(PhysOrg.com) - Los investigadores han encontrado un nuevo uso para el grafeno, la hoja de átomos de carbono de un solo átomo de espesor que se asemeja a una tela metálica. Desde que se observó por primera vez el grafeno en 2004, su gran superficie, excelente resistencia mecánica, y la alta conductividad eléctrica han intrigado a los científicos y han abierto nuevas áreas de exploración.

En su estudio reciente, Ian Lightcap, Thomas Kosel, y Prashant Kamat de la Universidad de Notre Dame han demostrado que el grafeno se puede utilizar como una estera catalizadora multifuncional. Como estera de catalizador, El grafeno bidimensional puede contener partículas que actúan como catalizadores para acelerar o ralentizar la velocidad de las reacciones químicas. Los hallazgos pueden allanar el camino para el desarrollo de sistemas catalizadores de próxima generación, así como avances en sensores químicos y biológicos. El estudio se publica en una edición reciente de Nano letras .

“El desafío obvio [en la construcción de una estera de catalizador] es tener una gran área de superficie de carbono para que las partículas de catalizador se puedan dispersar sin ninguna agregación, "Kamat dijo PhysOrg.com . "Grafeno, con su nanoestructura bidimensional, proporciona la mayor superficie para anclar partículas de catalizador ".

Además de su gran superficie, una plataforma de comunicación de grafeno también tiene la capacidad de almacenar y transferir electrones a diferentes ubicaciones de la plataforma debido a sus propiedades redox. Aprovechando estas propiedades, Los investigadores utilizaron procesos de transferencia de electrones para anclar dos partículas catalizadoras diferentes, nanopartículas semiconductoras (dióxido de titanio) y nanopartículas metálicas (plata), a la estera. Como explican los investigadores, tener dos partículas de catalizador diferentes en diferentes ubicaciones en la misma hoja puede proporcionar una mayor versatilidad para llevar a cabo procesos catalíticos.

Para construir el sistema catalítico, Los electrones fotogenerados en nanopartículas de dióxido de titanio se transfieren primero al sustrato de óxido de grafeno. Algunos de estos electrones se utilizan para mejorar la conductividad del sustrato, convirtiendo el óxido de grafeno en óxido de grafeno reducido (RGO). Mientras tanto, otros electrones se almacenan en la hoja RGO hasta la introducción del nitrato de plata. En este punto, los electrones almacenados se transportan a través de la hoja RGO para reducir los iones de plata en nanopartículas de plata, que sirven como semillas para un crecimiento adicional.

“La lámina de grafeno facilita la comunicación directa entre diferentes partículas al enviar electrones a través del plano del carbono, —Dijo Kamat. “El crecimiento de nanopartículas de plata confirma la capacidad de la hoja de grafeno como plataforma de comunicación electrónica entre semiconductores y nanopartículas metálicas ancladas en la hoja de grafeno. … Se puede pensar en depositar otras nanopartículas de catalizador para incorporar selectividad adicional ”.

Un ejemplo que señaló Kamat es un sistema catalizador de división de agua, en el que se generan oxígeno e hidrógeno moleculares en sitios catalíticos separados.

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