Notícia

Cientistas desenvolvem partículas de aerogel de grafeno para purificação eficiente da água

Pesquisadores mostraram que a formação de partículas de grafeno é governada por uma complexa interação entre diferentes forças, como força viscosa, tensão superficial, inércia e força eletrostática

aleksandarlittlewolf via Freepik

Fonte

Universidade de Manchester

Data

quarta-feira, 15 fevereiro 2023 06:20

Áreas

Inovação. Materiais. Qualidade da Água. Química. Saúde. Tecnologias. Toxicologia.

Uma equipe liderada pelo Dr. Aravind Vijayaraghavan, professor do National Graphene Institute (NGI) da Universidade de Manchester, no Reino Unido, produziu partículas tridimensionais feitas de grafeno, de muitas formas interessantes, usando uma variação do efeito de anel de vórtice. O mesmo efeito é usado para produzir anéis de fumaça. Essas partículas também demonstraram ser excepcionalmente eficientes na adsorção de contaminantes da água, purificando-a. Os resultados foram publicados na revista científica Journal of Molecular Liquids.

Os pesquisadores mostraram que a formação dessas partículas de grafeno é governada por uma complexa interação entre diferentes forças, como força viscosa, tensão superficial, inércia e força eletrostática. O professor Vijayaraghavan explicou: “Realizamos um estudo sistemático para entender e explicar a influência de vários parâmetros e forças envolvidas na formação de partículas. Então, customizando esse processo, desenvolvemos partículas muito eficientes para purificação adsortiva de contaminantes da água”.

O óxido de grafeno (GO), uma forma funcionalizada de grafeno que forma uma dispersão estável em água, tem muitas propriedades únicas, incluindo ser um cristal líquido. Folhas individuais de GO têm um átomo de espessura e são tão largas quanto a espessura do cabelo humano. No entanto, para serem úteis, elas precisam ser montados em formas tridimensionais complexas que preservam sua alta área de superfície e química de superfície. Esses conjuntos tridimensionais porosos de GO são chamados de aerogéis e, quando preenchidos com água, são chamados de hidrogéis.

Os pesquisadores usaram um segundo material de cristal líquido chamado CTAB (brometo de cetiltrimetilamônio), para agregar flocos de GO em pequenas partículas de hidrogéis de óxido de grafeno, sem a necessidade de reduzi-los a grafeno. Isso foi obtido deixando cair a dispersão de GO em água na forma de pequenas gotas em uma solução de CTAB em água. Quando as gotas de GO atingem a superfície da solução CTAB, elas se comportam de maneira muito semelhante a quando um jato de fumaça quente atinge o ar frio. A gota de GO flui para a solução CTAB na forma de um anel, ou toroide, por causa das diferenças na densidade e tensão superficial dos dois líquidos.

Ao controlar vários parâmetros desse processo, os pesquisadores conseguiram produzir partículas em forma de esferas, toroides e formas intermediárias que lembram águas-vivas. Yizhen Shao, recém-doutor e autor principal do artigo, destacou: “desenvolvemos um diagrama de fase universal para a formação dessas formas, com base em quatro números adimensionais – os números de Weber, Reynolds, Onhesorge e Weber, representando as forças inercial, viscosa, de tensão superficial e eletrostática, respectivamente. Isso pode ser usado para controlar com precisão a morfologia das partículas, variando os parâmetros de formação”. Os pesquisadores usaram fotografia de alta velocidade para capturar a formação e evolução dessas formas de partículas.

Os autores destacaram a importância dessas partículas na purificação da água. Kaiwen Nie, doutoranda e coautora do artigo, disse: “Podemos ajustar a química da superfície dos flocos de grafeno nessas partículas para extrair contaminantes carregados positivamente ou negativamente da água. Podemos até extrair contaminantes não carregados ou íons de metais pesados, funcionalizando adequadamente a superfície do grafeno”.

Acesse a tese completa “Graphene Oxide and Cetrimonium Bromide Hybrid Systems”, do Dr. Yizhen Shao (em inglês).

Acesse o artigo científico completo (em inglês).

Acesse a notícia completa na página da Universidade de Manchester (em inglês).

Fonte: Universidade de Manchester. Imagem: aleksandarlittlewolf via Freepik.

Os comentários constituem um espaço importante para a livre manifestação dos usuários, desde que  cadastrados no Canal Ambiental e que respeitem os Termos e Condições de Uso. Portanto, cada comentário é de responsabilidade exclusiva do usuário que o assina, não representando a opinião do Canal Ambiental, que pode retirar, sem prévio aviso, comentários postados que não estejam de acordo com estas regras.

Leia também

2025 ambiental t4h | Notícias, Conteúdos e Rede Profissional em Meio Ambiente, Saúde e Tecnologias

Entre em Contato

Enviando
ou

Fazer login com suas credenciais

ou    

Esqueceu sua senha?

ou

Create Account