石墨烯等碳薄膜是非常輕但非常堅固的材料，具有極好的應(yīng)用潛力，但可能難以制造，通常需要耗費大量人力和時間的策略，而且方法既昂貴又不環(huán)保。

隨著大量石墨烯的產(chǎn)生，為了克服在執(zhí)行當(dāng)前提取方法時遇到的困難，以色列內(nèi)蓋夫本古里安大學(xué)的研究人員開發(fā)了一種“綠色”的石墨烯提取方法，該方法可以應(yīng)用于廣泛的領(lǐng)域，包括光學(xué)、電子、生態(tài)和生物技術(shù)。

研究人員應(yīng)用機(jī)械分散法從天然礦物次閃石中提取石墨烯。他們發(fā)現(xiàn)礦物次閃石在產(chǎn)生工業(yè)規(guī)模的石墨烯和石墨烯類物質(zhì)方面表現(xiàn)出良好的前景。

次閃石的碳含量可能會有所不同，根據(jù)碳含量，次閃石可以具有不同的應(yīng)用潛力。某些類型可能因其催化特性而被使用，而其他類型則具有殺菌特性。

次輝石的結(jié)構(gòu)特性決定了它們在氧化還原過程中的應(yīng)用，次鎂石還可用于鑄造（高硅）鑄鐵的高爐生產(chǎn)和鐵合金生產(chǎn)。

由于其物理和機(jī)械性能、堆積密度、良好的強(qiáng)度和耐磨性，次閃石還具有對多種有機(jī)物質(zhì)的吸附能力，因此可以實際用作過濾材料。它還展示了消除可能污染水源的自由基顆粒的能力。

次輝石顯示了從細(xì)菌、孢子、簡單微生物和藍(lán)綠藻中消毒和凈化水的能力。由于其高催化和還原性能，次鎂石通常用作廢水處理的吸附劑。

(a) X13500 放大倍數(shù)和 (b) X35000 放大倍數(shù)下的分散次閃石樣品的TEM 圖像。(c) 處理過的次閃石的拉曼光譜和 (d) 次閃石光譜中碳譜線的 XPS 光譜。

石墨烯提取

為了準(zhǔn)備用于石墨烯提取的巖石，兩人使用掃描電子顯微鏡 (SEM) 檢查了樣品中的重金屬雜質(zhì)和孔隙率。他們還應(yīng)用其他實驗室方法來檢查一般的結(jié)構(gòu)組成和次閃石中其他礦物的存在。

樣品分析和制備完成后，Karabchevsky 和 Novikova 能夠在使用數(shù)字超聲波清洗機(jī)對來自卡累利阿的樣品進(jìn)行機(jī)械處理后，從閃長巖中提取石墨烯。

由于使用這種方法可以處理大量樣品，因此不存在二次污染的風(fēng)險，并且不需要后續(xù)的樣品處理方法。

由于石墨烯的非凡特性已經(jīng)在更廣泛的科學(xué)研究界廣為人知，因此已經(jīng)開發(fā)了許多生產(chǎn)和合成方法。然而，許多這些方法要么是多步驟過程，要么需要使用化學(xué)品和強(qiáng)氧化劑和還原劑。

盡管石墨烯和其他碳膜顯示出巨大的應(yīng)用潛力并取得了相對的研發(fā)成功，但使用這些材料的工藝仍在開發(fā)中。部分挑戰(zhàn)是使石墨烯提取具有成本效益，這意味著找到合適的分散技術(shù)是關(guān)鍵。

這種分散或合成方法費力且對環(huán)境不友好，而且這些技術(shù)的強(qiáng)度也會導(dǎo)致生產(chǎn)的石墨烯中出現(xiàn)缺陷，從而降低石墨烯的預(yù)期卓越品質(zhì)。

超聲波清洗器在石墨烯合成中的應(yīng)用，消除了與多步驟和化學(xué)方法相關(guān)的風(fēng)險和成本。將這種方法應(yīng)用于天然礦物次閃石為生產(chǎn)石墨烯的新的環(huán)保方式鋪平了道路。