یک ترفند نانویی برای جداسازی راحت‌تر لیتیوم
محققان با دستکاری سطح اکسیدگرافن و احیاء آن با کمک پرتو فرابنفش، غشایی ساختند که به جای اندازه، مواد را براساس بارالکتریکی که دارند، جداسازی می‌کند.
محققان آزمایشگاه ملی پاسیفیک نورث‌وسترن نشان دادند که می‌توان از غشاء اکسیدگرافن احیاء شده با پرتوفرابنفش برای جداسازی مواد استفاده کرد. نکته جالب توجه این است که این جداسازی با سازوکاری شبیه به جداسازی در کروماتوگرافی انجام می‌شود. در واقع در این روش جداسازی به جای این‌که «اندازه» ملاک جداسازی باشد، بار سطحی می‌تواند برای جدا کردن مورد استفاده قرار گیرد.
در این پروژه محققان به بررسی رفتار دو نوع غشاء متفاوت پرداختند، آنها غشاء اکسیدگرافن معمولی را با اکسیدگرافن احیاء شده در معرض پرتوهای فرابنفش مورد مطالعه قرار دادند.
توسعه روش‌های جداسازی کارآمد، انتخابی و مقیاس‌پذیر برای مواد بحرانی از جمله لیتیوم و منیزیم، برای برآورده کردن تقاضای فزاینده صنعت بسیار ضروری است. این تقاضا در بخش فناوری‌های پاک بسیار زیاد بوده و در عین حال چالش‌هایی را با خود به همراه دارد.
غشاهای اکسیدگرافن پتانسیل بالایی برای جدا کردن یون‌ها از محلول‌های مختلط را بر اساس اندازه دارند و معمولا از غشاء اکسیدگرافن برای جداسازی‌های مبتنی بر اندازه استفاده می‌شود، در حالی که احیاء اکسیدگرافن با پرتوهای UV امکانات جدیدی را برای محققان به ارمغان آورده است.
این غشاء با تغییر مکانیسم جداسازی، دامنه استفاده از غشاهای اکسیدگرافن را گسترش می‌دهد. این رویکرد به محققان این امکان را می‌دهد تا عملکرد غشاهای اکسیدگرافن را از طریق روشی ساده تنظیم کنند.
کاتیون‌های بزرگ با بار مثبت دو، مانند کلسیم، سریع‌تر از کاتیون‌های کوچکتر مانند لیتیوم از میان غشاها حرکت می‌کنند. کاتیون‌های لیتیوم کوچکتر از غشای اکسیدگرافن احیاء شده با پرتوفرابنفش، نسبت به کاتیون‌های بزرگتر مانند کلسیم و منیزیم، آهسته‌تر حرکت می‌کنند و در نتیجه بهبود ۳ تا ۴ برابری در انتخاب‌گری جداسازی بین این کاتیون‌ها ایجاد می‌شود.
به نقل از ستاد نانو، قرار گرفتن در معرض اشعه ماوراء بنفش به طور انتخابی گروه‌های هیدروکسیل (–OH) را از پایه GO حذف کرده و منجر به افزایش تعامل کاتیون‌های فلزی با گروه‌های عاملی واقع در لبه‌های GO می‌شود. این وضعیت منجر به کاهش حرکت لیتیوم‌های آزاد نسبت به کلسیم می‌شود. در این پروژه، مکانیسم جداسازی مشابه کروماتوگرافی برای UV-RGO ارائه شده است.
نظر شما