Kimiawan dari Rice University yang mengembangkan graphene dengan bentuk yang unik, menemukab cara untuk menambahkan nanopartikel logam yang mengubah material graphene tersebut menjadu katalis yang sangat bergunauntuk fuel cell dan aplikasi lain.
Graphene terinduksi laser, dibual oleh kimiawan dari laboratorium Rice University James Tour tahun lalu, merupakan lembaran fleksibel dengan permukaan berpori yang dibuat dengan mengenakan plastik yang biasa dikenal sebagai polyimide pada sinar laser pemotong komersial. Peneliti kini telah menemukan cara untuk menahmbah produk tersebut dengan logam yang reaktif.
Penelitian ini akan dimunculkan bulan ini dalam jurnal American Chemical Society ACS Nano
Dengan penemuan ini, material yang disebut para peneliti sebagai “graphene terinduksi laser-metal oksida (metal oxide-laser induced graphene)” (MO-LIG) menjadi kandidat baru sebagai pengganti logam mahal seperti platinum dalam aplikasi fuel cell katalitis dimana oxygen dan hydrogen diubah menjadi air dan listrik.
“Yang hebat mengenai proses ini adalah dimana kita dapat menggunakan polimer komersial, dengan penambahan garam logam yang murah dan simple,” kata Tour. “Kami menggunakannya dengan laser pemotong komersial, yang mana membentuk graphen yang tertambahi nanopartikel metah. Banyak hal kimia yang dikerjakan dengan laser, yang membuat graphene pada keadaan terbuka pada temperatur ruang.”
“Komposit ini, yang hanya memiliki logam yang kurang dari 1 persen, merespon layaknya ‘katalis super’ pada aplikasi fuel cell. Metode lain untuk melakukan hal ini butuh langkah lebih jauh, memerlukan logam yang mahal dan prekursor karbon yang mahal pula.”
Pada awalnya, peneliti membuat graphene terinduksi laser dengan menggunakan lembaran polyimide yang tersedia secara komersial. Kemudian, mereka menyuntikkan cairan polyimide dengan boron untuk mendapatkan graphene terinduksi laser dengan kapasitas penyimpanan muatan listrik yang sangat tinggi, yang menjadikannya sebagai superkapasitor yang efektif.
Untuk pengulangan yang terakhir, mereka mencampur sepertiga konsentrasi cairan dengan garam kobalt, besi atau molibdenum. Setelah mengkondensikan masing-masing cairan menjadi film, kemudian disinari dengan laser inframerah dan kemudian dipanaskan dengan gas argon selama setengah jam pada 750 derajat Celcius.
Proses tersebut menghasilkan MO-LIG dengan logam yang kuat, 10 nanometer partikel tersebar merata keseluruh graphene. Tes menunjukkan kemampuan mereka untuk mengaktalis reduksi oksigen, reaksi esensial dalam fuel cell. Penambahan lebih jauh menggunakan belerang memungkinkan evolusi hidrogen, proses katalitis lain yang mengubah air menjadi hydrogen, kata Tour.
“Sungguh, penanganan simple dari graphene-oksida molibdenum dengan belerang, yang mengubah oksida logam menjadi sulfida logam, memberikan katalis bari reaksi evolusi hidrogen, menggaris bawahi luasnya keugnaan dari penelitian ini.” tambahnya. (phys)