鸡蛋壳不要扔了,这种新技术,可以将蛋壳转化为纳米多孔石墨烯和纯氢气!

subtitle 物理08-06 13:46 跟贴 11 条

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一项附属于UNIST的研究揭示了一种将废弃蛋壳转化为氢气的新方法,氢气是未来一种创新的替代能源。该新方法被用作醇转化为氢的催化剂,用于反应后在壳层上合成石墨烯。这种生产增值石墨烯和纯氢的技术,同时回收食物垃圾,是一种“一石三鸟”的方式。这项研究由UNIST能源和化学工程学院的Jong-Beom Baek教授及其研究团队领导,研究了选择性催化反应的基本机理,并提出了一种新的环境友好方法,用于将醇高效转化为有价值的产品(石墨烯和H2)。

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在这项研究中,研究小组用蛋壳的主要成分碳酸钙(CaCO3)生产氧化钙(CaO),并发现这种物质可以用作催化剂,用于生产氢气和石墨烯。使用CaO作为催化剂,使反应在比传统催化剂更低的温度下进行,并产生了无需任何分离过程即可使用的氢气。

在反应过程中,在氧化钙上沉积一层薄薄的碳(C)以形成石墨烯,通过简单的操作就可以很容易地剥离石墨烯。氢可以从含有氢的材料中获得,其中包括H2O、CnH2n+2和CnH2n+1OH。此时,需要进行化学反应,并且每个反应都需要合适的催化剂。而CaO在乙醇制氢过程中表现出优异的催化性能。

酒精是通过发酵植物和微生物获得,因此它是一种生态友好的能源,未来可以继续大规模生产。由于酒精成分是氢,碳,氧,可以转化为其他有用的形式。已经有超过700°C的高温被用来将蒸汽转化为氢基和碳基材料。然而,除了氢之外,甲烷、一氧化碳和乙烯等副产品也是在700°C或更高的高温下产生。因此,有必要从产生的气体中只选择氢气,并且氢气生产单价也会提高。

研究解决了用酒精作为催化剂生产氢气的缺点,用蛋壳制备的氧化钙将反应温度降低到500℃。结果,99%的产生气体是氢气,当用酸除去催化剂时,BNPGr以即用状态产生。氧化钙是一种廉价的材料,而且它对环境友好,因为它可以从回收的蛋壳中制成,氢气和石墨烯都是经济型的,因为它们可以在没有任何分离过程的情况下使用。作为第一作者领导这项研究的韩高锋博士(UNIST能源与化学工程学院)从食堂收集蛋壳开始:

还加热蛋壳以产生CaO,并将其用作乙醇的水蒸气重整反应的催化剂。 此外,还解决了酒精转化为氢和石墨烯的原理,以及CaO在这个过程中的作用。 使用氧化钙的乙醇蒸汽重整方法,将对商业环境产生同样的影响,在商业环境中,反应进行的规模要大得多,研究人员希望这项研究成果将有助于回收包括乙醇在内的生物资源。

博科园|研究/来自:UNIST

参考期刊《Advanced Materials》

DOI: 10.1002/adma.201807267

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