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, đồng thời các phương pháp này đắt tiền và không thân thiện với môi trường.
Với việc sản xuất một lượng lớn graphene, để khắc phục những khó khăn gặp phải khi thực hiện các phương pháp chiết xuất hiện tại, các nhà nghiên cứu tại Đại học Ben Gurion của Negev ở Israel đã phát triển một phương pháp chiết xuất graphene “xanh” có thể áp dụng cho nhiều loại. của các 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 và các chất giống như graphene ở quy mô công nghiệp.
Hàm lượng carbon của hypomphibole có thể khác nhau.Theo hàm lượng carbon, hypomphibole có thể có các tiềm năng ứng dụng khác nhau.Một số loại có thể được sử dụng vì đặc tính xúc tác của chúng, trong khi những loại khác có đặc tính diệt khuẩn.
Các đặc điểm cấu trúc của hypopyroxene xác định ứng dụng của chúng trong quá trình oxy hóa-khử, và nó cũng có thể được sử dụng để sản xuất lò cao và sản xuất hợp kim ferro của gang đúc (silic cao).
Do tính chất vật lý và cơ học, mật độ khối, độ bền và khả năng chống mài mòn tốt, hypophyllite cũng có khả năng hấp phụ nhiều loại chất hữu cơ, vì vậy 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 gây ô nhiễm nguồn nước.
Chất 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 tính chất xúc tác và khử cao, magie 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
Khai thác graphene
Để chuẩn bị đá cho quá trình chiết xuất graphene, cả hai 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 thành việc phân tích và chuẩn bị mẫu, các nhà nghiên cứu có thể chiết xuất graphene từ diorit sau khi xử lý cơ học mẫu từ Karelia bằng cách sử dụng máy làm sạch siêu âm kỹ thuật số.
Vì một số lượng lớn mẫu có thể được xử lý bằng phương pháp này nên không có nguy cơ nhiễm bẩn thứ cấp và không yêu cầu 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 hơn, nhiều phương pháp sản xuất và tổng hợp đã được phát triển.Tuy nhiên, nhiều phương pháp trong số này là quy trình gồm nhiều bước hoặc yêu cầu sử dụng hóa chất và các chất oxy hóa và 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 R&D, các quy trình sử dụng các vật liệu này vẫn đang được phát triển.Một phần của thách thức là làm cho việc khai thác graphene trở nên hiệu quả về mặt chi phí, điều đó có nghĩa là việc tìm ra công nghệ phân tán phù hợp là chìa khóa.
Phương pháp phân tán hoặc tổng hợp này tốn nhiều công sức và không thân thiện với môi trường, đồng thời 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 của graphene như mong đợi.
Việc áp dụng chất 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 hóa học và nhiều bước.Áp dụng phương pháp này cho khoáng chất tự nhiên hypophyllite đã mở đường cho một phương pháp sản xuất graphene mới thân thiện với môi trường.
Thời gian đăng: Nov-04-2021