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厲害了，從廢塑料中提取石墨烯？
【塑料機(jī)械網(wǎng) 熱點(diǎn)關(guān)注】提到石墨烯，相信大家已經(jīng)不陌生了，我們經(jīng)常能在各種文章中窺見它的身影。石墨烯擁有諸多優(yōu)異性能，如電學(xué)、熱血、機(jī)械性能等，自誕生至今已經(jīng)在各個(gè)領(lǐng)域不斷滲透，石墨烯復(fù)合材料更是現(xiàn)在科研競(jìng)爭(zhēng)十分激烈的領(lǐng)域。
在當(dāng)前，石墨烯主要有兩種路徑的合成方式。
●自上而下：通過大量的溶劑以及高能混合、剪切、超聲波和電化學(xué)處理，剝離石墨。在這過程中，為了促進(jìn)剝離，將石墨烯進(jìn)行化學(xué)氧化，變成氧化石墨烯，之后再對(duì)其還原獲得剝離的石墨烯。
●自下而上：比如采用化學(xué)氣相沉積或先進(jìn)的有機(jī)合成方法等。
而在年初的時(shí)候，美國(guó)萊斯大學(xué)James M. Tour教授課題組提出能夠通過廉價(jià)的焦耳熱閃蒸技術(shù)可將任何碳源——無(wú)論是炭黑、石油瀝青、煤炭、輪胎還是塑料垃圾，統(tǒng)統(tǒng)在不到100毫秒的時(shí)間內(nèi)變成克級(jí)石墨烯，實(shí)現(xiàn)“變廢為寶”。
10月29日，James M. Tour教授課題組再發(fā)力，提出了一種回收塑料廢棄物的方法。區(qū)別于以往用直流電來(lái)提高碳源的溫度，實(shí)驗(yàn)室采取了使塑料廢料暴露于大約8秒鐘的高強(qiáng)度交流電中，然后直流震蕩的方法，通過快速焦耳熱技術(shù)將廢棄物變成具有渦輪層的閃蒸石墨烯(FG)外，還會(huì)產(chǎn)生碳低聚物、氫等。
實(shí)驗(yàn)表示總共需要23 kJ的能量才能將1.0 g的混合塑料廢棄物轉(zhuǎn)換為0.18 g的高質(zhì)量石墨烯。也就是說處理每噸塑料廢棄物約125美元(約848元人民幣)的電力成本，可以獲得180千克高質(zhì)量石墨烯，與傳統(tǒng)的物理和化學(xué)回收技術(shù)相比，這項(xiàng)技術(shù)的塑料回收成本具有明顯經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。
此外，收集交流電石墨烯制備過程中形成的蠟質(zhì)物質(zhì)，并通過傅里葉變換紅外分析發(fā)現(xiàn)生成的蠟是具有紅外指紋性的低聚物，類似于具有低氧化度的母體塑料。這些低聚物可與石油烴流混合以加工成純塑料，或可用于生產(chǎn)洗滌劑復(fù)合材料的添加劑。
就實(shí)驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，該技術(shù)一舉兩得，同時(shí)解決了“廢塑料回收難”、“石墨烯制備成本高”兩大難題。相關(guān)工作以“Flash Graphene from Plastic Waste”為題發(fā)表在美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)雜志《ACS Nano》上。
雖然目前該技術(shù)是否能真正落地還是未知，但是，這無(wú)疑為混合廢塑料回收技術(shù)發(fā)展打開了新的思路。
本文由塑料機(jī)械網(wǎng)整理發(fā)布，部分資料來(lái)源：美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)出版物(ACS Publications https://doi.org/10.1021/acsnano.0c06328)，如有侵權(quán)或異議請(qǐng)聯(lián)系我們。
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