Ogljikovi filmi, kot je grafen, so zelo lahki, a zelo močni materiali z odličnim potencialom uporabe, vendar jih je lahko težko izdelati, običajno zahtevajo veliko delovne sile in časovno potratne strategije, metode pa so drage in okolju prijazne.
Raziskovalci na Univerzi Ben Gurion v Negevu v Izraelu so zaradi proizvodnje velike količine grafena razvili "zeleno" metodo ekstrakcije grafena, ki jo je mogoče uporabiti na številnih področjih, vključno z optiko, elektroniko, ekologijo in biotehnologijo, da bi premagali težave pri izvajanju trenutnih metod ekstrakcije.
Raziskovalci so z mehansko disperzijo ekstrakcijo grafena iz naravnega minerala striolita ugotovili, da mineral hipofilit kaže dobre možnosti za proizvodnjo grafena in grafenu podobnih snovi v industrijskem obsegu.
Vsebnost ogljika v hipofibolu je lahko različna. Glede na vsebnost ogljika ima lahko hipofibol različne uporabne potenciale. Nekatere vrste se lahko uporabljajo zaradi svojih katalitičnih lastnosti, druge pa imajo baktericidne lastnosti.
Strukturne značilnosti hipopiroksena določajo njihovo uporabo v oksidacijsko-redukcijskem procesu, uporablja pa se lahko tudi za proizvodnjo plavžev in ferolegur iz litega železa (z visoko vsebnostjo silicija).
Zaradi svojih fizikalnih in mehanskih lastnosti, gostote, dobre trdnosti in odpornosti proti obrabi ima hipofilit tudi sposobnost adsorbiranja različnih organskih snovi, zato se lahko dejansko uporablja kot filtrirni material. Dokazal je tudi sposobnost odstranjevanja prostih radikalov, ki lahko onesnažijo vodne vire.
Hipopiroksen kaže sposobnost razkuževanja in čiščenja vode od bakterij, spor, preprostih mikroorganizmov in modrozelenih alg. Zaradi visokih katalitičnih in redukcijskih lastnosti se magnezijev oksid pogosto uporablja kot adsorbent za čiščenje odpadne vode.
(a) TEM slika dispergiranega vzorca hipofilita pri povečavi 13500-krat in (b) slika dispergiranega vzorca hipofilita, posneta s pomočjo transmisijske elektrode (XPS). (c) Ramanov spekter obdelanega hipofilita in (d) XPS spekter ogljikove črte v spektru hipofilita.
Ekstrakcija grafena
Za pripravo kamnin za ekstrakcijo grafena sta s pomočjo vrstičnega elektronskega mikroskopa (SEM) preučila nečistoče težkih kovin in poroznost vzorcev. Uporabila sta tudi druge laboratorijske metode za preverjanje splošne strukturne sestave in prisotnosti drugih mineralov v hipofbibolu.
Po končani analizi in pripravi vzorca so raziskovalci lahko iz diorita ekstrahirali grafen po mehanski obdelavi vzorca iz Karelije z digitalnim ultrazvočnim čistilcem.
Ker je s to metodo mogoče obdelati veliko število vzorcev, ni tveganja za sekundarno kontaminacijo in nadaljnje metode obdelave vzorcev niso potrebne.
Ker so izjemne lastnosti grafena postale splošno znane v širši znanstvenoraziskovalni skupnosti, je bilo razvitih veliko metod proizvodnje in sinteze. Vendar pa so mnoge od teh metod bodisi večstopenjski postopki bodisi zahtevajo uporabo kemikalij ter močnih oksidantov in redukcijskih sredstev.
Čeprav grafen in drugi ogljikovi filmi kažejo velik potencial uporabe in dosegajo relativen uspeh na področju raziskav in razvoja, so postopki, ki uporabljajo te materiale, še vedno v razvoju. Del izziva je, kako narediti ekstrakcijo grafena stroškovno učinkovito, kar pomeni, da je ključnega pomena najti pravo tehnologijo disperzije.
Ta metoda disperzije ali sinteze je zamudna in okolju neprijazna, moč teh tehnologij pa lahko povzroči tudi napake v proizvedenem grafenu, s čimer se zmanjša pričakovana odlična kakovost grafena.
Uporaba ultrazvočnih čistilcev pri sintezi grafena odpravlja tveganja in stroške, povezane z večstopenjskimi in kemičnimi metodami. Uporaba te metode na naravnem mineralu hipofilitu je utrla pot novemu okolju prijaznemu načinu proizvodnje grafena.
Čas objave: 4. november 2021
