N-doped Graphene thu hút sự quan tâm nghiên cứu rất nhiều nhóm khoa học vì nó có độ dẫn điện tốt và có khả năng thay thế nguyên liệu Platinium đắt tiền trong xúc tác điện hoá. Tuy nhiên, các phương pháp điều chế hiện tại đều rất phức tạp và đắt tiền dựa trên CVD hoặc xử lý với plasma của nitơ hoặc amoniac. Vì thế nghiên cứu một phương pháp đơn giản để điều chế N-doped Graphene rất cần thiết để nghiên cứu về tính chất cũng như ứng dụng của loại vật liệu này.
Graphene là một loại vật liệu gốc carbon hai chiều trong đó các phân tử được kết nối với nhau theo hình lục giác như kết cấu tổ ong. Đây là loại vật liệu được coi là “lý tưởng” và đã thu hút được sự quan tâm nghiên cứu trong rất nhiều lĩnh vực khác nhau, từ hàn lâm đến ứng dụng nhờ các đặc tính lý hóa cực kỳ ưu việt (độ bền, độ dẫn điện, diện tích tiếp xúc…). Không chỉ có vậy, các nhà khoa học còn cho rằng khi thay thế các phân tử carbon bằng các phân tử khác thì có thể tạo ra các “biến thể” của graphene với các đặc tính phong phú hơn nữa. Và N-doped Graphene (tạm dịch: Graphene pha Nitơ) chính là một trong số đó.
Mới đây, một nhóm nghiên cứu của trường đại học Thanh Hoa, Đài Loan đã cho biết có thể điều chế N-doped graphene bằng phương pháp đơn giản hơn bằng cách nhiệt phân graphene cùng với các phân tử ion lỏng (Ionic Liquid) hấp thụ trên bề mặt. Kết quả cùa nghiên cứu được đăng trên tạp chí Journal of Material Chemitry C của Hiệp Hội Hoá Học Hoàng Gia Anh.
Theo ông Trương Quang Đức, đồng tác giả của bài báo cho biết “Phương pháp này có thể điều chế N-doped với hàm lượng N cao hơn nhiều so với các phương pháp hiện có, đồng thời chúng tôi có thể điều khiển được quá trình thay thế nguyên tử C bằng các nguyên tử N ở các vị trí khác nhau như là Carbon trong vòng 5 cạnh, vòng 6 cạnh và vị trí giao nhau của 3 vòng 6 cạnh”. Mỗi sự thay thế này lại tạo ra loại vật liệu có tính chất khác nhau. Thông qua thí nghiệm đo độ dẫn trên thiết bị điện, nhóm nghiên cứu xác nhận N-doped Graphene có độ dẫn cao hơn các vật liệu Graphene hiện có. Và N-doped Graphene tạo ra bằng phương pháp mới này cũng có lượng phân tử Nitơ cao hơn 10% so với phương pháp tổng hợp bằng melamin. Hình ảnh đo độ dày của vật liệu cho thấy vật liệu chỉ dày 1 nm tương ứng với 1 lớp nguyên tử.
Nhóm nghiên cứu hy vọng phương pháp mới này sẽ mở ra một cánh cửa mới cho các nghiên cứu sâu hơn về đặc tính cơ học cũng như các ứng dụng tiềm năng của N-doped Graphene trong các lĩnh vực như chuyển hóa, lưu trữ năng lượng, xúc tác điện hóa…
Tác giả: Trương Quang Đức, Tohoku University, Japan
Link tạp chí:
