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Wieder einmal Graphen (Wochenrückblick #5 – KW18)

geschrieben von Ole

Es ist wieder Sonntag und damit Zeit für den Wochenrückblick um auf die Artikel aus dem Blog und anderen Themen rund um Chemie aus dieser Woche aufmerksam zu machen.Zunächst muss ich mich entschuldigen, dass am Freitag der Artikel zur metallischen Bindung nicht fertig geworden ist. Ich arbeite aber daran und es sind nur noch kleinere Sachen zu erledigen. ich werde ihn also entweder heute im Laufe des Tages oder morgen veröffentlichen.

Deshalb kann ich diese Woche keine Links zu Artikeln aus dem Blog setzen…

Aber Neuigkeiten aus der Welt der Chemie gibt es und diese Woche auch keine traurigen. Denn, es gibt wieder neues aus der Forschung um Graphen. Hier im Blog tauchte dieses spannende Material schon im Zusammenhang mit einer Kristallstruktur von Eis auf. Jetzt hat man das Adsorptionsverhalten von Substanzen auf Graphen untersucht. Bei den Substanzen handelte es sich um nitrierte Aromaten. Nitrierte Aromaten, wie beispielsweise das TriNitroToluol, sind in der Regel explosiv. Durch Adsorption und Stabilisierung können die explosiven Verbindungen am explodieren gehindert werden.

Untersucht wurde dabei die Adsorption auf Graphenoxid, reduziertem Graphenoxid und Graphen. Beim Graphenoxid wurde die schwächste Adsorption festgestellt, die Forscher erklären das mit der Hydrophilie (=”Wasser liebend”) des Materials. Die nitrierten Aromaten sind nämlich hydrophob (=”Wasser abstoßend”) und werden sich deshalb nur ungern auf einer hydrophilen Oberfläche aufhalten. Die stärkste Adsorption konnte beim reduzierten Graphenoxid nachgewiesen werden. Durch die Reduzierung des Materials wird die Hydrophilie stark verringert. Zudem können die nitrierten Aromaten besser das so genannte π-π Stacking aufbauen. Das π-π Stacking bezeichnet eine Wechselwirkung der π-Elektronensysteme (die Elektronen in Doppelbindungen). Der nitrierte Aromat hat ein eher elektronenarmes π-Elektronensystem, da die Nitrogruppen die Elektronendichte aus dem Aromaten ziehen. Das reduzierte Graphenoxid hat hingegen eine sehr elektronenreiches π-Elektronensystem. Die beiden π-System lagern sich deshalb direkt übereinander (gestapelt) an und es kommt zu einer Donor-Akzeptor Wechselwirkung, die die Adsorption begünstigt.

Mit Hilfe dieser Erkenntnis können neue Sprengstoffdetektoren, sowie Verfahren zur Transformation von nitrierten Aromaten, entwickelt werden.

Näheres dazu findet ihr im Environmental Science & Technology Journal.

Literatur:
Chen, X., & Chen, B. (2015). Macroscopic and Spectroscopic Investigations of the Adsorption of Nitroaromatic Compounds on Graphene Oxide, Reduced Graphene Oxide, and Graphene Nanosheets Environmental Science & Technology DOI: 10.1021/es5054946

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Ole

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