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果壳“变身”碳纳米片,环保节能双丰收

罗望子与其果壳

罗望子是一种在全球范围内备受欢迎的热带水果,其果壳往往作为农业废物被直接丢弃。由于罗望子果壳体积庞大,在垃圾填埋场中占据了相当大的空间,从而不可避免地引发了“果壳垃圾危机”。当地时间7月14日,新加坡南洋理工大学(NTU)领导的国际团队在《化学圈》杂志发文,称他们找到了解决问题的方法。他们加工了富含碳的罗望子壳,使其转化为碳纳米片。碳纳米片是超级电容器的关键组成部分,而超级电容器可用作电动汽车、火车和电梯的能量存储设备。研究人员表示,按比例放大用罗望子壳加工的纳米片,可以作为工业纳米片的环保替代品,并减少资源浪费。

NTU助理教授Cuong Dang说:“通过一系列分析,我们发现罗望子壳衍生的纳米片在多孔结构和电化学性能方面,与工业生产的同类产品不相上下。制造纳米片的工艺也属于标准方法。”印度阿拉帕加大学研究人员G. Ravi Head教授和R. Yuvakkumar博士补充道:“将罗望子壳用作生产碳纳米片的原料,可以显著减少垃圾填埋场所需的空间,这对于印度等亚洲国家尤为有意义――印度是全球最大的罗望子产地之一,它同时也面临着严峻的垃圾处理问题。”

为了制造碳纳米片,研究人员需要对罗望子壳进行干燥(100℃×6h)、研磨、无氧条件焙烧(700~900℃×2.5h)等处理,工艺流程相对简单。另一种生产碳纳米片的常见材料是工业大麻纤维。它需要的处理温度更高、处理时间更长。西挪威应用科学大学研究人员Dhayalan Velauthapillai教授说:“碳纳米片由碳原子层组成,碳原子层相互连接成蜂窝状结构。其多孔结构扩大了表面积,使材料能存储大量电荷。罗望子壳富含碳且具有多孔结构,是制造碳纳米片的理想原料。此外,罗望子纳米片还显示出良好的热稳定性和导电性。”

研究人员希望与农业合作伙伴共同探索更大规模的碳纳米片生产方式。目前,他们正试图降低生产所需的能源,使其更加环保。

科界原创

编译:雷鑫宇 审稿:西莫 责编:陈之涵

期刊来源:《化学圈》

期刊编号:0045-6535

原文链接:https://techxplore.com/news/2021-07-tamarind-shells-energy-source-vehicles.html

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