Des chercheurs de l'Université d'Umeå en Suède ont découvert une nouvelle façon de synthétiser l'oxyde de graphène, qui présente beaucoup moins de défauts que les matériaux produits par la méthode la plus courante. De même, un bon oxyde de graphène ne pouvait être synthétisé auparavant qu'en utilisant une méthode plutôt dangereuse impliquant de l'acide nitrique fumant extrêmement toxique.

L'oxyde de graphène est souvent utilisé pour produire du graphène en éliminant l'oxygène. Cependant, s’il y a des trous dans l’oxyde de graphène, il y en aura également après sa conversion en graphène. Par conséquent, la qualité de l'oxyde de graphène est très importante.

Alexandr Talyzin et son groupe de recherche ont désormais résolu le casse-tête de la fabrication en toute sécurité d'un bon oxyde de graphène. Leurs résultats sont publiés dans la revue Carbon.

Le graphène est souvent décrit comme un matériau merveilleux en raison de sa flexibilité, de sa haute résistance mécanique et de sa conductivité. Mais toutes les propriétés du graphène sont affectées par des défauts. Le graphène produit à partir d'oxyde de graphène a des propriétés mécaniques et une conductivité bien pires que prévu.

De nombreuses études ont démontré que la synthèse par la méthode la plus couramment utilisée, la méthode Hummers, aboutit toujours à un nombre important de défauts. La méthode Brodie, beaucoup plus ancienne, fournit un oxyde de graphène presque totalement sans trous, mais ce type d'oxyde de graphène n'est toujours produit par aucune entreprise et n'est pas disponible dans le commerce. "C'est tout simplement trop dangereux et ne convient pas à la fabrication industrielle", déclare Alexandre Talyzine.

Aujourd'hui, les chercheurs ont trouvé une nouvelle méthode qui combine l'acide de la méthode Hummers (H₂ SO₄ ) et l'oxydant de la méthode Brodie (chlorate de potassium), leur permettant de produire de l'oxyde de graphène avec un nombre de défauts aussi faible que ceux de Brodie, mais en utilisant un procédé de synthèse aussi simple que l'oxydation de Hummers.

"Cette méthode devrait porter le nom de Bartosz Gurzeda, un chercheur travaillant dans mon groupe... sous le nom de méthode Gurzeda", déclare Alexandr Talyzin.

Selon Talyzin, il existe de nombreuses raisons de croire que la méthode Gurzeda deviendra aussi populaire que la méthode Hummers chaque fois que l'oxyde de graphène sans défaut sera nécessaire. Cette méthode permet de fabriquer du graphène en éliminant les groupes oxygène ou pour la préparation de revêtements de protection contre les gaz, de membranes semi-perméables, de capteurs et de nombreuses autres applications possibles.

Au cours de la dernière décennie, les applications de l’oxyde de graphène lui-même ont également suscité beaucoup d’intérêt. Les matériaux en couches d'oxyde de graphène sont intensivement étudiés pour les applications membranaires avec le rêve de produire de l'eau potable par simple filtration des sels de l'eau de mer ou en créant des revêtements protecteurs semi-perméables qui permettent à l'eau de passer tout en éloignant les polluants organiques dangereux, tels que le toluène. P>

"Nous voulons que la société de recherche essaie de tester ce nouvel oxyde de graphène dans ses applications et voit la différence. L'oxyde de graphène n'est pas un seul matériau; c'est une famille de matériaux aux propriétés plutôt différentes, nous offrant des opportunités infinies pour de nouvelles applications." dit Talyzin.

Plus d'informations : Bartosz Gurzęda et al, Oxyde de graphite par oxydation « voie chlorate » sans HNO3 :l'acide est-il important ?, Carbone (2024). DOI :10.1016/j.carbon.2024.118899

Fourni par l'Université d'Umea