Ugljični filmovi poput grafena su vrlo lagani, ali vrlo jaki materijali s izvrsnim potencijalom primjene, ali ih je možda teško proizvesti, obično zahtijevaju puno radne snage i dugotrajne strategije, a metode su skupe i nisu ekološki prihvatljive.
S obzirom na proizvodnju velike količine grafena, a kako bi prevladali poteškoće s kojima se susreću u primjeni trenutnih metoda ekstrakcije, istraživači sa Sveučilišta Ben Gurion u Negevu u Izraelu razvili su „zelenu“ metodu ekstrakcije grafena koja se može primijeniti u širokom rasponu područja, uključujući optiku, elektroniku, ekologiju i biotehnologiju.
Istraživači su koristili mehaničku disperziju za ekstrakciju grafena iz prirodnog minerala striolita. Otkrili su da mineral hipofilit pokazuje dobre izglede za proizvodnju grafena i tvari sličnih grafenu u industrijskim razmjerima.
Sadržaj ugljika u hipofibolu može biti različit. Ovisno o sadržaju ugljika, hipofibol može imati različite potencijale primjene. Neke vrste mogu se koristiti zbog svojih katalitičkih svojstava, dok druge vrste imaju baktericidna svojstva.
Strukturne karakteristike hipopiroksena određuju njihovu primjenu u oksidacijsko-redukcijskom procesu, a mogu se koristiti i za proizvodnju visokih peći i ferolegura od lijevanog željeza (visokosilicijskog).
Zbog svojih fizikalnih i mehaničkih svojstava, gustoće, dobre čvrstoće i otpornosti na habanje, hipofilit također ima sposobnost adsorpcije raznih organskih tvari, pa se zapravo može koristiti kao materijal za filtriranje. Također je pokazao sposobnost uklanjanja čestica slobodnih radikala koje mogu onečistiti izvore vode.
Hipopiroksen pokazuje sposobnost dezinfekcije i pročišćavanja vode od bakterija, spora, jednostavnih mikroorganizama i plavozelenih algi. Zbog svojih visokih katalitičkih i redukcijskih svojstava, magnezijev oksid se često koristi kao adsorbent za pročišćavanje otpadnih voda.
(a) TEM slika dispergiranog uzorka hipofilita uvećana pri 13500-strukom povećanju i (b) TEM slika uzorka dispergiranog hipofilita uvećana pri 35000-strukom povećanju. (c) Ramanov spektar tretiranog hipofilita i (d) XPS spektar ugljikove linije u spektru hipofilita
Ekstrakcija grafena
Kako bi pripremili stijene za ekstrakciju grafena, dvojica su koristili skenirajući elektronski mikroskop (SEM) za ispitivanje nečistoća teških metala i poroznosti u uzorcima. Također su primijenili i druge laboratorijske metode kako bi provjerili opći strukturni sastav i prisutnost drugih minerala u hipomibolu.
Nakon što su analiza i priprema uzorka završeni, istraživači su uspjeli izdvojiti grafen iz diorita nakon mehaničke obrade uzorka iz Karelije pomoću digitalnog ultrazvučnog čistača.
Budući da se ovom metodom može obraditi veliki broj uzoraka, ne postoji rizik od sekundarne kontaminacije, a naknadne metode obrade uzoraka nisu potrebne.
Budući da su izvanredna svojstva grafena široko poznata u široj znanstveno-istraživačkoj zajednici, razvijene su mnoge metode proizvodnje i sinteze. Međutim, mnoge od tih metoda su ili višestupanjski procesi ili zahtijevaju upotrebu kemikalija i jakih oksidacijskih i redukcijskih sredstava.
Iako su grafen i drugi ugljični filmovi pokazali veliki potencijal primjene i postigli relativni uspjeh u istraživanju i razvoju, procesi koji koriste ove materijale još su uvijek u razvoju. Dio izazova je učiniti ekstrakciju grafena isplativom, što znači da je ključno pronaći pravu tehnologiju disperzije.
Ova metoda disperzije ili sinteze je mukotrpna i ekološki neprihvatljiva, a snaga ovih tehnologija također može uzrokovati nedostatke u proizvedenom grafenu, čime se smanjuje očekivana izvrsna kvaliteta grafena.
Primjena ultrazvučnih čistača u sintezi grafena eliminira rizike i troškove povezane s višestupanjskim i kemijskim metodama. Primjena ove metode na prirodni mineral hipofilit utrla je put novom ekološki prihvatljivom načinu proizvodnje grafena.
Vrijeme objave: 04.11.2021.
