グラフェンなどの炭素膜は、非常に軽量でありながら非常に強力な材料であり、優れた応用可能性を備えていますが、製造が困難な場合があり、通常は多くの人力と時間のかかる戦略が必要であり、その方法は高価で環境に優しくありません。
大量のグラフェンが生産されることに伴い、現在の抽出方法を実行する際に直面する困難を克服するために、イスラエルのネゲブにあるベングリオン大学の研究者は、幅広い用途に適用できる「グリーン」グラフェン抽出方法を開発しました。光学、エレクトロニクス、生態学、バイオテクノロジーなどの分野。
研究者らは機械的分散を利用して天然鉱物ストリオライトからグラフェンを抽出しました。彼らは、鉱物次亜フィライトが工業規模のグラフェンおよびグラフェン類似物質の製造に良い見通しを示していることを発見した。
次斜閃石の炭素含有量は異なる場合があります。炭素含有量に応じて、下斜閃石はさまざまな応用可能性を持ちます。触媒特性を目的として使用されるタイプもあれば、殺菌特性を有するタイプもあります。
亜輝石の構造的特徴により、酸化還元プロセスでの用途が決まります。また、高炉製造や鋳物 (高シリコン) 鋳鉄のフェロアロイ製造にも使用できます。
次亜フィライトは、その物理的および機械的特性、嵩密度、優れた強度および耐摩耗性により、さまざまな有機物質を吸着する能力も備えているため、実際にフィルター材料として使用することができます。また、水源を汚染する可能性のあるフリーラジカル粒子を除去する能力も実証されました。
亜輝石は、細菌、胞子、単純な微生物、藍藻類から水を消毒し、浄化する能力を示します。マグネシアはその高い触媒作用と還元作用により、廃水処理の吸着剤としてよく使用されます。
分散した次亜フィライトサンプルの (a) 倍率 X13500 および (b) 倍率 X35000 の TEM 画像。(c) 処理した次亜フィライトのラマン スペクトル、および (d) 次亜フィライト スペクトル内の炭素線の XPS スペクトル
グラフェン抽出
グラフェン抽出用の岩石を準備するために、2 人は走査型電子顕微鏡 (SEM) を使用してサンプル内の重金属不純物と多孔性を検査しました。彼らはまた、斜閃石の全体的な構造組成と他の鉱物の存在を確認するために、他の実験室の方法も適用しました。
サンプルの分析と準備が完了した後、研究者らはデジタル超音波洗浄器を使用してカレリアのサンプルを機械的に処理した後、閃緑岩からグラフェンを抽出することができました。
この方法では大量のサンプルを処理できるため、二次汚染のリスクがなく、その後のサンプル処理方法も必要ありません。
グラフェンの並外れた特性は幅広い科学研究コミュニティで広く知られているため、多くの製造および合成方法が開発されています。しかし、これらの方法の多くは多段階のプロセスであるか、化学物質や強力な酸化剤や還元剤の使用を必要とします。
グラフェンやその他の炭素膜は大きな応用可能性を示し、研究開発で比較的成功を収めていますが、これらの材料を使用するプロセスはまだ開発中です。課題の 1 つは、グラフェン抽出を費用対効果の高いものにすることであり、これは適切な分散技術を見つけることが重要であることを意味します。
この分散または合成方法は手間がかかり、環境に優しくなく、また、これらの技術の強みにより、製造されたグラフェンに欠陥が発生し、それによって期待されるグラフェンの優れた品質が低下する可能性があります。
グラフェン合成に超音波洗浄器を適用すると、多段階の化学的方法に伴うリスクとコストが排除されます。この方法を天然鉱物の次亜フィライトに適用することで、環境に優しい新しいグラフェン製造方法への道が開かれました。
投稿時間: 2021 年 11 月 4 日