新華社悉尼3月3日電(記者薛艷雯 李惠子)澳大利亞新南威爾士大學(xué)研究人員最新開發(fā)出用廢棄花生殼制備高品質(zhì)石墨烯的方法。這為制造更便宜、更可持續(xù)的電子產(chǎn)品和儲能設(shè)備打開了大門,并有助于將農(nóng)業(yè)廢棄物再利用。
石墨烯由單層碳原子以六邊形晶格排列而成,是科學(xué)界已知的最薄、最強、導(dǎo)電性最好的材料之一,被譽為“神奇材料”。研究團隊介紹,花生殼中富含木質(zhì)素,這是一種富含碳元素的天然聚合物。他們開發(fā)出新方法,通過一系列熱處理步驟,最終可以讓木質(zhì)素中的碳原子重新排列來制備高品質(zhì)石墨烯。
新方法分兩步利用花生殼粉末制造石墨烯。第一步先加熱至500攝氏度,持續(xù)5分鐘,以便去除雜質(zhì)生成富含碳的材料;然后對碳材料進行閃蒸焦耳加熱,即通過瞬時電流在幾毫秒內(nèi)將材料加熱至3000攝氏度,這種巨大的熱能瞬間將碳原子重新排列成單層石墨烯。研究人員表示,第一步的預(yù)處理至關(guān)重要,可去除雜質(zhì)、提供最佳的富碳材料,以確保最終石墨烯制品的缺陷最小化。
研究人員介紹,傳統(tǒng)石墨烯生產(chǎn)成本高、能耗大;新方法利用農(nóng)業(yè)廢棄物、無需使用工業(yè)化學(xué)品,可大幅降低成本并減少碳排放,制造1000克石墨烯,能源成本僅需1.3美元。他們計劃三四年內(nèi)實現(xiàn)商業(yè)化,并測試用咖啡渣、香蕉皮等其他廢料生產(chǎn)石墨烯。
相關(guān)研究成果已發(fā)表在國際期刊《化學(xué)工程雜志進展》上。