二氧化碳是一種尋常的氣體,我們自己每時每刻都在排出二氧化碳,然而它也是21世紀最大的地球危機,也就是全球暖化,當然這也是我們人類造成的。現在,僅僅減少我們的碳排量一定不夠,還需要碳補捉與封存。現在,德國卡爾斯魯厄理工學院(KIT)的研究人員開發出一種簡單的方法,可以將二氧化碳轉化為素有「奇蹟材料」之稱的石墨烯,也就是可將麻煩的氣體,轉化為超有價值的資源。

視為當代的奇蹟材料石墨烯並非浪得虛名,它具有導電性、散熱性、透光性的優良性能,在電子技術、電池技術都極有用途,而且也有高柔韌與高強度並存的特性,使它又可成為很好的防護材料。說個不誇張的,它的用途已達到「只有想不到,沒有做不到」的程度。

然而,石墨烯說穿了,只是一種單層的的碳原子片,與木碳、石墨都是碳結構。當初安德烈·海姆(Andre Geim)發現石墨烯,真的就是用3M膠帶,不斷的黏貼石墨,然後撕下來,觀察是否只剝離1層石墨,那就是石墨烯。但是這個方法不能大量製造,近年來科學家們設法用各種不同的方法製作它,比如用雷射蝕刻木材,或用大豆化學還原法等等。

但到目前為止,製造塊狀石墨烯的最常用方法,是化學氣相沉積(CVD),在該技術中,碳源(通常是甲烷氣體)與其他氣體一起被泵送到壓縮室中,氣體與材料會發生化學反應,並開始在同時做為催化劑的基礎板上沉積,就能沉積出薄薄的石墨烯層。

KIT團隊的技術與這種方法大致相同,只是碳源改用二氧化碳,在這種情況下,CO2和氫氣一起填進壓縮室裡,催化劑和基板則是由銅鈀合金製成,它具有可讓碳原子沉積的原子。比較辛苦的是,沉積過程必須在高溫高壓,至少要在1,000°C的高溫下完成,因此這個技術頗耗能源。

該團隊正在反覆證明該技術可行,並希望用它來製造幾層厚的石墨烯,下一步就是測試使用此過程製作的石墨烯,其功能與其他方式生產的石墨烯在性質上是否相同。

文章來源:Carbon dioxide could be converted into graphene

(中時電子報)

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