怎么从玉米芯中提取石墨烯?

七分冷漠——诺越

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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大乡

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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秸秆玉米芯其实都是神奇的物种,脱下包装顿时华丽的转型,立马变成石墨烯和玉米纤维。新材料之王”石墨烯”可以从玉米芯中提取出来的。这种材料是世界上公认的最神秘的材料,它能比钢材还硬两百倍,比导电最好的银还要好,它的厚度是一根头发的十万分之一。在近年来,“手机充电只需几秒钟”“史上最薄电灯泡”这些都是关于石墨烯的无所不能的非凡体现。然而这个神秘的材料,可以从最普通不过的秸秆和玉米芯中提取的,这是让我们很难想象得到的。对于玉米芯还有新的产品,将它碾成粉末可以生产木质素、生产纤维素、生产半纤维素,还有生产有机肥,那些废物都可以生产成有机肥。这种生产出来的全球热点新材料生物质石墨烯和玉米芯纤维,已经成功的在商业化上得到了应用。

据数据显示,5吨玉米芯成本2000元,可以生产一吨石墨烯,价值200万元。半纤维素可以生产木糖和阿拉比糖,价值13万。木质素可以生产可降解塑料袋,价值3.5万,剩余的废渣可以生产有机肥,价值3千元,这几项产生的价值共计217.5万元,折合每吨44万元。如果按照玉米芯每吨400元计算,也就是,一吨玉米芯进行一加工,身价立马转变了数千倍。在收购站,根据玉米芯的质量,按照每吨350到400元不等的价格收购,也就是收购方收购成本只需要13元,卖出去得到50元,这样一来就可以挣到30多元。从整个环节来看,把一文不值的秸秆和玉米芯在农民、收购方、制造商之间都得到了价值。

瞿卫国认为,秸秆是一种天然纤维素生物质,被认为是地球上最有价值、最丰富的可再生资源。在中国,天然纤维素生物质的年产率超过7亿吨,其中玉米秸秆占有30 %。

由于玉米秸秆中碳含量比较丰富,因此将其转化为具有特殊结构的碳材料用于需要的领域非常重要。为了解决环境污染以及资源匮乏的问题,利用玉米秸秆为原料发展简单高效的方法合成多孔类石墨烯材料是非常重要的。玉米秸秆中的纤维素、半纤维素和木质素含有丰富的极性基团,能够和各种金属离子配位。基于以上分析,以玉米秸秆为原料,基于铁的渗碳效应可以发展为一种制备多孔类石墨烯材料的方法。


新农业汇评

从玉米芯中提取石墨烯这是一项比较新的科研成果,是由我国黑龙江大学付宏刚教授带领的黑龙江大学功能无机材料化学实验室和济南圣泉集团股份有限公司联合完成的。项目名称为“生物质石墨烯材料绿色宏量制备工艺”。该工艺是以从玉米芯中提取糠醛等物质后剩余的纤维素为原料,制备而出的生物质石墨烯材料。

石墨烯最先是由英国人制备出来的,其使用的方法是机械剥离法,氧化还原法,SIC外延生长法等,而我国的科学家则是创新的运用基团配位组装析碳法,从生物材料中提取的,此方法绿色环保,成本低,而且提取质量高,导电性优异。


我答你问

从2个角度来分享一下自己的看法。

第一,石墨烯的生产无非2种途径,剥离石墨(自上而下)、原位生长(自下而上)。

石墨烯的本质是单层石墨。因此,其制备方法可以分为“自上而下”和“自下而上”2大类方法。所谓“自上而下”,就是把石墨通过多种方法剥离成单层(或几层),此时制备出的就是石墨烯。所谓“自下而上”,就是通过各种方法(如化学气相沉积法)在基底上生长出石墨烯来。

第二,所有碳质前驱体皆能制备出石墨烯,关键要经历热解(碳化)等步骤。

这时,就不难理解通过玉米芯提取(虽然“提取”这个词用地并不很准确)石墨烯的本质了。玉米芯先要经历高温碳化,转变为定型碳,然后再通过后续的处理方法,剥离出石墨烯。

以上解释可能在科学性方面有欠缺,欢迎做石墨烯的学者斧正!


硕博天地


七名钓誉

已看很多回答,如果真的如此,真希望国家大力推广,并大量回收,让能种上玉米的地方都种上,让农民收入再次提高。

感恩祖国的强大!!!!


宾哥数学


含碳基的东西都有可能提取石墨烯,关键是看成本高低


不说74831474

不应该说提取,应该说制备。以植物为原材料制备石墨烯。首先原材料需要纯化,去掉各种杂质。然后通过高温高压的工艺,使得植物纤维脱氧等元素,制备出以碳为主链的石墨烯。


石墨烯瞭望

提取石墨烯的设备价几何?


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