用橡胶树制造“绿色”石墨烯,可将生产成本降低200倍

(资料来源:mingman/Depositphotos)

澳大利亚科学家利用橡胶树提取物以更便宜、更安全的方式生产石墨烯。

石墨烯的巨大潜力已经在我们的文章中得到了很好的体现,它的超高强度、超薄的外形以及优异的电导率和导热性为我们提供了各种可能性。这一切缺少的一件事是一种成本效益高的生产方法,但一组研究人员现在认为,他们可能已经在澳大利亚桉树的树皮中发现了这种方法的关键。

大规模生产石墨烯片最有希望的方法之一是对氧化石墨烯进行化学还原,氧化石墨烯是将石墨分离成单层或几层。但是用于这种化学还原的药剂通常是有毒的,对人类和环境构成威胁,这使得RMIT大学先进材料中心的科学家们寻找更合适的替代品。

首席研究员苏雷什·巴加瓦(Suresh Bhargava)在接受《新阿特拉斯》杂志(New Atlas)采访时解释说:“一般来说,桉树树叶上布满了油腺,这些油腺能产生芳香化合物,赋予我们独特的气味。”“这些化合物有助于保护树木免受害虫的侵袭。因此,我们考虑在树皮提取物中使用这些芳香化合物作为合成石墨烯的还原剂。”

巴加瓦说,这种更环保的化学还原方法的关键在于29种多酚化合物的混合物,包括儿茶素、没食子酸和咖啡酸。儿茶素在黑巧克力和绿茶中含量丰富,没食子酸和咖啡酸可以在红酒中找到。在水溶液中,这些化合物共同作用,产生了所需的化学反应,使研究小组得到了一种“绿色”石墨烯,这种石墨烯更安全、更便宜、更可持续生产。

“桉树树皮提取物以前从未被用于合成石墨烯薄片,我们很高兴地发现,它不仅有效,实际上是一种更好的方法,在安全和总成本方面都是如此,”Bhargava说。“我们的方法可以将石墨烯的制造成本从每克100美元左右降低到50美分,增加石墨烯在全球工业中的可用性,并使一系列重要新技术的开发成为可能。”

该团队将其绿色石墨烯作为超级电容器进行测试,发现其性能与传统方法生产的石墨烯一样好。从这里开始,研究人员将努力调整他们的方法,使其更有效,然后朝着商业应用方向努力。

“在我们的绿色化学方法中,我们使用了桉树树皮提取物,它含有大约29种多酚类化合物,负责减少石墨烯,”Bhargava告诉我们。“我们的下一步是找出从这29种多酚化合物中选择性还原氧化石墨烯的方法。如果我们找到了选择性,那么这些化合物的分离和以更清洁的方式进一步生产石墨烯就可以得到改善。一旦我们提高了效率,我们将尝试把我们的实验室规模合成为试点规模,然后进入工业领域。”

这项研究发表在《可持续化学与工程》杂志上。

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