Kohlenstofffilme wie Graphen sind sehr leichte, aber sehr starke Materialien mit hervorragendem Anwendungspotenzial, können jedoch schwierig herzustellen sein, erfordern in der Regel viel Arbeitskraft und zeitaufwändige Strategien und die Methoden sind teuer und nicht umweltfreundlich.
Um die Schwierigkeiten bei der Umsetzung aktueller Extraktionsmethoden zu überwinden, haben Forscher der Ben-Gurion-Universität des Negev in Israel mit der Produktion einer großen Menge Graphen eine „grüne“ Graphen-Extraktionsmethode entwickelt, die auf ein breites Spektrum angewendet werden kann Bereichen wie Optik, Elektronik, Ökologie und Biotechnologie.
Forscher nutzten mechanische Dispersion, um Graphen aus dem natürlichen Mineral Striolith zu extrahieren.Sie fanden heraus, dass das Mineral Hypophyllit gute Aussichten für die Herstellung von Graphen und graphenähnlichen Substanzen im industriellen Maßstab hat.
Der Kohlenstoffgehalt von Hypomphibol kann unterschiedlich sein.Je nach Kohlenstoffgehalt kann Hypomphibol unterschiedliche Einsatzmöglichkeiten haben.Einige Typen können aufgrund ihrer katalytischen Eigenschaften verwendet werden, während andere Typen bakterizide Eigenschaften haben.
Die strukturellen Eigenschaften von Hypopyroxen bestimmen ihre Anwendung im Oxidations-Reduktionsverfahren und es kann auch für die Hochofenproduktion und die Ferrolegierungsproduktion von Gusseisen (mit hohem Siliziumgehalt) verwendet werden.
Aufgrund seiner physikalischen und mechanischen Eigenschaften, seiner Schüttdichte, guten Festigkeit und Verschleißfestigkeit besitzt Hypophyllit auch die Fähigkeit, eine Vielzahl organischer Substanzen zu adsorbieren, sodass es tatsächlich als Filtermaterial eingesetzt werden kann.Es zeigte auch die Fähigkeit, Partikel freier Radikale zu eliminieren, die Wasserquellen verunreinigen können.
Das Hypopyroxen zeigt die Fähigkeit, Wasser von Bakterien, Sporen, einfachen Mikroorganismen und Blaualgen zu desinfizieren und zu reinigen.Aufgrund seiner hohen katalytischen und reduzierenden Eigenschaften wird Magnesia häufig als Adsorptionsmittel zur Abwasserbehandlung eingesetzt.
(a) X13500-Vergrößerung und (b) X35000-Vergrößerung TEM-Bild der dispergierten Hypophyllitprobe.(c) Raman-Spektrum des behandelten Hypophyllits und (d) XPS-Spektrum der Kohlenstofflinie im Hypophyllit-Spektrum
Graphen-Extraktion
Um die Gesteine für die Graphengewinnung vorzubereiten, untersuchten die beiden mit einem Rasterelektronenmikroskop (REM) die Schwermetallverunreinigungen und die Porosität in den Proben.Sie verwendeten auch andere Labormethoden, um die allgemeine strukturelle Zusammensetzung und das Vorhandensein anderer Mineralien im Hypomphibol zu überprüfen.
Nachdem die Probenanalyse und -vorbereitung abgeschlossen war, konnten die Forscher Graphen aus dem Diorit extrahieren, nachdem sie die Probe aus Karelien mit einem digitalen Ultraschallreiniger mechanisch bearbeitet hatten.
Da mit dieser Methode eine große Anzahl von Proben verarbeitet werden kann, besteht keine Gefahr einer Sekundärkontamination und es sind keine nachträglichen Probenverarbeitungsmethoden erforderlich.
Da die außergewöhnlichen Eigenschaften von Graphen in der breiteren wissenschaftlichen Forschungsgemeinschaft weithin bekannt sind, wurden viele Produktions- und Synthesemethoden entwickelt.Viele dieser Methoden sind jedoch entweder mehrstufige Prozesse oder erfordern den Einsatz von Chemikalien sowie starken Oxidations- und Reduktionsmitteln.
Obwohl Graphen und andere Kohlenstofffilme ein großes Anwendungspotenzial gezeigt und relative Forschungs- und Entwicklungserfolge erzielt haben, befinden sich die Prozesse, die diese Materialien verwenden, noch in der Entwicklung.Ein Teil der Herausforderung besteht darin, die Graphengewinnung kosteneffektiv zu gestalten, was bedeutet, dass es darauf ankommt, die richtige Dispersionstechnologie zu finden.
Diese Dispersions- oder Synthesemethode ist aufwändig und umweltschädlich, und die Stärke dieser Technologien kann auch zu Mängeln im hergestellten Graphen führen, wodurch die erwartete hervorragende Qualität des Graphens beeinträchtigt wird.
Der Einsatz von Ultraschallreinigern bei der Graphensynthese eliminiert die Risiken und Kosten, die mit mehrstufigen und chemischen Methoden verbunden sind.Die Anwendung dieser Methode auf das natürliche Mineral Hypophyllit ebnete den Weg für eine neue umweltfreundliche Methode zur Herstellung von Graphen.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 04.11.2021