Warstwy węglowe, takie jak grafen, to bardzo lekkie, ale niezwykle wytrzymałe materiały o doskonałym potencjale zastosowań, ale ich produkcja może być trudna, zwykle wymaga dużej siły roboczej i czasochłonnych strategii, a metody są drogie i nieprzyjazne dla środowiska.
Mając na uwadze produkcję dużej ilości grafenu, naukowcy z Uniwersytetu Ben Guriona w Negewie w Izraelu opracowali „zieloną” metodę ekstrakcji grafenu, która może być stosowana w wielu dziedzinach, w tym w optyce, elektronice, ekologii i biotechnologii, aby przezwyciężyć trudności napotykane przy wdrażaniu obecnych metod ekstrakcji.
Naukowcy wykorzystali mechaniczną dyspersję do ekstrakcji grafenu z naturalnego minerału striolitu. Stwierdzili, że minerał hypofylit ma duże szanse na produkcję grafenu i substancji grafenopodobnych na skalę przemysłową.
Zawartość węgla w hypomfibolu może być różna. W zależności od zawartości węgla, hypomfibol może mieć różne potencjalne zastosowania. Niektóre rodzaje mogą być wykorzystywane ze względu na swoje właściwości katalityczne, podczas gdy inne mają właściwości bakteriobójcze.
Strukturalne właściwości hipopiroksenu determinują jego zastosowanie w procesie utleniania-redukcji. Można go również używać do produkcji wielkich pieców i produkcji ferrostopów żeliwa (o wysokiej zawartości krzemu).
Ze względu na swoje właściwości fizyczne i mechaniczne, gęstość nasypową, dobrą wytrzymałość i odporność na zużycie, hypofylit ma również zdolność adsorpcji różnorodnych substancji organicznych, dzięki czemu może być stosowany jako materiał filtracyjny. Wykazał również zdolność do eliminowania wolnych rodników, które mogą zanieczyszczać źródła wody.
Hipopiroksen wykazuje zdolność dezynfekcji i oczyszczania wody z bakterii, zarodników, prostych mikroorganizmów i sinic. Ze względu na swoje wysokie właściwości katalityczne i redukujące, magnezja jest często stosowana jako adsorbent w oczyszczaniu ścieków.
(a) Powiększenie X13500 i (b) Obraz TEM rozproszonej próbki hypofylitu przy powiększeniu X35000. (c) Widmo Ramana poddanego obróbce hypofylitu i (d) Widmo XPS linii węglowej w widmie hypofylitu
Ekstrakcja grafenu
Aby przygotować skały do ekstrakcji grafenu, wykorzystali skaningowy mikroskop elektronowy (SEM) do zbadania zanieczyszczeń metalami ciężkimi i porowatości próbek. Zastosowali również inne metody laboratoryjne, aby sprawdzić ogólny skład strukturalny i obecność innych minerałów w hypomfibolu.
Po zakończeniu analizy i przygotowania próbki badacze byli w stanie wyekstrahować grafen z diorytu po mechanicznym przetworzeniu próbki z Karelii przy użyciu cyfrowego urządzenia do czyszczenia ultradźwiękowego.
Ponieważ stosując tę metodę, można przetworzyć dużą liczbę próbek, nie występuje ryzyko wtórnego zanieczyszczenia i nie ma potrzeby stosowania kolejnych metod przetwarzania próbek.
Odkąd niezwykłe właściwości grafenu stały się powszechnie znane w środowisku naukowym, opracowano wiele metod jego produkcji i syntezy. Jednak wiele z nich to procesy wieloetapowe lub wymagające użycia chemikaliów oraz silnych utleniaczy i reduktorów.
Chociaż grafen i inne materiały węglowe wykazały duży potencjał aplikacyjny i odniosły względny sukces w badaniach i rozwoju, procesy wykorzystujące te materiały wciąż są w fazie rozwoju. Jednym z wyzwań jest uczynienie ekstrakcji grafenu opłacalną, co oznacza, że kluczem jest znalezienie odpowiedniej technologii dyspersji.
Ta metoda dyspersji lub syntezy jest pracochłonna i nieprzyjazna dla środowiska, a wytrzymałość tych technologii może również powodować wady w produkowanym grafenie, co obniża oczekiwaną doskonałą jakość grafenu.
Zastosowanie myjek ultradźwiękowych w syntezie grafenu eliminuje ryzyko i koszty związane z metodami wieloetapowymi i chemicznymi. Zastosowanie tej metody do naturalnego minerału hypofylitu utorowało drogę do nowej, przyjaznej dla środowiska metody produkcji grafenu.
Czas publikacji: 04-11-2021
