“绿色”工艺承诺使用垃圾食品、塑料和其他材料批量生产原始石墨烯。

 

香蕉皮转化成石墨烯，有助于大幅降低混凝土和其他建筑材料对环境的影响。当你这么做的时候，把那些塑料空瓶子扔进去。天富注册链接

 

莱斯大学化学家詹姆斯·图尔(James Tour)实验室引入的一种新工艺可以将几乎任何碳源的大量碳转化为有价值的石墨烯薄片。这个过程既快又便宜;图尔说，这种“快速石墨烯”技术可以将一吨煤、垃圾食品或塑料转化为石墨烯，成本仅为其他批量石墨烯生产方法的一小部分。

 

“这是一件大事，”图尔说。“全世界扔掉了30%到40%的食物，因为它们会变质，而塑料垃圾是全世界关注的问题。我们已经证明，任何固体碳基物质，包括塑料废料和橡胶轮胎，都可以转化为石墨烯。”

 

 

据《自然》杂志报道，通过将含碳材料加热到3000开尔文(约5000华氏度)，石墨烯可以在10毫秒内生成。原料几乎可以是任何含碳量的东西。图尔说，食物垃圾、塑料垃圾、石油焦炭、煤炭、砍伐的木材和生物炭是主要的选择。他说:“目前石墨烯的商业价格为每吨6.7万美元到20万美元，这一过程的前景非常看好。”

 

图尔说，用于粘结混凝土的水泥中只要含有0.1%的石墨烯，就可以将其对环境的巨大影响降低三分之一。据报道，水泥生产每年排放的二氧化碳相当于人造二氧化碳的8%。

 

他说:“通过用石墨烯加固混凝土，我们可以用更少的混凝土来建筑，而且生产成本和运输成本也会降低。”“从本质上说，我们是在吸收二氧化碳和甲烷等温室气体，而垃圾食品原本会在垃圾填埋场排放这些气体。我们正在将这些碳转化为石墨烯，并将石墨烯添加到混凝土中，从而降低混凝土制造过程中产生的二氧化碳量。这是一个使用石墨烯的双赢环境方案。”

 

联合通讯作者Rouzbeh Shahsavari说:“将垃圾转化为财富是循环经济的关键。”Rouzbeh Shahsavari是Rice大学土木与环境工程、材料科学与纳米工程的兼职助理教授，也是C-Crete技术公司的总裁。“在这里，石墨烯既是2D模板，又是控制水泥水化和后续强度发展的增强剂。”

 

图尔说，过去，“石墨烯在这些应用中太过昂贵。闪存过程将大大降低价格，同时帮助我们更好地管理浪费。”天富注册链接

 

“用我们的方法，碳就固定了，”他说。“它不会再进入空中了。”

 

这一过程与赖斯最近宣布的“碳枢纽计划”非常吻合，该计划旨在创造一个零排放的未来，将石油和天然气中的碳氢化合物转化为氢气和固体碳，实现二氧化碳零排放。图尔说，闪电石墨烯工艺可以将固体碳转化为用于混凝土、沥青、建筑、汽车、服装等领域的石墨烯。

 

莱斯大学石墨烯科学家

 

通过莱斯大学科学家开发的一种技术，炭黑瞬间变成了石墨烯。这个可扩展的过程有望迅速将任何来源的碳转化为石墨烯。从左起:本科生实习生Christina Crassas，化学家James Tour和研究生Weiyin Chen和Duy Luong。来源:Jeff Fitlow/Rice University

 

由莱斯大学研究生、论文第一作者Duy Luong在Tour实验室开发的大块石墨烯闪光焦耳加热技术改进了一些技术，如石墨剥离和金属箔上的化学气相沉积，这些技术需要更多的努力和成本来生产少量石墨烯。

 

更妙的是，该工艺生产的是“涡轮增压”石墨烯，其层位不对称，易于分离。图尔说:“其他过程产生的A-B叠加石墨烯，比如石墨的剥离，很难被分离。”这些层牢固地粘在一起。但涡轮增压石墨烯更容易处理，因为层间的附着力要低得多。它们只是在溶液中或在复合材料中混合后散开。

 

他说:“这很重要，因为现在我们可以让每一个单原子层与宿主复合材料相互作用。”

 

该实验室注意到，使用过的咖啡渣可以转化为原始的单层石墨烯薄片。

 

研究人员称，石墨烯与塑料、金属、胶合板、混凝土和其他建筑材料的大块复合材料将是flash石墨烯的一个主要市场，他们已经在测试石墨烯增强混凝土和塑料。