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用桉樹皮提取物製造的“環保”石墨烯可將生產成本降至當前的1/200

石墨烯因其高強度、超薄以及出色的導電性和導熱性被認為具有巨大潛力。所有這一切都缺少一個有成本效益的方法來製造它。然而一組研究人員現在認為他們可能已經發現了這種隱藏在澳大利亞桉樹樹皮中的關鍵。

用桉樹皮提取物製造的“環保”石墨烯可將生產成本降至當前的1/200

在有意義的規模上生產石墨烯片的更有希望的手段之一涉及石墨烯氧化物的化學還原。但是用於這種化學還原的藥劑通常是有毒的,會對人和環境構成威脅,這導致皇家墨爾本理工大學先進材料中心的科學家們尋找更加令人愉快的替代品。

“一般來說,桉樹葉中都含有油脂,產生芳香化合物,給我們帶來獨特的香味,”首席研究員Suresh Bhargava向New Atlas解釋道。“這些化合物有助於保護樹木免受害蟲的侵襲。因此,我們已經考慮在樹皮提取物中使用這些芳香化合物作為合成石墨烯的還原劑。”

Bhargava說道,這種更加環保的化學還原方法的關鍵是29種多酚類化合物,包括兒茶素(黑巧克力和綠茶富含這類化合物),以及可以在紅葡萄酒中找到的沒食子酸和咖啡酸。這些化合物在水溶液中一起發揮作用,產生所需的化學反應,為團隊提供了一種“環保”石墨烯形式,能使生產更安全、更便宜、更具可持續性。

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“桉樹皮提取物此前從未用於合成石墨烯片,我們很高興發現它不僅起作用,實際上它在安全性和總體成本方麵都是一種優越的方法,”Bhargava說道。“我們的方法可以降低石墨烯的成本,從現在的每克大約100美元將至50美分。這將增加其在全球各行業的可用性,並促進一係列重要新技術的開發。”

該團隊測試了將其環保石墨烯作為超級電容器,並發現它的表現與通過傳統方法生產的石墨烯一樣好。研究人員還將努力微調他們的方法,使其更高效,然後致力於商業應用。

“在我們的環保化學方法中,我們使用了桉樹皮提取物,其中含有約29種多酚化合物,這些化合物負責還原石墨烯,”Bhargava表示。“我們的下一步是找出從這29種多酚化合物中選擇性還原氧化石墨烯。如果我們找到選擇性,那麼這些化合物的分離和以更清潔的方式進一步生產石墨烯可以得到改善。一旦我們獲得提高效率,我們將努力使我們的實驗室規模綜合到中試規模,然後再到工業規模。”

該研究發表在《可持續化學與工程》雜誌上。

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