Вуглецеві плівки, такі як графен, є дуже легкими, але дуже міцними матеріалами з чудовим потенціалом застосування, але їх може бути важко виготовити, вони зазвичай вимагають багато робочої сили та трудомістких стратегій, а методи є дорогими та неекологічними.
З метою подолання труднощів, що виникають під час впровадження сучасних методів екстракції, дослідники з Університету Бен-Гуріона в Негеві в Ізраїлі розробили «зелений» метод екстракції графену, який можна застосовувати в широкому спектрі галузей, включаючи оптику, електроніку, екологію та біотехнології, з метою подолання труднощів, що виникають під час впровадження сучасних методів екстракції.
Дослідники використовували механічне диспергування для вилучення графену з природного мінералу стріоліту. Вони виявили, що мінерал гіпофіліт має хороші перспективи у виробництві графену та графеноподібних речовин у промислових масштабах.
Вміст вуглецю в гіпофіболі може бути різним. Залежно від вмісту вуглецю, гіпофібол може мати різні можливості застосування. Деякі типи можуть бути використані завдяки своїм каталітичним властивостям, тоді як інші типи мають бактерицидні властивості.
Структурні характеристики гіпопіроксену визначають його застосування в окислювально-відновних процесах, а також його можна використовувати для доменного виробництва та виробництва феросплавів литого (висококремнієвого) чавуну.
Завдяки своїм фізико-механічним властивостям, об'ємній щільності, добрій міцності та зносостійкості, гіпофіліт також має здатність адсорбувати різноманітні органічні речовини, тому його можна використовувати як фільтрувальний матеріал. Він також продемонстрував здатність усувати частинки вільних радикалів, які можуть забруднювати джерела води.
Гіпопіроксен проявляє здатність дезінфікувати та очищати воду від бактерій, спор, найпростіших мікроорганізмів та синьо-зелених водоростей. Завдяки своїм високим каталітичним та відновлювальним властивостям, магнезія часто використовується як адсорбент для очищення стічних вод.
(a) Збільшення 13500-кратного та (b) Зображення TEM зразка дисперсного гіпофіліту, отримане за допомогою мікроскопічної просвічувальної електронної пошти (c) Спектр комбінаційного розсіювання обробленого гіпофіліту та (d) Рентгенівська фотоелектронна спектроскопія (РФЕС) лінії вуглецю в спектрі гіпофіліту.
Екстракція графену
Щоб підготувати гірські породи до екстракції графену, вони використали скануючий електронний мікроскоп (СЕМ) для дослідження домішок важких металів та пористості у зразках. Вони також застосували інші лабораторні методи для перевірки загального структурного складу та наявності інших мінералів у гіпофіболі.
Після завершення аналізу та підготовки зразків, дослідники змогли витягти графен з діориту після механічної обробки зразка з Карелії за допомогою цифрового ультразвукового очищувача.
Оскільки за допомогою цього методу можна обробити велику кількість зразків, немає ризику вторинного забруднення, і подальші методи обробки зразків не потрібні.
Оскільки надзвичайні властивості графену стали широко відомими в ширшому науковому середовищі, було розроблено багато методів виробництва та синтезу. Однак багато з цих методів є або багатоетапними процесами, або вимагають використання хімічних речовин та сильних окислювачів і відновників.
Хоча графен та інші вуглецеві плівки продемонстрували великий потенціал застосування та досягли відносного успіху в дослідженнях і розробках, процеси з використанням цих матеріалів все ще перебувають на стадії розробки. Частина завдання полягає в тому, щоб зробити екстракцію графену економічно ефективною, а це означає, що ключовим є пошук правильної технології диспергування.
Цей метод диспергування або синтезу є трудомістким та екологічно шкідливим, а потужність цих технологій також може спричинити дефекти у виробленому графені, тим самим знижуючи очікувану відмінну якість графену.
Застосування ультразвукових очищувачів у синтезі графену усуває ризики та витрати, пов'язані з багатостадійними та хімічними методами. Застосування цього методу до природного мінералу гіпофіліту проклало шлях до нового екологічно чистого способу виробництва графену.
Час публікації: 04 листопада 2021 р.
