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從玉米芯中提取石墨烯的工藝有哪些?
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  • 1 # 新農業匯評

    秸稈玉米芯其實都是神奇的物種,脫下包裝頓時華麗的轉型,立馬變成石墨烯和玉米纖維。新材料之王”石墨烯”可以從玉米芯中提取出來的。這種材料是世界上公認的最神秘的材料,它能比鋼材還硬兩百倍,比導電最好的銀還要好,它的厚度是一根頭髮的十萬分之一。在近年來,“手機充電只需幾秒鐘”“史上最薄電燈泡”這些都是關於石墨烯的無所不能的非凡體現。然而這個神秘的材料,可以從最普通不過的秸稈和玉米芯中提取的,這是讓我們很難想象得到的。對於玉米芯還有新的產品,將它碾成粉末可以生產木質素、生產纖維素、生產半纖維素,還有生產有機肥,那些廢物都可以生產成有機肥。這種生產出來的全球熱點新材料生物質石墨烯和玉米芯纖維,已經成功的在商業化上得到了應用。

    據資料顯示,5噸玉米芯成本2000元,可以生產一噸石墨烯,價值200萬元。半纖維素可以生產木糖和阿拉比糖,價值13萬。木質素可以生產可降解塑膠袋,價值3.5萬,剩餘的廢渣可以生產有機肥,價值3千元,這幾項產生的價值共計217.5萬元,摺合每噸44萬元。如果按照玉米芯每噸400元計算,也就是,一噸玉米芯進行一加工,身價立馬轉變了數千倍。在收購站,根據玉米芯的質量,按照每噸350到400元不等的價格收購,也就是收購方收購成本只需要13元,賣出去得到50元,這樣一來就可以掙到30多元。從整個環節來看,把一文不值的秸稈和玉米芯在農民、收購方、製造商之間都得到了價值。

    瞿衛國認為,秸稈是一種天然纖維素生物質,被認為是地球上最有價值、最豐富的可再生資源。在中國,天然纖維素生物質的年產率超過7億噸,其中玉米秸稈佔有30 %。

    由於玉米秸稈中碳含量比較豐富,因此將其轉化為具有特殊結構的碳材料用於需要的領域非常重要。為了解決環境汙染以及資源匱乏的問題,利用玉米秸稈為原料發展簡單高效的方法合成多孔類石墨烯材料是非常重要的。玉米秸稈中的纖維素、半纖維素和木質素含有豐富的極性基團,能夠和各種金屬離子配位。基於以上分析,以玉米秸稈為原料,基於鐵的滲碳效應可以發展為一種製備多孔類石墨烯材料的方法。

  • 2 # 石墨烯瞭望

    不應該說提取,應該說製備。以植物為原材料製備石墨烯。首先原材料需要純化,去掉各種雜質。然後透過高溫高壓的工藝,使得植物纖維脫氧等元素,製備出以碳為主鏈的石墨烯。

  • 3 # 拾光攀小記

    從玉米芯中提取石墨烯這是一項比較新的科研成果,是由中國黑龍江大學付宏剛教授帶領的黑龍江大學功能無機材料化學實驗室和濟南聖泉集團股份有限公司聯合完成的。專案名稱為“生物質石墨烯材料綠色宏量製備工藝”。該工藝是以從玉米芯中提取糠醛等物質後剩餘的纖維素為原料,製備而出的生物質石墨烯材料。

    石墨烯最先是由英華人制備出來的,其使用的方法是機械剝離法,氧化還原法,SIC外延生長法等,而中國的科學家則是創新的運用基團配位組裝析碳法,從生物材料中提取的,此方法綠色環保,成本低,而且提取質量高,導電性優異。

  • 4 # 潘帥帥

    方法有:紫外可分光光度法(UV)、原子吸收法(AAS)、原子熒光法(AFS)、電感耦合等離子體法(ICP)、X熒光光譜(XRF)、電感耦合等離子質譜法(ICP-MS)。

    近日,“生物質石墨烯材料綠色宏量製備工藝”專案透過專家組鑑定,鑑定結果認為該專案在國際上首創從生物質中提取製備石墨烯材料的技術路徑,方法綠色環保、成本低,生物質石墨烯材料質量高、導電性優異。

