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变废为宝!科学家用二氧化碳低成本制造“黑色黄金”碳纳米管

北极星储能网  来源:前瞻网  作者:Winnie Lee  2018/7/26 11:12:55  我要投稿  

北极星储能网讯:

(图源:newstarget)

潜在的有毒的二氧化碳现在可以转化为无价的碳纳米管

在《科学指导》(Science Direct)杂志的一篇文章中,来自田纳西州的研究人员报告说,他们发明了一种能够从空气中吸收二氧化碳并将其转化为“黑色黄金”的原型装置。

碳纳米管具有超过钢的强度和高于常用的铜的导电性能。

这些特性使它们在许多领域非常有用,如电子、环境清理和医疗保健。

然而,碳纳米管很难在合适的尺寸下制造,这使得它们变得不常见,而且成本昂贵。

范德比尔特大学(Vanderbilt)的研究小组发现了一种生产超级材料的不同方法。

他们利用从空气中提取的二氧化碳作为原材料,展示了如何以比现有方法低得多的成本制造碳纳米管。

他们的技术不仅消除了二氧化碳排放的有害影响,而且还展示了如何有效利用空气污染,为空气净化过程买单。

碳纳米管材料能从水中除去99%的重金属。

此前,一套创新的过滤器被发现能去除污染水中99%的重金属。

这些过滤器是由赖斯大学实验室生产的,由碳纳米管材料制成,在化学环氧化石英纤维上生长。

实验室的发现表明,过滤器能够从被镉、钴、铜等重金属污染的水样中吸收99%以上的金属,还能吸收汞、镍和铅。

科学家称,一克这种物质可以处理8.3万升水,以满足世界卫生组织(WHO)的标准。这足够为11000人每天提供干净的水。

研究小组还指出,放大版的过滤器可以在一分钟内处理多达五升水,90秒内更新。

此外,在每100克处理70升水后,过滤器能够保持100%的容量。

研究人员补充说,一旦过滤器达到饱和,就可以用醋之类的温和的家庭化学物质清洗,然后再利用。

二氧化碳空气污染可以转化为宝贵的碳纳米管。

范德比尔特机械工程系的助理教授卡里˙平特(Cary Pint)解释说,她的研究小组使用电化学方法将二氧化碳分解成碳和氧分子。

然后,碳被收集并组装成纳米精度的碳纳米管。

“这打开了能够产生真正有价值的碳纳米管产品的大门,”研究论文的共同作者之一平特(Pint)说。

“这些可以彻底改变世界。”

她在科学期刊《ACS应用材料与界面》上发表了她的研究成果。

他们的论文解释了他们如何将收集在不锈钢表面的二氧化碳涂层转化为纳米颗粒,然后合成为碳纳米管。

他们的方法比目前生产碳纳米管所需的能量要少得多,例如碳电弧放电法和激光法。

范德比尔特大学的学生和研究合著者安娜˙道格拉斯(Anna Douglas)报告称,商用碳纳米管的价格从每公斤100多美元起。

相比之下,他们最近开发的方法可以以更低的成本生产出更高质量的超级材料,特别是因为它使用的是从空气中提取的二氧化碳,而不是通常的来源。

新工艺确保了足够小的纳米颗粒的形成。

考虑到制造小型纳米管的困难,他们的成就令人印象深刻。

德熟化过程使纳米碳颗粒增大。

更大的纳米颗粒意味着更大的纳米管,这些纳米管没有它们的小版本有用,因此是一种浪费。

范德比尔特团队通过设置电化学参数来降低大的纳米颗粒形成的可能性,从而使德熟化的效果最小化。

这些参数鼓励形成更小的纳米颗粒,可以用来制造尺寸合适的纳米管。

平特和道格拉斯共同创立了初创公司SkyNano LLC,以改进他们的碳纳米管生产工艺,使其能够大规模应用于商业用途。

使用碳纳米管的潜在产品包括高效的阳极、阴极和用于电容和电池的电极、能够去除油并净化饮用水的吸收材料,以及用于构建人工肌肉和微型传感器的轻质柔性材料。

平特谈到他们的碳纳米管生产过程时说:“我们学到的是一门科学,它为我们现在制造世界上一些最有价值的材料打开了大门,比如钻石和单壁碳纳米管,这些材料是我们从空气中捕获的二氧化碳。”

延伸阅读:

3D碳纳米管/石墨烯-S-Al3Ni2正极用于高载硫和长寿命锂硫电池

原标题:变废为宝!科学家用二氧化碳低成本制造“黑色黄金”碳纳米管

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