二氧化碳生產石墨烯

據外媒報道,二氧化碳被描繪成21世紀的“惡棍”,但一些科學家認為僅僅減少這種溫室氣體的排放量似乎是不夠的 – 還需要去掉一些已經存在于大氣中的東西。現在,卡爾斯魯厄理工學院(KIT)的研究人員開發出一種簡單的方法,通過將這種令人煩惱的氣體轉化為“奇跡”材料石墨烯,從而使這種氣體轉化為有用的資源。

盡管石墨烯被當作超導、柔韌和堅固的材料,但實質上它只是一種由碳原子以sp2雜化軌道組成六角型呈蜂巢晶格的二維碳納米材料。早期,它是用膠帶剝離石墨層而制成的,但是近年來科學家們設法用各種不同的方法制作它,例如用桉樹皮提取物制造的“環保”石墨烯。

但到目前為止,制造塊狀石墨烯的最常用方法是化學氣相沉積(CVD)。在該技術中,碳源(通常是甲烷氣體)與其他氣體一起被泵送到腔室中,并且薄片材料像催化劑和基板一樣起作用。腔室中的氣體與材料發生化學反應,并在表面上形成薄的石墨烯層。

KIT團隊的技術工作方式大致相同,但使用二氧化碳作為碳源,從而為從大氣中去除這些有害氣體帶來了潛在的附加好處。在這種情況下,二氧化碳和氫氣填充腔室,催化劑和基板是由銅和鈀制成的晶片。該過程在大氣壓和高達1000°C(1832°F)的高溫下完成。

“如果金屬表面顯示出正確的銅和鈀比例,二氧化碳轉化為石墨烯將直接在一個簡單的過程中進行,”該研究的首席研究員 Mario Ruben說道。

該團隊設法證明該技術可行,甚至用它來制造幾層厚的石墨烯。他們的計劃是下一步嘗試使用此過程制作正常運行的電子組件。

該研究發表在《ChemSusChem》期刊上:Direct Conversion of CO2 to Multi‐Layer Graphene using Cu–Pd Alloys,https://doi.org/10.1002/cssc.201901404

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