(PhysOrg.com) - Forskare har hittat en ny användning för grafen, det enatomtjocka arket av kolatomer som liknar kycklingnät. Ända sedan grafen först observerades 2004, dess stora yta, utmärkt mekanisk styrka, och hög elektrisk ledningsförmåga har fascinerat forskare och öppnat nya områden för utforskning.

I deras senaste studie, Ian Lightcap, Thomas Kosel, och Prashant Kamat vid University of Notre Dame har visat att grafen kan användas som en multifunktionell katalysatormatta. Som en katalysatormatta, tvådimensionell grafen kan hålla partiklar som fungerar som katalysatorer för att påskynda eller bromsa hastigheten för kemiska reaktioner. Resultaten kan bana väg för utvecklingen av nästa generations katalysatorsystem, såväl som framsteg inom kemiska och biologiska sensorer. Studien publiceras i ett färskt nummer av Nanobokstäver .

"Den uppenbara utmaningen [vid konstruktionen av en katalysatormatta] är att ha en stor yta av kolytan så att katalysatorpartiklarna kan spridas utan någon aggregation, ” berättade Kamat PhysOrg.com . "Grafen, med sin tvådimensionella nanostruktur, ger den största ytan för att förankra katalysatorpartiklar."

Förutom sin stora yta, en grafenkommunikationsplattform har också förmågan att lagra och överföra elektroner till olika platser på plattformen på grund av dess redoxegenskaper. Att dra nytta av dessa egenskaper, forskarna använde elektronöverföringsprocesser för att förankra två olika katalysatorpartiklar - halvledarnanopartiklar (titandioxid) och metallnanopartiklar (silver) - till mattan. Som forskarna förklarar, att ha två olika katalysatorpartiklar på olika ställen på samma ark kan ge större mångsidighet för att utföra katalytiska processer.

För att konstruera katalysatorsystemet, fotogenererade elektroner i titandioxidnanopartiklar överförs först till grafenoxidsubstratet. Vissa av dessa elektroner används för att förbättra konduktiviteten hos substratet, omvandla grafenoxiden till reducerad grafenoxid (RGO). Under tiden, andra elektroner lagras i RGO-arket fram till införandet av silvernitrat. Vid denna tidpunkt, de lagrade elektronerna transporteras över RGO-arket för att reducera silverjonerna till silvernanopartiklar, som fungerar som frön för ytterligare tillväxt.

"Grafenarket underlättar direkt kommunikation mellan olika partiklar genom att skjuta elektroner över kolplanet, sa Kamat. "Tillväxten av silvernanopartiklar bekräftar grafenarkets förmåga som en elektronisk kommunikationsplattform mellan halvledar- och metallnanopartiklar förankrade på grafenarket. ... Man kan tänka sig att deponera andra katalysatornanopartiklar för att införliva ytterligare selektivitet."

Ett exempel som Kamat noterade är ett vattenuppdelande katalysatorsystem, där molekylärt syre och väte alstras vid separata katalysatorställen.

Copyright 2010 PhysOrg.com.
Alla rättigheter förbehållna. Detta material får inte publiceras, utsända, omskrivs eller omdistribueras helt eller delvis utan uttryckligt skriftligt tillstånd från PhysOrg.com.