Las películas de carbono como el grafeno son materiales muy ligeros pero muy resistentes con un excelente potencial de aplicación, pero pueden ser difíciles de fabricar, suelen requerir mucha mano de obra y estrategias que consumen mucho tiempo, y los métodos son costosos y no son respetuosos con el medio ambiente.
Con la producción de una gran cantidad de grafeno, con el fin de superar las dificultades encontradas en la implementación de los métodos de extracción actuales, los investigadores de la Universidad Ben Gurion del Negev en Israel han desarrollado un método de extracción de grafeno “verde” que se puede aplicar a una amplia gama de campos, incluida la óptica, la electrónica, la ecología y la biotecnología.
Los investigadores utilizaron dispersión mecánica para extraer grafeno del mineral natural estriolita. Descubrieron que el mineral hipofilita presenta buenas perspectivas para la producción industrial de grafeno y sustancias similares.
El contenido de carbono del hipofibol puede variar. Según este contenido, el hipofibol puede tener diferentes potenciales de aplicación. Algunos tipos se utilizan por sus propiedades catalíticas, mientras que otros poseen propiedades bactericidas.
Las características estructurales del hipopiroxeno determinan su aplicación en el proceso de oxidación-reducción, y también puede emplearse para la producción en altos hornos y la producción de ferroaleaciones de hierro fundido (con alto contenido de silicio).
Gracias a sus propiedades físicas y mecánicas, densidad aparente, buena resistencia y resistencia al desgaste, la hipofilita también tiene la capacidad de adsorber diversas sustancias orgánicas, por lo que puede utilizarse como material filtrante. También ha demostrado su capacidad para eliminar partículas de radicales libres que pueden contaminar las fuentes de agua.
El hipopiroxeno tiene la capacidad de desinfectar y purificar el agua de bacterias, esporas, microorganismos simples y algas verdeazuladas. Debido a sus elevadas propiedades catalíticas y reductoras, la magnesia se utiliza frecuentemente como adsorbente en el tratamiento de aguas residuales.
(a) Imagen TEM con aumento de X13500 y (b) imagen TEM con aumento de X35000 de la muestra de hipofilita dispersa. (c) Espectro Raman de la hipofilita tratada y (d) Espectro XPS de la línea de carbono en el espectro de la hipofilita.
Extracción de grafeno
Para preparar las rocas para la extracción de grafeno, ambos investigadores utilizaron un microscopio electrónico de barrido (MEB) para examinar las impurezas de metales pesados y la porosidad de las muestras. También aplicaron otros métodos de laboratorio para comprobar la composición estructural general y la presencia de otros minerales en el hipofíbol.
Una vez completado el análisis y la preparación de la muestra, los investigadores pudieron extraer grafeno de la diorita después de procesar mecánicamente la muestra de Karelia utilizando un limpiador ultrasónico digital.
Dado que con este método se puede procesar una gran cantidad de muestras, no existe riesgo de contaminación secundaria y no se requieren métodos de procesamiento de muestras posteriores.
Dado que las extraordinarias propiedades del grafeno son ampliamente conocidas en la comunidad científica, se han desarrollado numerosos métodos de producción y síntesis. Sin embargo, muchos de estos métodos son procesos de varias etapas o requieren el uso de productos químicos y agentes oxidantes y reductores fuertes.
Si bien el grafeno y otras películas de carbono han demostrado un gran potencial de aplicación y han alcanzado un relativo éxito en I+D, los procesos que utilizan estos materiales aún se encuentran en desarrollo. Parte del reto reside en lograr que la extracción de grafeno sea rentable, lo que significa que encontrar la tecnología de dispersión adecuada es fundamental.
Este método de dispersión o síntesis es laborioso y perjudicial para el medio ambiente, y la resistencia de estas tecnologías también puede provocar defectos en el grafeno producido, reduciendo así la excelente calidad esperada del grafeno.
La aplicación de limpiadores ultrasónicos en la síntesis de grafeno elimina los riesgos y costos asociados con los métodos químicos y de múltiples pasos. La aplicación de este método al mineral natural hipofilita sentó las bases para una nueva forma ecológica de producir grafeno.
Hora de publicación: 04-nov-2021
