Koolstoffilms zoals grafeen zijn zeer lichte maar zeer sterke materialen met een uitstekend toepassingspotentieel, maar kunnen moeilijk te vervaardigen zijn, vereisen meestal veel mankracht en tijdrovende strategieën, en de methoden zijn duur en niet milieuvriendelijk.
Met de productie van een grote hoeveelheid grafeen hebben onderzoekers van de Ben Gurion Universiteit van de Negev in Israël, om de moeilijkheden te overwinnen die zich voordoen bij het implementeren van de huidige extractiemethoden, een "groene" grafeenextractiemethode ontwikkeld die kan worden toegepast op een breed scala van gebieden, waaronder optica, elektronica, ecologie en biotechnologie.
Onderzoekers gebruikten mechanische dispersie om grafeen te extraheren uit het natuurlijke mineraal strioliet.Ze ontdekten dat het mineraal hypofylliet goede vooruitzichten biedt voor de productie van grafeen en grafeenachtige stoffen op industriële schaal.
Het koolstofgehalte van hypomfibool kan verschillen.Afhankelijk van het koolstofgehalte kan hypomfibool verschillende toepassingsmogelijkheden hebben.Sommige soorten kunnen worden gebruikt vanwege hun katalytische eigenschappen, terwijl andere soorten bacteriedodende eigenschappen hebben.
De structurele kenmerken van hypopyroxeen bepalen hun toepassing in het oxidatie-reductieproces, en het kan ook worden gebruikt voor de productie van hoogovens en ferrolegeringen van gegoten (hoog silicium) gietijzer.
Vanwege zijn fysische en mechanische eigenschappen, bulkdichtheid, goede sterkte en slijtvastheid heeft hypofylliet ook het vermogen om een verscheidenheid aan organische stoffen te adsorberen, zodat het daadwerkelijk als filtermateriaal kan worden gebruikt.Het demonstreerde ook het vermogen om vrije radicalen te elimineren die waterbronnen kunnen verontreinigen.
Het hypopyroxeen toont het vermogen om water te desinfecteren en te zuiveren van bacteriën, sporen, eenvoudige micro-organismen en blauwgroene algen.Vanwege zijn hoge katalytische en reducerende eigenschappen wordt magnesiumoxide vaak gebruikt als adsorbens voor afvalwaterzuivering.
(a) X13500 vergroting en (b) X35000 vergroting TEM-beeld van het verspreide hypofyllietmonster.(c) Raman-spectrum van het behandelde hypofylliet en (d) XPS-spectrum van de koolstoflijn in het hypofyllietspectrum
Grafeen extractie
Om de rotsen voor te bereiden op grafeenextractie, gebruikten de twee een scanning-elektronenmicroscoop (SEM) om de zware metalen onzuiverheden en porositeit in de monsters te onderzoeken.Ze pasten ook andere laboratoriummethoden toe om de algemene structurele samenstelling en de aanwezigheid van andere mineralen in de hypomfibool te controleren.
Nadat de monsteranalyse en -voorbereiding waren voltooid, konden de onderzoekers grafeen uit het dioriet extraheren na mechanische verwerking van het monster uit Karelia met behulp van een digitale ultrasone reiniger.
Aangezien met deze methode een groot aantal monsters kan worden verwerkt, is er geen risico op secundaire verontreiniging en zijn daaropvolgende monsterverwerkingsmethoden niet vereist.
Aangezien de buitengewone eigenschappen van grafeen algemeen bekend zijn in de bredere wetenschappelijke onderzoeksgemeenschap, zijn er veel productie- en synthesemethoden ontwikkeld.Veel van deze methoden zijn echter meerstapsprocessen of vereisen het gebruik van chemicaliën en sterke oxidatie- en reductiemiddelen.
Hoewel grafeen en andere koolstoffilms een groot toepassingspotentieel hebben getoond en relatief R&D-succes hebben behaald, zijn de processen die deze materialen gebruiken nog in ontwikkeling.Een deel van de uitdaging is om grafeenextractie kosteneffectief te maken, wat betekent dat het vinden van de juiste dispersietechnologie de sleutel is.
Deze dispersie- of synthesemethode is arbeidsintensief en milieuonvriendelijk, en de kracht van deze technologieën kan ook defecten in het geproduceerde grafeen veroorzaken, waardoor de verwachte uitstekende kwaliteit van grafeen afneemt.
De toepassing van ultrasone reinigers bij de synthese van grafeen elimineert de risico's en kosten die gepaard gaan met meerstaps- en chemische methoden.Door deze methode toe te passen op het natuurlijke mineraal hypofylliet, werd de weg vrijgemaakt voor een nieuwe milieuvriendelijke manier om grafeen te produceren.
Posttijd: 04-nov-2021