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【科研进展】从矿石中直接提取石墨烯纯度高且不产生二次污染

发布时间:2022-09-22 14:21:22 来源:华体会网页在线登录 作者:华体会永久网站

内容简介:  石墨烯等碳薄膜是非常轻但非常坚固的材料,具有极好的应用潜力,但可能难以制造,通常需要耗费大量人力和时间的策略,而且方法既昂贵又不环保。  随着大量石墨烯的产生,为了克服在执行当前提取方法时遇到的困难,以色列内盖夫本古里安大学的研究人员开发了一种“绿色”的石墨烯提取方法,该方法可以应用于广泛的领域,包括光学、电子、生态和生物技术。  研究人员应用机械分散法从天然矿物次闪石中提取石墨烯。他们发现矿物次闪石在产生工业规模的石墨烯和石墨烯类物质方面表现出良好的前景。  次闪石的碳含量可能会有所不同,根据碳含量,次闪石可以具有不同的应用潜力...

  石墨烯等碳薄膜是非常轻但非常坚固的材料,具有极好的应用潜力,但可能难以制造,通常需要耗费大量人力和时间的策略,而且方法既昂贵又不环保。

  随着大量石墨烯的产生,为了克服在执行当前提取方法时遇到的困难,以色列内盖夫本古里安大学的研究人员开发了一种“绿色”的石墨烯提取方法,该方法可以应用于广泛的领域,包括光学、电子、生态和生物技术。

  研究人员应用机械分散法从天然矿物次闪石中提取石墨烯。他们发现矿物次闪石在产生工业规模的石墨烯和石墨烯类物质方面表现出良好的前景。

  次闪石的碳含量可能会有所不同,根据碳含量,次闪石可以具有不同的应用潜力。某些类型可能因其催化特性而被使用,而其他类型则具有杀菌特性。

  次辉石的结构特性决定了它们在氧化还原过程中的应用,次镁石还可用于铸造(高硅)铸铁的高炉生产和铁合金生产。

  由于其物理和机械性能、堆积密度、良好的强度和耐磨性,次闪石还具有对多种有机物质的吸附能力,因此可以实际用作过滤材料。它还展示了消除可能污染水源的自由基颗粒的能力。

  次辉石显示了从细菌、孢子、简单微生物和蓝绿藻中消毒和净化水的能力。由于其高催化和还原性能,次镁石通常用作废水处理的吸附剂。

  (a) X13500 放大倍数和 (b) X35000 放大倍数下的分散次闪石样品的TEM 图像。(c) 处理过的次闪石的拉曼光谱和 (d) 次闪石光谱中碳谱线的 XPS 光谱

  为了准备用于石墨烯提取的岩石,两人使用扫描电子显微镜 (SEM) 检查了样品中的重金属杂质和孔隙率。他们还应用其他实验室方法来检查一般的结构组成和次闪石中其他矿物的存在。

  样品分析和制备完成后,研究人员能够在使用数字超声波清洗机对来自卡累利阿的样品进行机械处理后,从闪长岩中提取石墨烯。

  由于使用这种方法可以处理大量样品,因此不存在二次污染的风险,并且不需要后续的样品处理方法。

  由于石墨烯的非凡特性已经在更广泛的科学研究界广为人知,因此已经开发了许多生产和合成方法。然而,许多这些方法要么是多步骤过程,要么需要使用化学品和强氧化剂和还原剂。

  尽管石墨烯和其他碳膜显示出巨大的应用潜力并取得了相对的研发成功,但使用这些材料的工艺仍在开发中。部分挑战是使石墨烯提取具有成本效益,这意味着找到合适的分散技术是关键。

  这种分散或合成方法费力且对环境不友好,而且这些技术的强度也会导致生产的石墨烯中出现缺陷,从而降低石墨烯的预期卓越品质。

  超声波清洗器在石墨烯合成中的应用,消除了与多步骤和化学方法相关的风险和成本。将这种方法应用于天然矿物次闪石为生产石墨烯的新的环保方式铺平了道路。

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