研究人员报告了石墨烯的绿色合成,用于从光伏废料中定向回收银

碳材谈科技 2024-08-15 15:12:41

2015 年,澳大利亚昆士兰州詹姆斯库克大学的科学家与来自澳大利亚、新加坡、日本和美国机构的合作者开发了一种从茶树提取物中生长石墨烯的技术。现在,詹姆斯库克大学的科学家开发了一种从陈皮油中合成石墨烯的工艺,然后利用该工艺从废弃的光伏材料中回收银。为了证明回收的银和合成的石墨烯的质量,他们制作了一种多巴胺传感器,据报道其性能优于参考设备。

该团队使用无毒可再生的橘皮油合成了“独立”石墨烯,据报道,这种油可用于从报废的有机光伏设备中回收银。研究人员表示,他们的工艺产生了高质量的石墨烯,并展示了从光伏废料中选择性回收银的卓越能力。据该团队称,最令人惊讶的发现之一是石墨烯在针对银方面具有多么高的选择性。

随后,回收材料和合成材料的质量在银增强型 SPE 多巴胺传感器装置中得到了证实,据说该装置的性能优于两种未使用银石墨烯复合材料制成的参考多巴胺传感器

该团队通过在大气条件下“使用下游微波等离子体”合成石墨烯开始了这项研究。他们的工作表明:“该系统的主要组件包括 2.45 GHz 微波发生器、匹配网络、冷却系统和反应室。”

对石墨烯的拉曼光谱分析表明,在微波功率为 200 W 至 1000 W 之间时,会出现“特征性的二维峰”。研究小组表示:“透射电子显微镜图像显示间隙间距为 0.34,与通过布拉格定律计算出的 X 射线衍射值相符。”

随后,该团队通过在硝酸溶液中浸出有机光伏设备,回收了银。光伏涂层含有氧化铟锡 (ITO)、氧化锌 (ZnO)、氧化钼 (MoO 3 ) 和银 (Ag)。

浸出完成后,将溶液冷却并用作原液,以制备石墨烯涂层的 SPE。“经过 10 分钟的电沉积,Ag 浓度略微下降至 1.69 ppm。这种下降表明在电化学过程中,一些 Ag 离子被还原并沉积在电极表面。经过 20 分钟的电沉积,Ag 离子浓度进一步下降至 1.62 ppm,表明 Ag 离子浓度持续降低,”该团队表示。

“这些结果表明,电沉积时间越长,银浓度越低”。通过循环伏安检测确认了银沉积。

研究团队表示,这项研究“凸显了石墨烯在从电子垃圾中回收银等有价值金属方面的显著功效”。

为了说明复合材料在实际应用中的质量,该团队制作了一个石墨烯-银电极 (SPE/石墨烯-Ag) 探测器,并将其与裸露的 SPE 探测器和石墨烯/SPE 探测器进行了比较。测试结果表明,与其他两个样品相比,SPE/石墨烯-Ag 电极显示出“峰值电流显著改善”。

研究人员还提出了石墨烯-银复合材料的其他应用,例如耐腐蚀涂层、用于电子工业的柔性设备的导电油墨、用于生物医学工业的抗菌涂层,以及用于检测气体、生物分子和污染物的传感器。

该团队的下一步是优化绿色合成过程,以提高其可扩展性和经济可行性,旨在将该过程集成到现有的光伏回收和电子垃圾基础设施中。

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