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碳纳米结构，如富勒烯、碳纳米管（CNT）和石墨烯，由于其在现代技术中的良好应用，在过去二十年中引起了极大的兴趣，包括储能材料、传感器、纳米复合材料和水净化。然而，将这些材料从实验室规模转化为工业规模需要一种简单、经济有效的方法。传统的合成方法通常涉及复杂的设备和危险化学品，这促使人们转向使用可持续和环保前体的绿色合成方法，以减少对环境的影响。
虽然在开发碳纳米结构的绿色合成方法方面已经取得了重大进展，但在实现高质量生产和环境友好型工艺方面仍然存在挑战。尽管人们努力利用生物质等可再生碳源并使用非金属催化剂来最大限度地减少对环境的影响，但保持产品质量和简化合成程序等问题仍然存在。此外，优化石墨烯合成条件和实施预处理和后处理步骤的复杂性凸显了继续研究和创新绿色合成技术的必要性。随着该领域的发展，来自不同学科的研究人员之间的合作，以及废物管理策略和工艺优化的进步，对于充分发挥生态友好型方法在工业规模生产碳纳米结构的潜力至关重要。
德克萨斯州立大学圣马科斯分校的Gary W. Beall等人报告了一种无需使用任何外部催化剂，通过简单易行的方法在石墨纳米片上合成多壁碳纳米管（MWCNT）的方法。简单来说，将黄色玉米种子在氢气氛围中以1050 °C的温度热退火3小时，无需任何预处理。值得注意的是，观察到 MWCNT 的生长优先发生在玉米壳的外表面上。这种简单的方法不仅强调了使用农业副产品合成碳纳米材料的可行性，而且还强调了这些合成材料在各个领域的潜在应用。
研究结果揭示了卷曲石墨烯的形成，同时存在位于堆叠石墨烯片上的垂直多壁碳纳米管 （MWCNT）。热解温度是影响合成碳纳米结构形貌特征的关键因素。虽然在800°C时获得了石墨烯笼状结构，但当退火温度升至900°C时，小碳纳米管会嫁接到较大的碳纳米管上并形成三维分级形貌。碳纳米管的生长机制是基于产生的气体通过玉米种子固有孔隙的喷射自挤出来解释的。目前用于制造 MWCNT 的技术显示出巨大的前景，可作为一种绿色合成方法，用于生产适用于传感器和储能材料等工业应用的无催化剂 MWCNT。
相关研究成果以“Efficient eco-friendly synthesis of carbon nanotubes over graphite nanosheets from yellow corn: a one-step green approach”为题发表于《Scientific Reports》。
图文导读
图11. 显示了通过挥发性气体通过孔隙自我挤出而形成的喇叭状碳纳米管的生长机制
总结
原文信息：
Duraia, Es.M., Opoku, M. & Beall, G.W. Efficient eco-friendly synthesis of carbon nanotubes over graphite nanosheets from yellow corn: a one-step green approach. Sci Rep 14, 16405 (2024). https://doi.org/10.1038/s41598-024-65893-6
信息来源：Carbontech
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