将鱼类废物转化为优质碳基纳米材料
由于其低毒性、化学稳定性和显着的电学和光学特性，碳基纳米材料在电子、能量转换和存储、催化和生物医学等领域的应用越来越广泛。碳纳米洋葱(CNO)当然也不例外。1980 年首次报道，CNO 是由富勒烯同心壳组成的纳米结构，类似于笼中笼。它们具有多种吸引人的品质，例如高表面积以及大的导电性和导热性。
不幸的是，生产 CNO 的传统方法存在一些严重的缺陷。有些需要苛刻的合成条件，例如高温或真空，而另一些则需要大量的时间和精力。一些技术可以绕过这些限制，但需要复杂的催化剂、昂贵的碳源或危险的酸性或碱性条件。这极大地限制了 CNO 的潜力。
幸运的是，并不是所有的希望都落空了。在最近发表在《 绿色化学》上的一项研究中》上的一项研究 (2022 年 4 月 25 日在线提供，2022 年 5 月 21 日在第 10 期发表)中，来自日本名古屋工业大学的一组科学家发现了一种简单方便的方法来转化鱼类废物进入极高质量的 CNO。该团队包括辛云子助理教授、硕士生小田开和副教授白井隆，开发了一条合成路线，通过微波热解从鱼粪中提取的鱼鳞在几秒钟内转化为 CNO。
但是鱼鳞怎么能这么容易地转化为CNO呢?虽然确切的原因尚不完全清楚，但该团队认为这与鱼鳞中所含的胶原蛋白有关，它可以吸收足够的微波辐射以产生快速升温。这会导致热分解或“热解”，从而产生某些支持 CNO 组装的气体。这种方法的显着之处在于它不需要复杂的催化剂，不需要苛刻的条件，也不需要长时间的等待。鱼鳞不到10秒就可以变成CNO!
此外，该合成过程产生具有非常高结晶度的 CNO。这在使用生物质废物作为起始材料的工艺中是非常难以实现的。此外，在合成过程中，CNOs 的表面被 (-COOH) 和 (-OH) 基团选择性和彻底地官能化。这与用传统方法制备的 CNO 表面形成鲜明对比，传统方法通常是裸露的，必须通过额外的步骤进行功能化。
这种“自动”功能化对 CNO 的应用具有重要意义。当 CNO 表面未功能化时，由于称为 pi-pi 堆叠的有吸引力的相互作用，纳米结构往往会粘在一起。这使得它们难以分散在溶剂中，这在任何需要基于溶液的工艺的应用中都是必需的。然而，由于所提出的合成过程产生了功能化的 CNO，因此它在各种溶剂中具有出色的分散性。
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