Οι μεμβράνες άνθρακα όπως το γραφένιο είναι πολύ ελαφριά αλλά πολύ ισχυρά υλικά με εξαιρετικές δυνατότητες εφαρμογής, αλλά μπορεί να είναι δύσκολο να κατασκευαστούν, συνήθως απαιτούν πολύ ανθρώπινο δυναμικό και χρονοβόρες στρατηγικές και οι μέθοδοι είναι ακριβές και μη φιλικές προς το περιβάλλον.
Με την παραγωγή μεγάλης ποσότητας γραφενίου, προκειμένου να ξεπεραστούν οι δυσκολίες που συναντώνται στην εφαρμογή των τρεχουσών μεθόδων εξόρυξης, ερευνητές στο Πανεπιστήμιο Ben Gurion του Negev στο Ισραήλ ανέπτυξαν μια «πράσινη» μέθοδο εξαγωγής γραφενίου που μπορεί να εφαρμοστεί σε ένα ευρύ φάσμα πεδίων, συμπεριλαμβανομένων των οπτικών, των ηλεκτρονικών, της οικολογίας και της βιοτεχνολογίας.
Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν μηχανική διασπορά για να εξάγουν γραφένιο από τον φυσικό ορυκτό στριόλιθο.Διαπίστωσαν ότι το ορυκτό υποφυλλίτης παρουσιάζει καλές προοπτικές στην παραγωγή γραφενίου βιομηχανικής κλίμακας και ουσιών που μοιάζουν με γραφένιο.
Η περιεκτικότητα σε άνθρακα της υπομφίβολης μπορεί να είναι διαφορετική.Σύμφωνα με την περιεκτικότητα σε άνθρακα, το υπομφίβολο μπορεί να έχει διαφορετικές δυνατότητες εφαρμογής.Μερικοί τύποι μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τις καταλυτικές τους ιδιότητες, ενώ άλλοι τύποι έχουν βακτηριοκτόνες ιδιότητες.
Τα δομικά χαρακτηριστικά του υποπυροξενίου καθορίζουν την εφαρμογή τους στη διαδικασία οξείδωσης-αναγωγής και μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για την παραγωγή υψικαμίνων και την παραγωγή σιδηροκράματος χυτοσιδήρου (με υψηλή περιεκτικότητα σε πυρίτιο).
Λόγω των φυσικών και μηχανικών ιδιοτήτων, της χύδην πυκνότητας, της καλής αντοχής και αντοχής στη φθορά, ο υποφυλλίτης έχει επίσης την ικανότητα να προσροφά μια ποικιλία οργανικών ουσιών, ώστε να μπορεί να χρησιμοποιηθεί πραγματικά ως υλικό φίλτρου.Απέδειξε επίσης την ικανότητα εξάλειψης των σωματιδίων των ελεύθερων ριζών που μπορεί να μολύνουν τις πηγές νερού.
Το υποπυροξένιο δείχνει την ικανότητα να απολυμαίνει και να καθαρίζει το νερό από βακτήρια, σπόρια, απλούς μικροοργανισμούς και γαλαζοπράσινα φύκια.Λόγω των υψηλών καταλυτικών και αναγωγικών ιδιοτήτων της, η μαγνησία χρησιμοποιείται συχνά ως προσροφητικό για την επεξεργασία των λυμάτων.
(α) X13500 μεγέθυνση και (β) X35000 μεγέθυνση εικόνα TEM του δείγματος διασκορπισμένου υποφυλλίτη.(γ) Φάσμα Raman του επεξεργασμένου υποφυλλίτη και (δ) φάσμα XPS της γραμμής άνθρακα στο φάσμα του υποφυλλίτη
Εκχύλιση γραφενίου
Για να προετοιμάσουν τα πετρώματα για εξαγωγή γραφενίου, οι δύο χρησιμοποίησαν ένα ηλεκτρονικό μικροσκόπιο σάρωσης (SEM) για να εξετάσουν τις ακαθαρσίες βαρέων μετάλλων και το πορώδες στα δείγματα.Εφάρμοσαν επίσης άλλες εργαστηριακές μεθόδους για να ελέγξουν τη γενική δομική σύσταση και την παρουσία άλλων ορυκτών στον υπομφίβολο.
Αφού ολοκληρώθηκε η ανάλυση και η προετοιμασία του δείγματος, οι ερευνητές μπόρεσαν να εξαγάγουν γραφένιο από τον διορίτη μετά από μηχανική επεξεργασία του δείγματος από την Καρελία χρησιμοποιώντας ψηφιακό καθαριστικό υπερήχων.
Δεδομένου ότι ένας μεγάλος αριθμός δειγμάτων μπορεί να υποβληθεί σε επεξεργασία χρησιμοποιώντας αυτή τη μέθοδο, δεν υπάρχει κίνδυνος δευτερογενούς μόλυνσης και δεν απαιτούνται επακόλουθες μέθοδοι επεξεργασίας δειγμάτων.
Δεδομένου ότι οι εξαιρετικές ιδιότητες του γραφενίου είναι ευρέως γνωστές στην ευρύτερη επιστημονική ερευνητική κοινότητα, έχουν αναπτυχθεί πολλές μέθοδοι παραγωγής και σύνθεσης.Ωστόσο, πολλές από αυτές τις μεθόδους είτε είναι διεργασίες πολλαπλών σταδίων είτε απαιτούν τη χρήση χημικών ουσιών και ισχυρών οξειδωτικών και αναγωγικών παραγόντων.
Παρόλο που το γραφένιο και άλλες μεμβράνες άνθρακα έχουν δείξει μεγάλες δυνατότητες εφαρμογής και έχουν επιτύχει σχετική επιτυχία Ε&Α, οι διαδικασίες που χρησιμοποιούν αυτά τα υλικά είναι ακόμη υπό ανάπτυξη.Μέρος της πρόκλησης είναι να γίνει η εξόρυξη γραφενίου οικονομικά αποδοτική, πράγμα που σημαίνει ότι η εύρεση της σωστής τεχνολογίας διασποράς είναι το κλειδί.
Αυτή η μέθοδος διασποράς ή σύνθεσης είναι επίπονη και μη φιλική προς το περιβάλλον και η ισχύς αυτών των τεχνολογιών μπορεί επίσης να προκαλέσει ελαττώματα στο παραγόμενο γραφένιο, μειώνοντας έτσι την αναμενόμενη εξαιρετική ποιότητα του γραφενίου.
Η εφαρμογή καθαριστικών υπερήχων στη σύνθεση γραφενίου εξαλείφει τους κινδύνους και το κόστος που συνδέονται με τις μεθόδους πολλαπλών βημάτων και τις χημικές μεθόδους.Η εφαρμογή αυτής της μεθόδου στον φυσικό ορυκτό υποφυλλίτη άνοιξε το δρόμο για έναν νέο φιλικό προς το περιβάλλον τρόπο παραγωγής γραφενίου.
Ώρα δημοσίευσης: Νοε-04-2021