(Phys.org) - La structure de l'oxyde de graphite se dilate de manière surprenante lorsqu'elle est refroidie dans du méthanol ou de l'éthanol. Aussi, l'oxyde de graphite absorbe sélectivement le méthanol des mélanges eau-méthanol. Deux nouvelles études par des physiciens de l'Université d'Umeå en Suède, Publié dans ACS Nano et J. Phys. Chem. C , respectivement, apporter des connaissances sur les nouvelles propriétés du graphite oxydé et du graphène.

Le graphène est un matériau bidimensionnel constitué d'une seule couche d'atomes de carbone disposés dans une structure en nid d'abeille. Le graphène peut être considéré comme un matériau adsorbant unique en raison de sa surface extrêmement grande. Un gramme de graphène a une surface comparable à un terrain de football. Cette surface pourrait être utilisée pour l'adsorption de gaz et de liquides, dans les applications de stockage de gaz, extraction des polluants de l'eau, etc. Cependant, le graphène est hydrophobe, ce qui signifie que sa surface repousse l'eau.

D'autre part, l'oxydation du graphène entraîne des changements remarquables dans ses propriétés. L'oxyde de graphène est hydrophile et il est également facilement soluble dans l'eau. Un matériau composé de plusieurs couches d'oxyde de graphène empilées est appelé oxyde de graphite. Il possède de nombreuses propriétés uniques :il absorbe l'eau et les alcools en grande quantité, semblable aux argiles qui gonflent lorsqu'on ajoute de l'eau.

Une nouvelle étude d'Alexandr V. Talyzin et de son équipe révèle que l'oxyde de graphite est capable d'incorporer encore plus de méthanol et d'éthanol à basse température par rapport à la température ambiante. Sa structure se dilate lorsqu'elle est refroidie dans un excès de solvant liquide. À -130 degrés Celsius, les couches d'oxyde de graphène sont séparées de 20,4 en raison de l'incorporation d'éthanol supplémentaire dans sa structure, contre environ 3,4 dans le graphite naturel et environ 6,5 dans l'oxyde de graphite sans solvant.

"La distance entre les couches d'oxyde de graphène à basse température est si grande qu'elle devient un matériau composite avec des feuilles d'oxyde de graphène séparées par au moins quatre monocouches de molécules de méthanol ou d'éthanol. Ce qui est également remarquable, c'est que ce phénomène est limité à un seul type spécifique d'oxyde de graphite et n'est pas observé dans un autre type étudié. de nombreux types différents d'oxyde de graphite sont connus et nous commençons maintenant à comprendre à quel point les variations de leurs propriétés sont énormes. Ce n'est pas qu'un seul matériau, c'est toute une famille de matériaux, " dit Alexandr V. Talyzin, chercheur au Département de physique.

Dans une étude distincte publiée dans J. Phys. Chem. C il a été démontré qu'un certain type d'oxyde de graphite peut être utilisé pour l'absorption sélective de méthanol à partir de mélanges eau-méthanol. Une expérience de filtrage prototype très simple a montré que lorsqu'un mélange liquide eau-méthanol est passé à travers de la poudre d'oxyde de graphite, une partie du méthanol est absorbée dans la poudre et la solution qui la traverse contient plus d'eau pure.

« À l'avenir, nous aimerions concevoir des membranes spéciales composées de couches d'oxyde de graphène, qui peut être utilisé pour la séparation de différents solvants et la purification de l'eau. Ces premiers résultats nous aident à comprendre les voies possibles pour fabriquer de telles membranes, " dit Alexandr V. Talyzin.

Le premier exemple d'effets réussis de séparation de solvants a été rapporté l'année dernière dans une étude de R.R. Nair et al. d'une équipe de recherche de l'Université de Manchester, dirigé par I.Grigorieva et le lauréat du prix Nobel A. Geim, célèbres pour leurs recherches dans le domaine du graphène.