研究人员在微波炉中将煤粉变成石墨

时间：2022-06-01 10:41:08来源：

怀俄明大学的研究人员使用铜箔、玻璃容器和传统的家用微波炉证明，煤粉可以转化为价值更高的纳米石墨。

这一发现是在为怀俄明州粉河盆地煤炭寻找替代用途的努力中又向前迈出的一步，而此时由于对气候变化的担忧，对煤炭发电的需求正在下降。

在发表在Nano-Structures & Nano-Objects杂志上的一篇论文中，威斯康星大学的研究人员报告说，他们在微波炉中创造了一个环境，成功地将原煤粉转化为纳米石墨，纳米石墨可用作润滑剂，并用于各种物品：灭火器到锂离子电池。这种“金属辅助微波处理的一步法”是一种新方法，可以代表一种简单且相对便宜的煤炭转化技术。

“这种方法为将丰富的碳源转化为具有生态和经济效益的高价值材料提供了一条新途径，”由华盛顿大学物理与天文学系副教授 TeYu Chien 领导的研究小组写道。

其他参与该项目的还有物理与天文学系的唐金科教授;化学系副教授 Brian Leonard;石油工程系、能源学院范茂红教授;来自尼泊尔的研究生 Rabindra Dulal、来自怀俄明州拉勒米的 Joann Hilman、来自纽约州锡拉丘兹的 Chris Masi 和来自怀俄明州布法罗的 Teneil Schumacher。来自尼泊尔的博士后研究员 Gaurab Rimal 和来自中国的 Bang Xu。

虽然先前的研究表明，微波可用于降低煤的水分含量并去除硫和其他矿物质，但大多数此类方法需要对煤进行特定的化学预处理。在他们的实验中，威斯康星大学的研究人员只是将粉河流域的原煤研磨成粉末。

然后将该粉末放在铜箔上并用氩气和氢气的气体混合物密封在玻璃容器中，然后放入微波炉中。选择传统的微波炉是因为方便并且因为它提供了所需的辐射水平。

“通过将铜箔切割成叉形，微波辐射会引发火花，在几秒钟内产生超过 1,800 华氏度的极高温度，”该论文的第一作者马西说。“这就是为什么你不应该把金属叉子放在微波炉里。”

微波产生的火花产生了将煤粉转化为多晶石墨所需的高温，铜箔和氢气也有助于这一过程。

虽然该实验包括 3 到 45 分钟的微波持续时间，但发现最佳持续时间为 15 分钟。

研究人员表示，这种新的煤炭转化方法可以在更大范围内进行改进和实施，以生产更高质量和数量的纳米石墨材料。

“有限的石墨储量和石墨提取过程的环境问题使得这种将煤转化为石墨的方法成为石墨生产的一个很好的替代来源，”科学家们写道。

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