanto a oxidação de Hummers.

“Este método deveria receber o nome de Bartosz Gurzeda, pesquisador que trabalha no meu grupo... como método Gurzeda”, diz Alexandr Talyzin.

De acordo com Talyzin, há muitas razões para acreditar que o método Gurzeda se tornará tão popular quanto o método Hummers sempre que for necessário óxido de grafeno livre de defeitos. Este método serve para produzir grafeno através da remoção de grupos de oxigênio ou para a preparação de revestimentos de proteção de gases, membranas semipermeáveis, sensores e muitas outras aplicações possíveis.

Na última década, também surgiu muito interesse pelas aplicações do próprio óxido de grafeno. Os materiais de óxido de grafeno em camadas são intensamente estudados para aplicações em membranas com o sonho de produzir água potável por meio da simples filtração de sais da água do mar ou criar revestimentos protetores semipermeáveis ​​que permitem a passagem da água, mantendo afastados poluentes orgânicos perigosos, como o tolueno.

"Queremos que a sociedade de investigação experimente e teste este novo óxido de grafeno nas suas aplicações e veja a diferença. O óxido de grafeno não é um material; é uma família de materiais com propriedades bastante diferentes, proporcionando-nos oportunidades infinitas para novas aplicações," diz Talyzin.

Mais informações: Bartosz Gurzęda et al, Óxido de grafite por oxidação por "rota do clorato" sem HNO3:O ácido importa?, Carbono (2024). DOI:10.1016/j.carbon.2024.118899
Fornecido pela Universidade de Umea