Mechanochemical and solvothermal synthesis of graphene oxide and graphite nanocomposites with lanthanides

Milieuvriendelijk grafeencomposieten produceren

Koolstof is een van de meest voorkomende elementen in de aardkorst, meestal in de vorm van grafiet of diamant. De afgelopen twintig jaar heeft de fabricage van op koolstof gebaseerde nanomaterialen de aandacht getrokken in de wetenschappelijke gemeenschap, vooral met het oog op ontwikkeling van materialen met nieuwe eigenschappen. De combinatie van koolstof nanomaterialen met lanthaniden geeft een route naar hybride materialen met unieke nuttige eigenschappen op biomedisch gebied, in katalytische processen en in de milieusanering.

De synthese van dergelijke materialen via veiligere, duurzamere en milieuvriendelijkere wegen en tegelijkertijd tegen lage kosten is een actuele uitdaging. Daarom richtte Diego Acevedo Guzman zich in zijn promotieonderzoek op de ontwikkeling van op koolstof-gebaseerde nanocomposieten met lanthaniden, met het oog op verschillende principes van de groene chemie: afvalpreventie, atoomeconomie, minder schadelijke chemische productiemethoden en veiligere oplosmiddelen en hulpstoffen. 

Acevedo Guzman fabriceerde grafeen-lanthanide nanocomposieten via twee verschillende routes: via solvothermische synthese en via kogelmalen. Bij een solvothermisch proces vinden er een chemische reacties plaats in een afgesloten vat bij hoge druk en temperatuur (meestal rond de 100 °C en 200 °C). Bij een kogelmaalproces worden reactanten in poedervorm in een pot gemengd en met behulp van metalen kogels gemalen. Wanneer de pot draait, verpulveren de kogels de poeders en de gegenereerde krachten stimuleren chemische reacties tussen de componenten van het mengsel en tussen de poeder(s) en de atmosfeer in de pot.

Beide syntheseroutes bleken geschikte milieuvriendelijke paden te zijn voor het verkrijgen van grafeen-lanthanide nanocomposieten, maar interessant genoeg bleken de nanocomposieten bereid door de solvothermische synthese en door kogelmalen zich heel anders te gedragen in de interactie met cellen; nanogestructureerde materialen bereid door solvothermische synthese vertoonden een sterke antibacteriële activiteit, terwijl de nanocomposieten bereid door kogelmalen een lage cytotoxiciteit vertoonden.

Diego Acevedo Guzman voerde zijn onderzoek uit bij het Zernike Institute for Advanced Materials, afdeling Oppervlakken en Dunne Lagen, met financiering van Mexico CONACYT. 

Proefschrift: https://hdl.handle.net/11370/8f629f02-30f4-422c-b381-15058dd68da2