Investigadores del Instituto Nacional de Ciencia y Tecnología de Ulsan (UNIST), Corea del Sur ha sido pionera en una pero una forma eficiente y ecológica de producir nanoplaquetas de grafeno funcionalizadas de forma selectiva en Edge (EFGnP) mediante molienda de grafito de bolas en seco en presencia de varios gases.

La actividad electrocatalítica de los nanomateriales basados ​​en carbono dopados con heteroátomos se ha convertido en un interés creciente en los últimos años debido a sus aplicaciones potenciales para pilas de combustible y baterías de metal-aire.

Actualmente existen varios enfoques para el dopado de heteroátomos en estructura grafítica, pero estos adolecen de elevados costes de fabricación y dificultades técnicas.

Investigadores del Instituto Nacional de Ciencia y Tecnología de Ulsan (UNIST) han elaborado un sencillo pero una alternativa eficiente y ecológica que ve la producción de nanoplaquetas de grafeno funcionalizadas selectivamente en los bordes (EFGnP) a través de un grafito de molienda de bolas en seco en presencia de varios gases. El molino de bolas en seco es efectivamente un tipo de molinillo, utilizado tradicionalmente para moler minerales, productos químicos y otras materias primas en polvo fino. También se puede utilizar a nivel atómico, como es el caso de la producción de EFGnP.

Debido a la versatilidad de las reacciones mecanoquímicas impulsadas por el molino de bolas, Se podrían introducir varios grupos funcionales en los bordes rotos de las nanoplaquetas de grafeno (GnP) en presencia de vapores químicos apropiados. líquidos o sólidos en la trituradora del molino de bolas.

El mecanismo de funcionalización selectiva de bordes en el proceso de molienda de bolas implica la reacción entre especies de carbono reactivas generadas por una escisión mecanoquímica de enlaces C-C grafíticos y gases en una trituradora de molino de bolas sellada. La especie de carbón activo latente, que permanecen inactivos en la trituradora, podría terminar con la exposición posterior a la humedad del aire. Como resultado, algunos grupos oxigenados, tales como hidroxilo (-OH) y ácido carboxílico (-COOH), se puede introducir en los bordes rotos de los EFGnP preformados con una distorsión mínima del plano basal.

Se utiliza un microscopio electrónico de barrido (SEM) para demostrar el agrietamiento mecanoquímico de una pieza de grafito de gran tamaño en un tamaño de grano pequeño de EFGnP. Debido a la reacción entre las especies de carbón activo recién formadas en los bordes rotos de los GnP y los gases correspondientes, Se descubrió que el molienda de bolas y los procedimientos de tratamiento subsiguientes aumentan el peso de todos los EFGnP resultantes con respecto al material de partida de grafito. Estos resultados indicaron que la funcionalización mecanoquímica del grafito fue eficiente. Los EFGnP resultantes son lo suficientemente activos para la reacción de reducción de oxígeno (ORR) en las pilas de combustible, y por lo tanto fabricarán costosos electrocatalizadores basados ​​en platino (Pt) para pasar a un segundo plano.

Jong-Beom Baek, El profesor y director de la Escuela Interdisciplinaria de Energía Verde / Centro de Materiales de Carbono de Baja Dimensiones en UNIST comentó:

"Hemos desarrollado un sencillo pero versátil proceso de molienda de bolas para exfoliar eficientemente el grafito prístino directamente en EFGnP. Se realizaron varias mediciones microscópicas y espectroscópicas para confirmar los mecanismos de reacción para la funcionalización del borde del grafito mediante molienda de bolas en presencia de los gases correspondientes y sus actividades electrocatalíticas superiores de la ORR. "dijo el profesor Baek.