Trong một nghiên cứu mới, các nhà khoa học tại Đại học Wyoming (UW), Mỹ, đã tạo ra môi trường trong lò vi sóng để chuyển đổi thành công bột than thô thành than chì nano. Họ đã làm điều này bằng cách sử dụng lá đồng, hộp thủy tinh và lò vi sóng gia dụng thông thường.
Phát hiện này là một bước tiến trong nỗ lực tìm kiếm các mục đích sử dụng thay thế cho than vào thời điểm nhu cầu về than để sản xuất điện đang giảm do lo ngại về biến đổi khí hậu.
Trong lò vi sóng, tia lửa điện được tạo ra bên trong lọ thủy tinh có chứa bột than và lá đồng. (Ảnh: Chris Masi).
Trong một bài báo được xuất bản trên tạp chí Nano-Structures & Nano-Objects, các nhà khoa học của UW cho biết, nghiên cứu đưa ra một cách tiếp cận hoàn toàn mới có thể đại diện cho một công nghệ chuyển hóa than đơn giản và tương đối rẻ tiền. Phương pháp này cũng cung cấp một lộ trình mới để chuyển đổi các nguồn carbon dồi dào thành các vật liệu có giá trị cao, bảo đảm lợi ích về sinh thái và kinh tế.
Kết quả là than chì nano có thể được sử dụng làm chất bôi trơn và sử dụng trong các mặt hàng khác nhau, từ bình chữa cháy đến pin lithium-ion.
Các nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng, vi sóng có thể được sử dụng để giảm độ ẩm của than và loại bỏ lưu huỳnh và các khoáng chất khác. Tuy nhiên, các phương pháp như vậy cần có các chất hóa học để xử lý than trước.
Trong nghiên cứu mới này, các nhà khoa học chỉ cần xay than thô ở lưu vực sông Powder (Mỹ) thành bột. Sau đó, họ đặt bột lên lá đồng và đậy kín trong hộp thủy tinh với hỗn hợp khí argon và hydro trước khi cho vào lò vi sóng.
Nhà nghiên cứu Chris Masi, tác giả chính của bài báo cho biết: “Bằng cách cắt lá đồng thành hình cái nĩa, các tia lửa được tạo ra bởi bức xạ vi sóng, khiến nhiệt độ lên đến 1.800 độ F (982 độ C) trong vòng vài giây. Đây là lý do tại sao bạn không nên đặt một chiếc nĩa kim loại bên trong lò vi sóng”.
“Các tia lửa do lò vi sóng tạo ra đã cung cấp nhiệt độ cao cần thiết để biến bột than thành than chì đa tinh thể. Lá đồng và khí hydro cũng góp phần vào quá trình này”.
Khi nghiên cứu, các nhà khoa học đã thử nghiệm ở các thời lượng khác nhau trong vi sóng, từ 3 đến 45 phút,và cho biết thời lượng tối ưu là 15 phút.
Các nhà khoa học lưu ý: “Phương pháp chuyển hóa than mới này có thể được tinh chế và thực hiện ở quy mô lớn hơn để mang lại cả chất lượng và số lượng vật liệu than chì nano cao hơn”.
“Trữ lượng của than chì (graphit) là hữu hạn và những lo ngại về môi trường đối với quy trình chiết xuất than chì khiến phương pháp chuyển đổi than sang than chì này trở thành một nguồn thay thế tuyệt vời để sản xuất than chì”, nghiên cứu cho biết.