    常規石墨烯材料生產主要有三種方式,一種是對石墨進行剝離,第二種是對天然氣、甲烷等進行化學氣相沉積,第三種是氧化石墨還原法。

    以上方法存在生產週期長、環境汙染嚴重以及產能受限等問題。黑龍江在2014年建立了世界上首條年產20噸的生物質石墨烯材料宏量製備生產線,並在2016年擴產至年產100噸。首創將生物質石墨烯材料應用於多種纖維複合併成功實現均勻分散,首次實現了生物質石墨烯材料的成果轉化和石墨烯纖維製品的商業化。

    在中國,生物質中僅玉米芯的年產量就高達1億噸,大部分集中於東北三省、山東省、河北省,年產100噸生物質石墨烯材料所支撐的產品線可帶來產值3—5億元。

  • 5 # 漫話科研

    從2個角度來分享一下自己的看法。

    第一,石墨烯的生產無非2種途徑,剝離石墨(自上而下)、原位生長(自下而上)。

    石墨烯的本質是單層石墨。因此,其製備方法可以分為“自上而下”和“自下而上”2大類方法。所謂“自上而下”,就是把石墨透過多種方法剝離成單層(或幾層),此時製備出的就是石墨烯。所謂“自下而上”,就是透過各種方法(如化學氣相沉積法)在基底上生長出石墨烯來。

    第二,所有碳質前驅體皆能製備出石墨烯,關鍵要經歷熱解(碳化)等步驟。

    這時,就不難理解透過玉米芯提取(雖然“提取”這個詞用地並不很準確)石墨烯的本質了。玉米芯先要經歷高溫碳化,轉變為定型碳,然後再通過後續的處理方法,剝離出石墨烯。

  • 6 # 大鄉

    農民收穫了玉米後,將玉米脫粒就剩下玉米芯了,玉米芯在農村是燒鍋、燒炕的好柴火,如果農民知道玉米芯能提取出比黃金還貴數倍的石墨烯來,不知道作何感想。

    石墨烯有優異的物理效能,其有超高的物理強度和良好的導電效能,是一種極具未來性的碳材料。不同於金剛石、石墨的三維碳材料,石墨烯是二維結構的碳材料,形象地說石墨烯就是一層層薄片。從工藝上簡單地說有兩種,一種是從小分子碳源基礎上“長出”單層石墨烯,另一種是從三維的碳基材料中逐漸的剝離出二維的石墨烯結構。

    而玉米芯是一種碳源的生物質材料,人們從玉米芯中提取出糠醛等物質後剩餘了纖維素,再以這些纖維素為初始材料,進而“剝離”出石墨烯結構。我們說的簡單,但科學家們做起來是相當困難的,也就能明白石墨烯為什麼比黃金還貴了吧。

  • 7 # 新華融媒新消費

    我們先來說一下,石墨烯是什麼物質。石墨烯是一種比鋼材硬200倍的材料,它的導電效果非常好,而厚度只有一根頭髮的十萬分之一。就我們日常生活而言,石墨烯經常用在提高手機充電效率等技術上,在科技進步和商業化應用上有著很重要的作用。而非常神奇的事情是,這樣難得的高科技材料,竟然是從玉米芯和秸稈等提取出來的。

    一般來說,生產石墨烯材料的方式有三種:一是氧化石墨還原法,二是對石墨進行剝離,三是對甲烷、天然氣等進行化學氣相沉積。但是,這幾種方法生存週期都很長,而且會對環境產生汙染。

    由於玉米芯和秸稈中碳含量比較豐富,所以科學家們就研究出,將玉米芯中的纖維素進行化學重組合成生物質石墨烯材料的辦法。2014年,世界上首條年產20噸的生物質石墨烯材料宏量製備生產線成立,透過“基團配位組裝析碳法”,實現石墨烯材料的宏量製備,將石墨烯材料應用於多種纖維複合,併成功實現均勻分散,實現了石墨烯材料的成果轉化和石墨烯纖維製品的商業化。

    每年,中國有1億噸玉米芯產量,主要集中在河北、山東和東北三省等,用這1億噸生產出來的100噸石墨烯材料,用於產品線能帶來三億到五億的產值。這樣的生產方式不僅環保高效,還能促進經濟發展,也是農業廢棄物變廢為寶的成功示範。

  • 8 # 千家信耐材

    秸稈玉米芯其實都是神奇的物種,脫下包裝頓時華麗的轉型,立馬變成石墨烯和玉米纖維。新材料之王”石墨烯”可以從玉米芯中提取出來的。這種材料是世界上公認的最神秘的材料,它能比鋼材還硬兩百倍,比導電最好的銀還要好,它的厚度是一根頭髮的十萬分之一。在近年來,“手機充電只需幾秒鐘”“史上最薄電燈泡”這些都是關於石墨烯的無所不能的非凡體現。

