(Phys.org) —La estructura del óxido de grafito se expande sorprendentemente cuando se enfría en metanol o etanol. También, El óxido de grafito absorbe selectivamente el metanol de las mezclas de agua y metanol. Dos nuevos estudios realizados por físicos de la Universidad de Umeå en Suecia, publicado en ACS Nano y J. Phys. Chem. C , respectivamente, proporcionar conocimientos sobre las nuevas propiedades del grafito oxidado y el grafeno.

El grafeno es un material bidimensional que consta de una sola capa de átomos de carbono dispuestos en una estructura de panal. El grafeno puede considerarse un material adsorbente único debido a su superficie extremadamente grande. Un gramo de grafeno tiene una superficie comparable a un campo de fútbol. Esta superficie podría usarse para la adsorción de gases y líquidos, en aplicaciones para almacenamiento de gas, extracción de contaminantes del agua, etc. Sin embargo, el grafeno es hidrofóbico, lo que significa que su superficie repele el agua.

Por otra parte, La oxidación del grafeno produce cambios notables en sus propiedades. El óxido de grafeno es hidrófilo y también es fácilmente soluble en agua. Un material compuesto por muchas capas de óxido de grafeno apiladas se llama óxido de grafito. Tiene muchas propiedades únicas:absorbe agua y alcoholes en grandes cantidades, similar a las arcillas que se hinchan cuando se agrega agua.

Un nuevo estudio de Alexandr V. Talyzin y su equipo revela que el óxido de grafito es capaz de incorporar aún más metanol y etanol a bajas temperaturas en comparación con la temperatura ambiente. Su estructura se expande cuando se enfría en un exceso de solvente líquido. A -130 grados Celsius, las capas de óxido de grafeno están separadas por 20,4 Å debido a la incorporación de etanol adicional en su estructura, en comparación con aproximadamente 3,4 Å en el grafito natural y aproximadamente 6,5 Å en el óxido de grafito sin disolventes.

"La distancia entre las capas de óxido de grafeno a bajas temperaturas es tan grande que se convierte en un material compuesto con láminas de óxido de grafeno separadas por al menos cuatro monocapas de moléculas de metanol o etanol. Lo que también es destacable es que este fenómeno se limita solo a un tipo específico de óxido de grafito y no se observa en otro tipo estudiado. De hecho, Se conocen muchos tipos diferentes de óxido de grafito y ahora comenzamos a comprender cuán enormes son las variaciones de sus propiedades. No es solo un material, es toda una familia de materiales, "dice Alexandr V. Talyzin, investigador del Departamento de Física.

En un estudio separado publicado en J. Phys. Chem. C Se demostró que se puede utilizar cierto tipo de óxido de grafito para la absorción selectiva de metanol a partir de mezclas de agua y metanol. Un experimento de filtrado prototipo muy simple mostró que cuando una mezcla líquida de agua y metanol se pasa a través de polvo de óxido de grafito, parte del metanol se absorbe en el polvo y la solución que pasa contiene más agua pura.

"En el futuro nos gustaría diseñar membranas especiales compuestas por capas de óxido de grafeno, que se puede utilizar para la separación de diferentes disolventes y la purificación de agua. Estos primeros resultados nos ayudan a comprender las posibles formas de fabricar tales membranas, "dice Alexandr V. Talyzin.

El primer ejemplo de efectos exitosos de separación de solventes se informó el año pasado en un estudio de R.R. Nair et al. de un equipo de investigación de la Universidad de Manchester, dirigido por I.Grigorieva y el premio Nobel A. Geim, famoso por su investigación en el campo del grafeno.