
石墨(Graphite),又称黑铅(Black Lead),和煤炭一样都是碳的同素异形体,不过两者的命运却截然不同。石墨相较煤炭,具高经济价值,可以做成纳米碳管,而煤炭属燃料,且其燃烧所排放的二氧化碳量高于石油及天然气,多国已渐渐关闭现有运行的燃煤电厂。
煤被认为是远古植物遗骸埋当地层下,经过泥炭→褐煤→次烟煤→烟煤→无烟煤的转变所形成的,而无烟煤还可以进一步转化为石墨,只是其中化学反应相当复杂。近日美国学者研究发现用微波炉加热煤炭,可转换成石墨,成果令人惊艳。
煤炭跟石墨都是碳的结构形式,却有着不同的价值,要如何将煤炭转化成比较高价值的石墨?美国怀俄明大学最新研究指出,只需要一台传统的家用微波炉就能做到!
振兴渐渐没落的煤炭工业,科学家找到将煤炭转换成石墨的解决方案
美国怀俄明州的保德河盆地是该国的煤炭重要产地,不过随着全球倡议渐少碳排放,美国的燃煤发电厂正逐渐减少中,间接导致怀俄明州的煤炭工业衰退。
科学家一直在努力寻找煤炭的替代用途,怀俄明大学的研究发现一种可以将煤炭粉末成功转会成高价值的纳米石墨的方式,而且竟然只要用传统家用微波炉就可以办到,这项研究或许将可为当地没落的煤炭工业带来一线希望。
怀俄明大学学者在《Nano-Structures & Nano-Objects》期刊上发布最新研究,如果将当地煤炭磨成粉末状后放在铜箔上,并将氩气和氢气的混合气体密封在同性恋容器内,使用传统的家用微波炉加热15分钟后,因微波炉提供了所需的辐射水平,可以降低煤炭的水分含量,同时去除硫以及其他矿物质,让炭粉形成了较高价值的石墨。
量产经济效益,将成石墨替代来源?
研究作者Chris Masi透露,实验中他们将铜箔裁切成叉型,在微波时辐射会产生火花,几秒钟之内会产生超过华氏1,800度(约摄氏982.22度)的极度高温,恰好提供了煤炭粉转换成石墨时所需的极度高温。
主导研究的学者TeYu Chien表示,这个方法将为大量的碳来源物质,通过具有生态与经济效益的方式转换成高价值的材料。研究团队指出,如果能将这套转化的方法加以改进并且投入大规模应用,将有机会成为纳米石墨材料生产的重要替代来源。
参考资料
《科技新报》、《University of Wyoming》