Đây là một tấm nguyên tử carbon với những đặc tính đáng kinh ngạc, gồm dẫn điện và khả năng chịu được trọng lượng cực lớn. Giờ đây, nỗ lực cải thiện chất lượng của graphene đã mở ra cánh cửa dẫn đến một giải pháp cho một trong những thách thức của việc sản xuất hydro từ nước biển.
Tiến sĩ Cerruti giải thích, graphene có cấu trúc tốt, nhưng một tấm nguyên tử không phải là thứ có thể dễ dàng biến đổi. Chuyên gia này mong muốn tìm cách tạo ra một cấu trúc dễ xử lý của graphene. Tiến sĩ Cerruti và đồng nghiệp Yiwen Chen đã kết hợp graphene với oxy ở dạng huyền phù với nước để tạo ra khử graphene oxide (GO) ba chiều, dẫn điện.
Bà Cerruti đề xuất một sửa đổi bổ sung, với các mảnh GO xếp chồng lên thành lỗ rỗng. Điều đó cho phép nhóm nghiên cứu khai thác một đặc tính thú vị khác của GO. Nó tạo ra một màng cho phép nước đi qua, còn các phân tử khác thì không.
Gabriele Capilli - nghiên cứu sinh sau tiến sĩ trong phòng thí nghiệm của Tiến sĩ Cerruti - đã đề xuất phương pháp điện phân nước biển. Kết quả cho thấy, màng GO có tiềm năng cải thiện quá trình sản xuất hydro từ đại dương. Phát hiện của nhóm nghiên cứu đã được công bố gần đây trên tạp chí ACS Nano.
Trong quá trình điện phân thông thường, các ion clorua trong nước biển thâm nhập vào điện cực và tương tác với chất xúc tác. Từ đó, tạo ra các ion hypoclorit - một sản phẩm phụ không mong muốn gây ngộ độc chất xúc tác.
Sau khi sử dụng hình ảnh tương phản tia X tại Nguồn sáng Canada, Trường Đại học Saskatchewan, nhóm nghiên cứu xác nhận, màng GO có cấu trúc phù hợp. Trong đó, các lỗ GO khép kín bao quanh những hạt nano oxit coban làm chất xúc tác. Các thử nghiệm điện hóa cũng cho thấy, màng GO hoạt động như mong đợi trong việc chặn các ion không mong muốn.
“Mọi người đã thử nhiều cách khác nhau để ngăn chặn clorua. Tuy nhiên, không ai nghĩ đến ý tưởng rằng, bằng cách sử dụng GO, bản thân điện cực, toàn bộ cấu trúc của nó có thể ngăn chặn quá trình oxy hóa clorua tạo ra hypoclorit”, Tiến sĩ Cerruti cho biết.
Theo nhóm nghiên cứu, thử thách tiếp theo sẽ là mở rộng quy mô để sản xuất hàng loạt màng GO. Song, có rất nhiều khả năng sẽ xảy ra. Theo bà Cerruti, màng GO có thể được sử dụng cho các phản ứng khác mà các nhà khoa học không muốn bị can thiệp từ những phân tử nhất định.
