(PhysOrg.com) -- Les chercheurs ont trouvé une nouvelle utilisation pour le graphène, la feuille d'atomes de carbone d'une épaisseur d'un seul atome qui ressemble à du grillage à poule. Depuis que le graphène a été observé pour la première fois en 2004, sa grande superficie, excellente résistance mécanique, et la conductivité électrique élevée ont intrigué les scientifiques et ouvert de nouveaux domaines d'exploration.

Dans leur étude récente, Ian Lightcap, Thomas Kosel, et Prashant Kamat de l'Université de Notre Dame ont démontré que le graphène peut être utilisé comme tapis de catalyseur multifonctionnel. En tant que tapis de catalyseur, le graphène bidimensionnel peut contenir des particules qui agissent comme des catalyseurs pour accélérer ou ralentir la vitesse des réactions chimiques. Les résultats pourraient ouvrir la voie au développement de systèmes catalytiques de nouvelle génération, ainsi que les progrès des capteurs chimiques et biologiques. L'étude est publiée dans un numéro récent de Lettres nano .

« Le défi évident [dans la construction d'un tapis de catalyseur] est d'avoir une grande surface de carbone afin que les particules de catalyseur puissent être dispersées sans aucune agrégation, " a dit Kamat PhysOrg.com . « Le graphène, avec sa nanostructure bidimensionnelle, fournit la plus grande surface pour ancrer les particules de catalyseur.

En plus de sa grande superficie, une plate-forme de communication en graphène a également la capacité de stocker et de transférer des électrons à différents endroits de la plate-forme en raison de ses propriétés redox. Profitant de ces propriétés, les chercheurs ont utilisé des processus de transfert d'électrons pour ancrer deux particules de catalyseur différentes - des nanoparticules semi-conductrices (dioxyde de titane) et des nanoparticules métalliques (argent) - au tapis. Comme l'expliquent les chercheurs, le fait d'avoir deux particules de catalyseur différentes à des emplacements différents sur la même feuille peut offrir une plus grande polyvalence pour la mise en œuvre de procédés catalytiques.

Pour construire le système de catalyseur, les électrons photogénérés dans les nanoparticules de dioxyde de titane sont d'abord transférés dans le substrat d'oxyde de graphène. Certains de ces électrons sont utilisés pour améliorer la conductivité du substrat, transformer l'oxyde de graphène en oxyde de graphène réduit (RGO). Pendant ce temps, d'autres électrons sont stockés dans la feuille RGO jusqu'à l'introduction du nitrate d'argent. À ce point, les électrons stockés sont transportés à travers la feuille RGO pour réduire les ions argent en nanoparticules d'argent, qui servent de graines pour une croissance supplémentaire.

« La feuille de graphène facilite la communication directe entre différentes particules en faisant circuler des électrons à travers le plan du carbone, ", a déclaré Kamat. « La croissance des nanoparticules d'argent confirme la capacité de la feuille de graphène en tant que plate-forme de communication électronique entre les nanoparticules semi-conductrices et métalliques ancrées sur la feuille de graphène. … On peut envisager de déposer d'autres nanoparticules de catalyseur pour incorporer une sélectivité supplémentaire.

Un exemple que Kamat a noté est un système de catalyseur de fractionnement de l'eau, dans lequel l'oxygène moléculaire et l'hydrogène sont générés sur des sites de catalyseur séparés.

Copyright 2010 PhysOrg.com.
Tous les droits sont réservés. Ce matériel ne peut pas être publié, diffuser, réécrit ou redistribué en tout ou en partie sans l'autorisation écrite expresse de PhysOrg.com.