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Óxido de grafeno e a forma reduzida

O grafeno ainda é muito caro e difícil de fabricar em grande escala. Enquanto o óxido de grafeno é um derivado da grafita, mais barato e fácil de fabricar.

É recomendável ler o post sobre o grafeno antes de continuar.

Propriedades e informações do grafenoClique aqui

Composição e propriedades

O óxido de grafeno é composto por uma camada de grafeno e grupos carboxílico (COOH), carbonila (CO), hidroxila (OH) e epóxido (um átomo de oxigênio com duas ligações covalentes simples com 2 átomos de carbono).

O óxido de grafeno é hidrofílico e facilmente dispersível em água e em vários outros solventes, devido a borda ionizável com grupos carboxílicos. Este material é eletricamente isolante, ao contrário do grafeno puro, devido à presença de hidroxilas e peróxidos, estes fazem alguns átomos de carbono terem a hibridização sp³.

A grafita é oxidada e depois passa por exfoliação e, o óxido de grafeno é produzido. Mais detalhes serão explicados em outro post. 

Algumas aplicações do óxido de grafeno

Dessalinização da água

O óxido de grafeno (OG) pode ser usado para tornar a água do mar potável, 97% dos sais são filtrados. Camadas de OG são colocadas juntas, a distância entre as membranas deve permitir a passagem de moléculas de água e  barrar íons.        

Óxido de grafeno para filtrar água
A propriedade dispersível exige que as membranas de OG sejam encapsuladas por epoxi, do contrário não servirão como filtro. Fonte: Notícias de Nanociência.

Além disso, as ligações covalentes entre o íon e as moléculas de água, são mais fortes que as pontes de hidrogênio, que liga as moléculas de água. Portanto, as pontes de hidrogênio podem ser rompidas para a água passar pelo filtro.

Baterias

Membranas de OG podem ser usadas como separador, para aumentar a estabilidade de baterias lítio-enxofre. Este tipo de bateria possui teoricamente maior densidade de energia do que as populares Li-ion. Além do enxofre ser um elemento muito abundante na Terra.

óxido de grafeno na bateria
Fonte: Nanowerk.

Óxido de grafeno reduzido

Quando o óxido de grafeno (GO) passa por um processo de redução, se torna o óxido de grafeno reduzido (rGO). Este possui menos grupos orgânicos.

Este material é condutor, embora não tanto quanto o grafeno puro. A redução pode ser química, térmica ou eletroquímica.

Alguns exemplos de aplicações

Transistores de filme fino

O rGO pode servir como eletrodos e canais em transistores de filme fino (TFF), devido à flexibilidade. Transistores feitos exclusivamente de rGO podem ser dobrados mais de 10.000 vezes sem perder a condutividade. Além de serem mais baratos do que os TFF com grafeno.  

transistor de óxido de grafeno reduzido
Fonte: Nanowerk.

Sensores

Os grupos com oxigênio no rGO permitem que este material absorva moléculas de gases. Portanto, transistores de efeito de campo com uma membrana de rGO no canal entre os eletrodos, pode ser um sensor de gás eletroquímico muito sensível. É capaz de detectar também moléculas orgânicas, dependendo do substrato e combinação com outros materiais.

Sensor de gás com óxido de grafeno
Um sensor de gás com rGO combinado com dióxido de estanho em um substrato de óxido de alumínio. Fonte: (Jin et al., 2016).
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