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研究人員最新開發(fā)出用廢棄花生殼制備高品質石墨烯的方法。這為制造更便宜、更可持續(xù)的電子產品和儲能設備打開了大門,并有助于將農業(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,是科學界已知的最薄、最強、導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,最終可以讓木質素中的碳原子重新排列來制備高品質石墨烯。
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,第一步的預處理至關重要,可去除雜質、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)石墨烯生產成本高、能耗大;新方法利用農業(yè)廢棄物、無需使用工業(yè)化學品,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。他們計劃三四年內實現(xiàn)商業(yè)化,并測試用咖啡渣、香蕉皮等其他廢料生產石墨烯。
相關研究成果已發(fā)表在國際期刊《化學工程雜志進展》上。