As películas de carbono como o grafeno son materiais moi lixeiros pero moi resistentes cun excelente potencial de aplicación, pero poden ser difíciles de fabricar, normalmente requiren moita man de obra e estratexias que requiren moito tempo, e os métodos son caros e non respectuosos co medio ambiente.
Coa produción dunha gran cantidade de grafeno, para superar as dificultades atopadas na implementación dos métodos de extracción actuais, investigadores da Universidade Ben Gurion do Negev en Israel desenvolveron un método de extracción de grafeno "verde" que se pode aplicar a unha ampla gama de campos, incluíndo óptica, electrónica, ecoloxía e biotecnoloxía.
Os investigadores empregaron dispersión mecánica para extraer grafeno do mineral natural estriolita. Descubriron que o mineral hipofilita presenta boas perspectivas para a produción de grafeno a escala industrial e substancias semellantes ao grafeno.
O contido de carbono do hipomfíbol pode ser diferente. Dependendo do contido de carbono, o hipomfíbol pode ter diferentes potenciais de aplicación. Algúns tipos poden usarse polas súas propiedades catalíticas, mentres que outros teñen propiedades bactericidas.
As características estruturais do hipopiroxeno determinan a súa aplicación no proceso de oxidación-redución, e tamén se pode empregar para a produción de altos fornos e a produción de ferroaliaxes de ferro fundido (con alto contido en silicio).
Debido ás súas propiedades físicas e mecánicas, densidade aparente, boa resistencia e resistencia ao desgaste, a hipofilita tamén ten a capacidade de adsorber unha variedade de substancias orgánicas, polo que se pode usar como material filtrante. Tamén demostrou a capacidade de eliminar partículas de radicais libres que poden contaminar as fontes de auga.
O hipopiroxeno amosa a capacidade de desinfectar e purificar a auga de bacterias, esporas, microorganismos simples e algas verdeazuladas. Debido ás súas altas propiedades catalíticas e redutoras, a magnesia úsase a miúdo como adsorbente para o tratamento de augas residuais.
(a) Imaxe TEM con aumento de X13500 e (b) Imaxe TEM con aumento de X35000 da mostra de hipofilita dispersa. (c) Espectro Raman da hipofilita tratada e (d) Espectro XPS da liña de carbono no espectro da hipofilita.
Extracción de grafeno
Para preparar as rochas para a extracción de grafeno, os dous empregaron un microscopio electrónico de varrido (SEM) para examinar as impurezas de metais pesados e a porosidade das mostras. Tamén aplicaron outros métodos de laboratorio para comprobar a composición estrutural xeral e a presenza doutros minerais no hipomfíbol.
Despois de completar a análise e a preparación da mostra, os investigadores puideron extraer grafeno da diorita despois de procesar mecanicamente a mostra de Carelia usando un limpador ultrasónico dixital.
Dado que se pode procesar un gran número de mostras con este método, non hai risco de contaminación secundaria e non se requiren métodos posteriores de procesamento de mostras.
Dado que as extraordinarias propiedades do grafeno son amplamente coñecidas pola comunidade de investigación científica en xeral, desenvolvéronse moitos métodos de produción e síntese. Non obstante, moitos destes métodos son procesos de varios pasos ou requiren o uso de produtos químicos e axentes oxidantes e redutores fortes.
Aínda que o grafeno e outras películas de carbono demostraron un gran potencial de aplicación e acadaron un éxito relativo en I+D, os procesos que empregan estes materiais aínda están en desenvolvemento. Parte do reto é facer que a extracción de grafeno sexa rendible, o que significa que atopar a tecnoloxía de dispersión axeitada é a clave.
Este método de dispersión ou síntese é laborioso e prexudicial para o medio ambiente, e a forza destas tecnoloxías tamén pode causar defectos no grafeno producido, reducindo así a excelente calidade esperada do grafeno.
A aplicación de limpadores ultrasónicos na síntese de grafeno elimina os riscos e custos asociados aos métodos químicos e de varios pasos. A aplicación deste método á hipofilita mineral natural abriu o camiño para unha nova forma respectuosa co medio ambiente de producir grafeno.
Data de publicación: 04-11-2021
