Используя медную фольгу, стеклянную тару и обычную бытовую микроволновую печь, исследователи из Университета Вайоминга продемонстрировали, что пылевидный угольный порошок может быть преобразован в более ценный нанографит. Это открытие является еще одним шагом вперед в усилиях по поиску альтернативных видов использования угля бассейна реки Паудер в штате Вайоминг, в то время как спрос на уголь для производства электроэнергии снижается из-за опасений по поводу изменения климата.

В статье, опубликованной в журнале Nano-Structures & Nano-Objects, исследователи UW сообщают, что они создали среду в микроволновой печи для успешного преобразования сырого угольного порошка в нанографит, который используется в качестве смазки и в изделиях, начиная от огнетушителей и заканчивая литий-ионными батареями. Этот "одностадийный метод с металлической микроволновой обработкой" представляет собой новый подход, который может представлять собой простую и относительно недорогую технологию конверсии угля.

"Этот метод обеспечивает новый путь для преобразования обильных источников углерода в ценные материалы с экологическими и экономическими выгодами",-написала исследовательская группа во главе с доцентом Тею Чьеном на кафедре физики и астрономии UW.

Другими участниками проекта были профессор Цзинке Тан с факультета физики и астрономии, адъюнкт-профессор Брайан Леонард с факультета химии, профессор Маохун ФАН с факультета нефтяной инженерии и школы энергетических ресурсов, аспиранты Рабиндра Дулал из Непала, Джоанн Хилман из Ларами, штат Вайоминг, Крис Маси из Сиракуз, штат Нью-Йорк, и теней Шумахер из Буффало, штат Вайоминг, а также аспиранты Гаураб Римал из Непала и Банг Сюй из Китая..

В то время как предыдущие исследования показали, что микроволны могут быть использованы для снижения влажности угля и удаления серы и других минералов, большинство таких методов требуют специальной химической предварительной обработки угля. В своем эксперименте исследователи UW просто измельчали сырой порошок речного бассейна угля в порошок.

Затем этот порошок помещали на медную фольгу и запечатывали в стеклянные контейнеры с газовой смесью аргона и водорода, а затем помещали в микроволновую печь. Обычная микроволновая печь была выбрана из-за удобства и потому, что она обеспечивала желаемый уровень излучения.

"Разрезая медную фольгу в форме вилки, искры были вызваны микроволновым излучением, генерируя чрезвычайно высокую температуру более 1800 градусов по Фаренгейту в течение нескольких секунд", - говорит Маси, ведущий автор статьи. -Вот почему нельзя класть металлическую вилку в микроволновую печь."

Искры, вызванные микроволнами, создавали высокие температуры, необходимые для превращения угольного порошка в поликристаллический графит, причем медная фольга и газообразный водород также способствовали процессу.

В то время как эксперимент включал микроволновые длительности от 3 до 45 минут, оптимальная продолжительность была найдена равной 15 минутам.

Исследователи говорят, что этот новый метод конверсии угля может быть усовершенствован и выполнен в более крупном масштабе, чтобы получить как более высокое качество, так и количество нанографитовых материалов.

"Ограниченные запасы графита и экологические проблемы для процедур извлечения графита делают этот метод преобразования угля в графит отличным альтернативным источником производства графита", - писали ученые.

ИСТОЧНИК