    然而這個神秘的材料,可以從最普通不過的秸稈和玉米芯中提取的,這是讓我們很難想象得到的。對於玉米芯還有新的產品,將它碾成粉末可以生產木質素、生產纖維素、生產半纖維素,還有生產有機肥,那些廢物都可以生產成有機肥。這種生產出來的全球熱點新材料生物質石墨烯和玉米芯纖維,已經成功的在商業化上得到了應用。

    據資料顯示,5噸玉米芯成本2000元,可以生產一噸石墨烯,價值200萬元。半纖維素可以生產木糖和阿拉比糖,價值13萬。木質素可以生產可降解塑膠袋,價值3.5萬,剩餘的廢渣可以生產有機肥,價值3千元,這幾項產生的價值共計217.5萬元,摺合每噸44萬元。如果按照玉米芯每噸400元計算,也就是,一噸玉米芯進行一加工,身價立馬轉變了數千倍。在收購站,根據玉米芯的質量,按照每噸350到400元不等的價格收購,也就是收購方收購成本只需要13元,賣出去得到50元,這樣一來就可以掙到30多元。從整個環節來看,把一文不值的秸稈和玉米芯在農民、收購方、製造商之間都得到了價值。

    秸稈是一種天然纖維素生物質,被認為是地球上最有價值、最豐富的可再生資源。在中國,天然纖維素生物質的年產率超過7億噸,其中玉米秸稈佔有30 %。

    由於玉米秸稈中碳含量比較豐富,因此將其轉化為具有特殊結構的碳材料用於需要的領域非常重要。為了解決環境汙染以及資源匱乏的問題,利用玉米秸稈為原料發展簡單高效的方法合成多孔類石墨烯材料是非常重要的。玉米秸稈中的纖維素、半纖維素和木質素含有豐富的極性基團,能夠和各種金屬離子配位。基於以上分析,以玉米秸稈為原料,基於鐵的滲碳效應可以發展為一種製備多孔類石墨烯材料的方法。

  • 9 # 星空萬里3716

    由於玉米芯和秸稈中碳含量比較豐富,所以科學家們就研究出,將玉米芯中的纖維素進行化學重組合成生物質石墨烯材料的辦法。2014年,世界上首條年產20噸的生物質石墨烯材料宏量製備生產線成立,透過“基團配位組裝析碳法”,實現石墨烯材料的宏量製備,將石墨烯材料應用於多種纖維複合,併成功實現均勻分散,實現了石墨烯材料的成果轉化和石墨烯纖維製品的商業化。

    石墨烯有優異的物理效能,其有超高的物理強度和良好的導電效能,是一種極具未來性的碳材料。不同於金剛石、石墨的三維碳材料,石墨烯是二維結構的碳材料,形象地說石墨烯就是一層層薄片。從工藝上簡單地說有兩種,一種是從小分子碳源基礎上“長出”單層石墨烯,另一種是從三維的碳基材料中逐漸的剝離出二維的石墨烯結構。

    5噸玉米芯成本2000元,可以生產一噸石墨烯,價值200萬元。半纖維素可以生產木糖和阿拉比糖,價值13萬。木質素可以生產可降解塑膠袋,價值3.5萬,剩餘的廢渣可以生產有機肥,價值3千元,這幾項產生的價值共計217.5萬元,摺合每噸44萬元。

    如果按照玉米芯每噸400元計算,也就是,一噸玉米芯進行一加工,身價立馬轉變了數千倍。在收購站,根據玉米芯的質量,按照每噸350到400元不等的價格收購,也就是收購方收購成本只需要13元,賣出去得到50元,這樣一來就可以掙到30多元。從整個環節來看,把一文不值的秸稈和玉米芯在農民、收購方、製造商之間都得到了價值。

    目前中國是石墨烯研究和開發最活躍的國家之一,但技術還尚處培植期,下游產品和市場開發不足,由於製備成本太高,石墨烯技術大部分還停留在科研階段。不過近年來,國內在石墨烯新材料行業屢有驚人之舉。比如,石墨烯纖維服飾產品。將玉米芯提取的石墨烯纖維做成石墨烯服裝,賦予殺菌抑菌低溫遠紅外等優異效能,能使細菌不在繁殖並最終被消滅,保障面板健康作用十分明顯!

