Углеродные пленки, такие как графеновые, являются очень легкими, но очень прочными материалами с отличным потенциалом применения, однако их производство может быть сложным, обычно требует больших трудозатрат и длительных стратегий, а сами методы являются дорогостоящими и неэкологичными.
В связи с производством большого количества графена, для преодоления трудностей, возникающих при внедрении современных методов его извлечения, исследователи из Университета имени Бен-Гуриона в Негеве в Израиле разработали «зеленый» метод извлечения графена, который может применяться в широком спектре областей, включая оптику, электронику, экологию и биотехнологию.
Исследователи использовали механическое диспергирование для извлечения графена из природного минерала стриолита. Они обнаружили, что минерал гипофиллит перспективен для промышленного производства графена и графеноподобных веществ.
Содержание углерода в гипофиболах может быть разным. В зависимости от содержания углерода гипофиболы могут иметь различные области применения. Некоторые виды могут использоваться благодаря своим каталитическим свойствам, в то время как другие обладают бактерицидными свойствами.
Структурные особенности гипопироксена обусловливают его применение в окислительно-восстановительных процессах, а также он может быть использован для доменного производства и ферросплавного производства литого (высококремнистого) чугуна.
Благодаря своим физико-механическим свойствам, насыпной плотности, высокой прочности и износостойкости гипофиллит также обладает способностью адсорбировать различные органические вещества, что позволяет использовать его в качестве фильтрующего материала. Он также продемонстрировал способность удалять свободные радикалы, которые могут загрязнять источники воды.
Гипопироксен обладает способностью дезинфицировать и очищать воду от бактерий, спор, простейших микроорганизмов и сине-зелёных водорослей. Благодаря своим высоким каталитическим и восстановительным свойствам оксид магния часто используется в качестве адсорбента при очистке сточных вод.
(a) Увеличение X13500 и (b) Увеличение X35000, полученное с помощью ПЭМ-изображения образца диспергированного гипофиллита. (c) Рамановский спектр обработанного гипофиллита и (d) РФЭС-спектр линии углерода в спектре гипофиллита.
Извлечение графена
Чтобы подготовить породы к извлечению графена, исследователи использовали сканирующий электронный микроскоп (СЭМ) для исследования примесей тяжёлых металлов и пористости образцов. Они также применили другие лабораторные методы для проверки общего структурного состава и наличия других минералов в гипофиболе.
После завершения анализа и подготовки образцов исследователи смогли извлечь графен из диорита после механической обработки образца из Карелии с использованием цифрового ультразвукового очистителя.
Поскольку с помощью этого метода можно обрабатывать большое количество образцов, отсутствует риск вторичного загрязнения и не требуются дополнительные методы обработки образцов.
С тех пор, как выдающиеся свойства графена стали широко известны в научном сообществе, было разработано множество методов его производства и синтеза. Однако многие из этих методов либо многоэтапны, либо требуют использования химических веществ и сильных окислителей и восстановителей.
Несмотря на то, что графен и другие углеродные плёнки продемонстрировали большой потенциал применения и добились относительного успеха в исследованиях и разработках, процессы с использованием этих материалов всё ещё находятся в стадии разработки. Одна из задач заключается в обеспечении экономической эффективности процесса извлечения графена, а это означает, что ключевую роль играет поиск подходящей технологии диспергирования.
Этот метод диспергирования или синтеза является трудоемким и неэкологичным, а прочность этих технологий также может привести к дефектам в полученном графене, тем самым снижая ожидаемое превосходное качество графена.
Применение ультразвуковых очистителей при синтезе графена исключает риски и затраты, связанные с многоэтапными химическими методами. Применение этого метода к природному минералу гипофиллиту открыло путь к новому экологически безопасному способу получения графена.
Время публикации: 04 ноября 2021 г.
