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玉米芯中提取的石墨烯
玉米脱粒后残余的玉米芯最暴利的加工,是玉米石墨烯提取。
石墨烯被誉为新材料之王。是现有材料中厚度最薄、强度最高、导热性最好的新型二维材料,在智能装备、航空航天、能源储存和环境治理等诸多领域应用潜力巨大,是重要的战略新兴材料,被广泛应用于电子器件、生物传感器、储能材料等领域。
玉米芯
这些高端产业的发展,石墨烯的需求旺盛。但从石墨中提取研制成本较高,导致石墨烯的价格昂贵。目前,石墨烯的国际售价高达200元/克,被誉为黑黄金。
而山东济南的圣泉集团,联合黑龙江大学长江学者团队经过7年艰难技术的攻关,首创了以农作物秸秆为原料的生物质石墨烯,成为一种新型绿色石墨烯制备技术。
目前,玉米芯石墨烯提取技术主要有两种方法:机械剥离和化学剥离。
机械剥离是通过高剪切破碎玉米芯,使其表面的石墨烯颗粒从玉米芯上剥离下来。
玉米芯粉碎后的颗粒
化学剥离则是通过特定溶剂或化学反应来分离和提取玉米芯中的石墨烯。
这两种方法各有优劣,但相比于传统的石墨烯制备方法,玉米芯石墨烯提取技术具有绿色环保、资源可持续利用等优势。
玉米芯石墨烯提取的优势:
一是原材料丰富。
玉米芯是玉米脱去籽粒后的穗轴,占玉米穗的25%左右。我国玉米芯的年产量高达1亿吨,大部分集中于东北三省、山东省、河北省。
石墨烯连续式生产炉
除了玉米芯,其它农作物秸秆都可以提取石墨烯。
二是效益高。
根据济南圣泉集团掌握的技术,15吨玉米芯可以生产1吨左右的石墨烯,参照目前的国家市场价格,价值200万元左右。玉米芯一吨的价格在500元左右,15吨玉米芯的成本也就是7500元,经过高科技加工提取后价值翻了将近300倍。
那么,如何从玉米芯中提取到石墨烯呢?
超声波石墨烯制取系统
首先是原材料预处理。将回收的玉米芯进行清洗,去掉表皮和杂质,然后将其干燥至水分含量不超过10%。
二是碳化。将处理好的玉米芯送入高温炉中,在惰性气氛下加热至1600℃左右进行碳化。在这个过程中,玉米芯中的木质素和纤维素会被热解分解,生成纯碳材料。此时,玉米芯已经变成了炭化物料。
三是剥离。将炭化后的玉米芯进行颗粒磨碎,然后将其浸泡于强酸中,使其形成氧化物。接下来,再将氧化物浸泡于碱性溶液中,产生的烷基胺会与氧化物表面发生反应,将其剥离成单层石墨烯材料。
石墨烯超声波分散设备
四是浓缩。将剥离后的石墨烯放入超声波浴中,使其解聚成单层材料。然后,将浓缩液置于旋转蒸发器中,使其逐渐浓缩,最终获得高品质的石墨烯材料。
玉米芯石墨烯提取技术是一种崭新的石墨烯制备技术,具有绿色环保、资源可持续利用等优点,设备投资并不是很大,但技术性要求较高。
如果自己不能加工,或者原材料零散不足以支撑加工,也可以通过回收当地玉米芯,转手销售给石墨烯提取企业,也能产生相应的效益。
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