Verimli, seçici ve geniş çapta uygulanabilir ayırma yöntemlerinin, lityum ve magnezyum gibi kritik maddeler için geliştirilmesi, temiz enerji teknolojilerine olan artan talepleri karşılamak ve yerli tedarik zincirlerindeki zorlukları hafifletmek açısından son derece önemlidir. Grafen oksit (GO) membranları, boyutlarına göre karışık çözeltilerden iyon ayırmada umut veren bir kapasiteye sahiptir.
GO membranları boyut bazlı ayırma işlemlerinde kullanılırken, ultraviyole (UV) ışığı ile yapılan indirgeme işlemi, GO membranlarının ayırma mekanizmasını değiştirerek potansiyel kullanım alanını genişletmektedir. Bu ışık enerjisi ile indirgenme, araştırmacılara, sert ve özel kimyasallar kullanmadan basit bir yöntem ile GO membranlarının fonksiyonelliğini ayarlama fırsatı sunmaktadır.
GO membranlarını UV ışığı ile indirgemenin, GO yüzeyindeki oksijenin fonksiyonel gruplarını değiştirdiği keşfedilmiştir. Bu keşfedilen yenilik, boyut yerine yük açısından seçici olan farklı, kromatografi benzeri bir ayırma mekanizması ile sonuçlanmaktadır. UV ışıması ile indirgenmiş grafen oksit (UV-rGO) membranlar yüksek yüzey alanına ve çeşitli kimyasal gruplara sahip olması nedeniyle birçok uygulamada kullanılabilir.
Kalsiyum gibi büyük, iki yük taşıyan katyonlar; lityum gibi küçük, tek yük taşıyan katyonlardan daha hızlı bir şekilde membranlardan geçmektedir. Küçük lityum katyonları, UV-rGO membranlarından büyük katyonlara, örneğin kalsiyum ve magnezyum gibi, daha yavaş bir şekilde geçmektedir ve bu durum temsilci katyonlar arasındaki ayırma seçiciliğinde 3 ila 4 katlık bir iyileşmeye yol açmaktadır.
UV etkisi, GO’nun bazal düzlemlerinden hidroksil (-OH) gruplarını seçici olarak uzaklaştırmış ve bu da metal katyonlarının GO’nun kenarındaki fonksiyonel gruplarla etkileşimlerini artırmıştır. Sonuç olarak çözeltide bulunan serbest hareketli lityum oranı, kalsiyum katyonlarına kıyasla daha düşük olmuştur. UV-rGO için kromatografi benzeri bir ayırma yöntemi önerilmektedir ve bu öneri GO’nun farklı oksijen gruplarının GO membranları aracılığıyla seçici iyon taşımasında oynadığı kritik rolü vurgulamaktadır.
Kaynak
https://phys.org/news/2024-07-surface-oxygen-functionality-metal-ions.html