    這時,就不難理解透過玉米芯提取(雖然“提取”這個詞用地並不很準確)石墨烯的本質了。玉米芯先要經歷高溫碳化,轉變為定型碳,然後再通過後續的處理方法,剝離出石墨烯。

    石墨烯最先是由英華人制備出來的,其使用的方法是機械剝離法,氧化還原法,SIC外延生長法等,而中國的科學家則是創新的運用基團配位組裝析碳法,從生物材料中提取的,此方法綠色環保,成本低,而且提取質量高,導電性優異。

    鞏義千家信耐材主營:耐火材料、化工產品、環保材料、碳化矽、剛玉製品、鋁礬土、拋光磨料、活性炭等產品!

  • 10 # ohfgsr

    在很多人的傳統印象裡,石墨烯只能來源於石墨礦物質,現如今有一種新方法顛覆傳統,中國專家利用從玉米芯中提取糠醛等物質後剩餘的纖維素為原料製備了生物質石墨烯材料,同時還實現了批次生產,已創超億元產值。透過專家組鑑定認為該專案在國際上首創從生物質中提取製備石墨烯材料的技術路徑,方法綠色環保、成本低,生物質石墨烯材料質量高、導電性優異。常規石墨烯材料生產主要有三種方式,一種是對石墨進行剝離,第二種是對天然氣、甲烷等進行化學氣相沉積,第三種是氧化石墨還原法。以上方法存在生產週期長、環境汙染嚴重以及產能受限等問題。

    鞏義千家信耐材主營:耐火材料、化工產品、環保材料、碳化矽、剛玉製品、鋁礬土、拋光磨料、活性炭等產品!

  • 11 # zzz16

    在很多人的傳統印象裡,石墨烯只能來源於石墨礦物質,現如今有一種新方法顛覆傳統,中國專家利用從玉米芯中提取糠醛等物質後剩餘的纖維素為原料製備了生物質石墨烯材料,同時還實現了批次生產,已創超億元產值。透過專家組鑑定認為該專案在國際上首創從生物質中提取製備石墨烯材料的技術路徑,方法綠色環保、成本低,生物質石墨烯材料質量高、導電性優異。常規石墨烯材料生產主要有三種方式,一種是對石墨進行剝離,第二種是對天然氣、甲烷等進行化學氣相沉積,第三種是氧化石墨還原法。以上方法存在生產週期長、環境汙染嚴重以及產能受限等問題。

    鞏義千家信耐材主營:耐火材料、化工產品、環保材料、碳化矽、剛玉製品、鋁礬土、拋光磨料、活性炭等產品!

  • 12 # 細胞凝聚

    材料領域搬磚工怒答。

    首先,首先,首先,“提取”這個詞在英文中對應extract那一系列,據我所知,沒有文獻說明玉米芯中天然存在石墨烯,從玉米芯中“提取”石墨烯簡直天方夜譚。更合理的應該是使用fabricate等有“製備”傾向的詞。

    剛看了以下,已經有答主澄清過,感動,這個平臺還是有靠譜的回答的。

    以下回答對應:怎麼利用玉米芯為原料製備石墨烯

    首先說石墨烯是什麼。石墨烯可以理解為就是薄薄的一層碳原子,是二維材料,第一種二維材料,每個碳原子連著另外三個碳原子,從這個片層頂部看,就是一個個正六邊形緊挨在一起成了一個平面。如下圖:

    (圖是答主用3dsmax之前做的)

    石墨烯製備主要分為兩種思路

    第一種是自下而上法,可以理解為在一個基底上把碳原子一個個原子的堆疊起來,堆成一片片石墨烯,之後再提取分離。

    第二種是自上而下法,即把特定物質,比如玉米芯,燒的只剩碳了,那麼裡面就會有石墨烯,再提取分離出來就好,對,這時候才能說提取,因為燒出來的東西里有石墨烯。

    做出來的石墨烯能幹啥呢?可能靠譜的有柔性電子器件,高頻電晶體,邏輯電晶體,光電探測器,光調製器,鎖模鐳射器,光學偏振控制器等。

    十分不靠譜的有,石墨烯內褲,石墨烯秋褲,石墨烯襪子,石墨烯被子等一系列生活用品

    據我所知,不僅有拿玉米芯製備石墨烯的,有拿葡萄糖的,有拿抗生素的,有拿樹皮的,我還看過拿咖啡做的,據稱做出來還有一股咖啡味,真香。

    這年頭為了水文章真是什麼都能做出來,不是專做石墨烯的,不怕得罪人。

    拜了個拜~

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