3D 백색 그래핀 폼 제거제: 흡착제

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1층 또는 몇 층의 초박형 2차원(2D) 결정으로 조립된 3차원(3D) 나노구조는 에너지 및 환경 응용 분야에서 큰 관심을 불러일으켰습니다. 여기에서는 초강력 오염 물질 제거 응용 분야를 위해 촉매나 템플릿을 사용하지 않고 3D 백색 그래핀(WG) 폼을 제조하기 위해 육방정계 질화붕소(h-BN) 세라믹 소재의 가스 발포 공정을 소개합니다. 중요한 것은, 수포제의 도입으로 재현성과 수율(>500 cm3)이 보장되었다는 것입니다. 흥미롭게도, 이러한 3D WG 폼은 nm에서 μm 규모의 계층적 기공과 100μm 크기의 평면 크기를 갖는 단층 또는 소수 층의 BN 멤브레인으로 구성된 초박형 벽을 갖는 소포 구조를 가지고 있습니다. 결과적으로, 계층적 공극과 매우 얇은 벽의 미세 구조 장점은 매우 낮은 밀도(2.1 mg cm-3)뿐만 아니라 광범위한 환경 오염에 대해 자체 무게의 최대 190배에 달하는 정전 용량으로 설명되는 초강력 흡착 능력을 부여했습니다. 다양한 오일과 염료. 따라서, 베시컨트 보조 발포로 제조된 3D h-BN WG 폼은 탁월한 환경 제거제로서 큰 잠재력을 가져야 합니다.

그래핀1 및 백색 그래핀(WG, 단층 또는 소수 층의 육각형 질화붕소(h-BN))2, 3과 같은 2차원(2D) 결정은 탁월한 고유 특성과 광범위한 특성으로 인해 큰 관심을 불러일으켰습니다. 전자, 광전자 공학, 에너지 저장 및 환경 분야의 응용 분야.4 그러나 다양한 오염 물질의 흡착 및 전기 화학 전지의 전극과 같은 일부 특정 응용 분야의 경우 원래의 평평한 2D 구조는 실제 요구 사항과 완전히 일치하지 않는 것으로 인식되었습니다. 5, 6, 7, 8 대조적으로, 2D 결정을 빌딩 블록으로 사용하는 3차원(3D) 아키텍처는 초박형 시트와 2D 시트6의 큰 비표면적 및 계층적 기공과 같은 2D 및 3D 구조의 장점을 동시에 제공할 수 있습니다. 3D 구성을 통한 초경량 밀도.7 최근 이러한 새로운 2D-3D 구조 기능은 새롭고 뛰어난 성능을 나타내는 것으로 입증되었습니다. 예를 들어, 그래핀-탄소 나노튜브 3D 구조는 밀도가 0.16 mg cm-3만큼 낮고 공기(1.29 mg cm-3)보다 훨씬 가볍습니다. 9 3D 그래핀 및 BN 네트워크는 우수한 기계적 특성을 나타냈습니다. 10, 11 3D BNC 하이브리드 네트워크 조정 가능한 전자 및 열 특성을 보여주었습니다.12

그러나 특히 템플릿이나 촉매를 사용하지 않고 2D 결정의 3D 아키텍처를 고수율로 제작하는 것은 여전히 큰 과제로 남아 있습니다. 현재 3D WG 폼을 제조하는 방법에는 두 가지가 있습니다. 첫 번째 방법은 화학적으로 준비된 2D 시트를 3D 구조로 조립하는 것입니다.5, 6, 7, 8, 9 분명히 수율은 원시 2D 결정과 조립 공정에 의해 제한됩니다. 더 중요한 것은 2D 결정 간의 인위적이고 열악한 연결이 일반적으로 이러한 3D 구조 내부의 전기 및 열 전달을 저하시킨다는 것입니다. 자연적으로 통합된 3D 네트워크를 달성하기 위해 최근 두 번째 방법이 개발되었습니다.17 Chen et al. 10은 니켈 폼을 촉매로 사용하고 3D 템플릿을 사용한 다공성 그래핀 3D 구조의 화학 기상 증착 성장을 보고했습니다. 이 화학 기상 증착 접근법은 높은 기계적 및 전기적 특성을 제공할 수 있으므로 에너지 장치에 많은 관심을 끌었습니다. 그러나 Ni 폼의 사용으로 인해 수율과 비용이 제한됩니다. 이 분야의 현재 상태에 따르면 고수율과 자연스러운 연결의 실현은 3D WG 폼을 크게 발전시킬 것입니다. 그러나 촉매나 주형을 사용하지 않고 손쉽고 큰 수율을 얻을 수 있는 방법은 아직 없습니다. 중요한 것은, 수포제의 도입으로 재현성과 수율(>500 cm3)이 보장된다는 것입니다.

3300 °C. AB can be transformed into a B–N–H polymeric liquid derivate at temperatures as low as 100–200 °C.27 This conversion has been previously reported and was further evidenced here by thermogravimetry, as shown in Figure 1b. The mass of AB decreased ∼55% below 200 °C because of the release of H2, leaving behind the polymer-like aminoborane and polyiminoborane.27 Second, thiourea and aminothiourea were selected as typical vesicants. Figure 1b demonstrates that the gases (CS2, NH3 and NCNS) released at 200–300 °C reached 65% and 80% weight of the primal thiourea and aminothiourea, respectively. Such approximate matching temperature was crucial for the formation of metastable gas bubbles in the intermediate state of the AB precursor. Furthermore, the sufficient gas release from the vesicants compensated for the insufficient decomposition of the AB precursor and hence guaranteed the large void volume in the intermediate state. As the temperature was elevated further, the void-impregnated intermediate products tended to crystallize in situ. Then, they were gradually transformed into 3D WG foams with a mass of pores and ultrathin h-BN walls./p>

20 times larger than these typical sorbents./p>90% toward both chloroform and ethanol. For pump oil, the removal efficiency was still maintained at ∼85% even after five cycles through direct combustion in air (Supplementary Figure S10). Clearly, these results demonstrated that the obtained 3D WG foams could be considered highly effective and recyclable sorbents for the removal of pollutants in environment purification./p>

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