Các màng carbon như graphene là vật liệu rất nhẹ nhưng rất bền với tiềm năng ứng dụng tuyệt vời, nhưng có thể khó sản xuất, thường đòi hỏi nhiều nhân lực và chiến lược tốn thời gian, phương pháp này tốn kém và không thân thiện với môi trường.
Với việc sản xuất ra một lượng lớn graphene, nhằm khắc phục những khó khăn gặp phải trong việc triển khai các phương pháp chiết xuất hiện tại, các nhà nghiên cứu tại Đại học Ben Gurion ở Negev, Israel đã phát triển một phương pháp chiết xuất graphene “xanh” có thể ứng dụng trong nhiều lĩnh vực, bao gồm quang học, điện tử, sinh thái học và công nghệ sinh học.
Các nhà nghiên cứu đã sử dụng phương pháp phân tán cơ học để chiết xuất graphene từ khoáng chất striolite tự nhiên. Họ phát hiện ra rằng khoáng chất hypophyllite có triển vọng tốt trong việc sản xuất graphene quy mô công nghiệp và các chất giống graphene.
Hàm lượng cacbon của hypomphibole có thể khác nhau. Theo hàm lượng cacbon, hypomphibole có thể có tiềm năng ứng dụng khác nhau. Một số loại có thể được sử dụng vì tính chất xúc tác của chúng, trong khi các loại khác có tính chất diệt khuẩn.
Đặc điểm cấu trúc của hypopyroxene quyết định ứng dụng của chúng trong quá trình oxy hóa-khử và cũng có thể được sử dụng để sản xuất lò cao và sản xuất hợp kim fero của gang đúc (nhiều silic).
Do tính chất vật lý và cơ học, khối lượng riêng, độ bền và khả năng chống mài mòn tốt, hypophyllite cũng có khả năng hấp thụ nhiều loại chất hữu cơ, do đó nó thực sự có thể được sử dụng làm vật liệu lọc. Nó cũng chứng minh khả năng loại bỏ các hạt gốc tự do có thể làm ô nhiễm nguồn nước.
Hypopyroxene cho thấy khả năng khử trùng và làm sạch nước khỏi vi khuẩn, bào tử, vi sinh vật đơn giản và tảo lam. Do có tính chất xúc tác và khử cao, magnesia thường được sử dụng làm chất hấp phụ để xử lý nước thải.
(a) Độ phóng đại X13500 và (b) Ảnh TEM độ phóng đại X35000 của mẫu hypophyllite phân tán. (c) Phổ Raman của hypophyllite đã xử lý và (d) Phổ XPS của vạch carbon trong phổ hypophyllite
Chiết xuất Graphene
Để chuẩn bị đá cho quá trình chiết xuất graphene, hai người đã sử dụng kính hiển vi điện tử quét (SEM) để kiểm tra tạp chất kim loại nặng và độ xốp trong các mẫu. Họ cũng áp dụng các phương pháp phòng thí nghiệm khác để kiểm tra thành phần cấu trúc chung và sự hiện diện của các khoáng chất khác trong hypomphibole.
Sau khi hoàn tất quá trình phân tích và chuẩn bị mẫu, các nhà nghiên cứu đã có thể chiết xuất graphene từ diorit sau khi xử lý cơ học mẫu từ Karelia bằng máy làm sạch siêu âm kỹ thuật số.
Vì phương pháp này có thể xử lý được số lượng lớn mẫu nên không có nguy cơ nhiễm bẩn thứ cấp và không cần các phương pháp xử lý mẫu tiếp theo.
Vì các đặc tính phi thường của graphene đã được biết đến rộng rãi trong cộng đồng nghiên cứu khoa học rộng lớn, nhiều phương pháp sản xuất và tổng hợp đã được phát triển. Tuy nhiên, nhiều phương pháp trong số này là các quy trình nhiều bước hoặc yêu cầu sử dụng hóa chất và chất oxy hóa và chất khử mạnh.
Mặc dù graphene và các màng carbon khác đã cho thấy tiềm năng ứng dụng lớn và đạt được thành công tương đối trong nghiên cứu và phát triển, các quy trình sử dụng các vật liệu này vẫn đang được phát triển. Một phần của thách thức là làm cho việc chiết xuất graphene trở nên hiệu quả về mặt chi phí, điều này có nghĩa là việc tìm ra công nghệ phân tán phù hợp là chìa khóa.
Phương pháp phân tán hoặc tổng hợp này rất tốn công và không thân thiện với môi trường, và sức mạnh của những công nghệ này cũng có thể gây ra các khuyết tật trong graphene được sản xuất, do đó làm giảm chất lượng tuyệt vời mong đợi của graphene.
Việc ứng dụng máy làm sạch siêu âm trong quá trình tổng hợp graphene giúp loại bỏ các rủi ro và chi phí liên quan đến các phương pháp nhiều bước và phương pháp hóa học. Việc áp dụng phương pháp này vào khoáng chất tự nhiên hypophyllite đã mở đường cho một phương pháp sản xuất graphene mới thân thiện với môi trường.
Thời gian đăng: 04-11-2021
