Въглеродните филми като графена са много леки, но много здрави материали с отличен потенциал за приложение, но може да са трудни за производство, обикновено изискват много работна ръка и отнемащи време стратегии, а методите са скъпи и неекологични.
С производството на голямо количество графен, за да преодолеят трудностите, срещани при прилагането на настоящите методи за екстракция, изследователи от университета Бен Гурион в Негев в Израел са разработили „зелен“ метод за екстракция на графен, който може да се прилага в широк спектър от области, включително оптика, електроника, екология и биотехнологии.
Изследователите са използвали механична дисперсия, за да извлекат графен от естествения минерал стриолит. Те са установили, че минералът хипофилит показва добри перспективи за производството на графен и графеноподобни вещества в индустриален мащаб.
Съдържанието на въглерод в хипофибола може да е различно. В зависимост от съдържанието на въглерод, хипофиболът може да има различен потенциал за приложение. Някои видове могат да се използват заради каталитичните си свойства, докато други видове имат бактерицидни свойства.
Структурните характеристики на хипопироксена определят приложението му в окислително-редукционния процес, като може да се използва и за производство на доменни пещи и феросплави от чугун (с високо съдържание на силиций).
Поради своите физико-механични свойства, обемна плътност, добра якост и износоустойчивост, хипофилитът има способността да адсорбира различни органични вещества, така че може да се използва като филтърен материал. Той също така демонстрира способността си да елиминира частици от свободни радикали, които могат да замърсят водоизточниците.
Хипопироксенът показва способността да дезинфекцира и пречиства вода от бактерии, спори, прости микроорганизми и синьозелени водорасли. Поради високите си каталитични и редуциращи свойства, магнезият често се използва като адсорбент за пречистване на отпадъчни води.
(a) X13500-кратно увеличение и (b) X35000-кратно увеличение, получено чрез трансмисионна електронна електронна микроскопия (TEM) на диспергираната проба от хипофилит. (c) Раманов спектър на третирания хипофилит и (d) XPS спектър на въглеродната линия в спектъра на хипофилита.
Екстракция на графен
За да подготвят скалите за екстракция на графен, двамата са използвали сканиращ електронен микроскоп (SEM), за да изследват примесите от тежки метали и порьозността в пробите. Те са приложили и други лабораторни методи, за да проверят общия структурен състав и наличието на други минерали в хипофибола.
След като анализът и подготовката на пробата бяха завършени, изследователите успяха да извлекат графен от диорита след механична обработка на пробата от Карелия с помощта на дигитален ултразвуков почистващ препарат.
Тъй като голям брой проби могат да бъдат обработени с този метод, няма риск от вторично замърсяване и не са необходими последващи методи за обработка на пробите.
Тъй като изключителните свойства на графена са широко известни в по-широката научноизследователска общност, са разработени много методи за производство и синтез. Много от тези методи обаче са или многоетапни процеси, или изискват използването на химикали и силни окислители и редуктори.
Въпреки че графенът и други въглеродни филми показват голям потенциал за приложение и са постигнали относителен успех в научноизследователската и развойна дейност, процесите, използващи тези материали, все още са в процес на разработка. Част от предизвикателството е да се направи извличането на графен рентабилно, което означава, че намирането на правилната технология за дисперсия е ключово.
Този метод на дисперсия или синтез е трудоемък и неблагоприятен за околната среда, а силата на тези технологии може също да причини дефекти в получения графен, като по този начин намали очакваното отлично качество на графена.
Приложението на ултразвукови почистващи препарати в синтеза на графен елиминира рисковете и разходите, свързани с многоетапните и химичните методи. Прилагането на този метод към естествения минерал хипофилит проправи пътя за нов екологично чист начин за производство на графен.
Време на публикуване: 04 ноември 2021 г.
