怎么从玉米芯中提取石墨烯?

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农民收获了玉米后,将玉米脱粒就剩下玉米芯了,玉米芯在农村是烧锅、烧炕的好柴火,如果农民知道玉米芯能提取出比黄金还贵数倍的石墨烯来,不知道作何感想。

石墨烯有优异的物理性能,其有超高的物理强度和良好的导电性能,是一种极具未来性的碳材料。不同于金刚石、石墨的三维碳材料,石墨烯是二维结构的碳材料,形象地说石墨烯就是一层层薄片。从工艺上简单地说有两种,一种是从小分子碳源基础上“长出”单层石墨烯,另一种是从三维的碳基材料中逐渐的剥离出二维的石墨烯结构。

而玉米芯是一种碳源的生物质材料,人们从玉米芯中提取出糠醛等物质后剩余了纤维素,再以这些纤维素为初始材料,进而“剥离”出石墨烯结构。我们说的简单,但科学家们做起来是相当困难的,也就能明白石墨烯为什么比黄金还贵了吧。

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热心网友

我们先来说一下,石墨烯是什么物质。石墨烯是一种比钢材硬200倍的材料,它的导电效果非常好,而厚度只有一根头发的十万分之一。就我们日常生活而言,石墨烯经常用在提高手机充电效率等技术上,在科技进步和商业化应用上有着很重要的作用。而非常神奇的事情是,这样难得的高科技材料,竟然是从玉米芯和秸秆等提取出来的。

一般来说,生产石墨烯材料的方式有三种:一是氧化石墨还原法,二是对石墨进行剥离,三是对甲烷、天然气等进行化学气相沉积。但是,这几种方法生存周期都很长,而且会对环境产生污染。

由于玉米芯和秸秆中碳含量比较丰富,所以科学家们就研究出,将玉米芯中的纤维素进行化学重组合成生物质石墨烯材料的办法。2014年,世界上首条年产20吨的生物质石墨烯材料宏量制备生产线成立,通过“基团配位组装析碳法”,实现石墨烯材料的宏量制备,将石墨烯材料应用于多种纤维复合,并成功实现均匀分散,实现了石墨烯材料的成果转化和石墨烯纤维制品的商业化。

每年,我国有1亿吨玉米芯产量,主要集中在河北、山东和东北三省等,用这1亿吨生产出来的100吨石墨烯材料,用于产品线能带来三亿到五亿的产值。这样的生产方式不仅环保高效,还能促进经济发展,也是农业废弃物变废为宝的成功示范。

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