在最近发表在《Journal of Alloys and Compounds》上的一项研究中，结晶石墨烯量子点（GQDs）通过水热途径利用作物残茬的农业废弃物进行编译。
研究：揭示农业废弃物衍生石墨烯量子点对粉煤灰基聚合物纳米复合材料的介电和机械性能的作用。图片来源：Rost9 / Shutterstock.com
稻草的重要性
城市化对住房和食品的需求不断增长，扩大了农业和制造业的做法，导致大规模的有机和合成垃圾生产。
稻草是众多农业废弃物的重要组成部分，全球每年产生约1.5亿吨水稻秸秆。
同样，随着对能源需求的增长，火力发电站需要大量的煤炭产品形式的自然资源，随后每年产生250吨的粉煤灰作为垃圾。
农业和工业副产品，如稻草和粉煤灰废物，正变得越来越成问题，在全球范围内迫切需要它们的有效应用。
为了分解稻草垃圾，它通常在开放区域燃烧，导致严重的环境污染和对人类健康的多重影响。
相应地，相当一部分粉煤灰二氧化硅粉尘，氧化铝和氧化铁被丢弃在开阔的田野中，由于木灰中有毒物质的蒸发而污染了地下水。
以前面临的问题
为了解决这些问题，几位科学家最近发现，粉煤灰可以用作混凝土、楼板和结构部件中的增强剂。
但即便如此，粉煤灰复合材料的预期范围是有限的断裂韧性、惰性和耗散因数常数。
此外，调整粉煤灰基增强复合材料的机械系统特性对于其多样化的领域既困难又有益，这些领域包括巧妙的建筑材料，装药存储，航空部件，阻燃，陀螺仪，电子部件和自愈元件。
一些纳米材料，包括纳米材料，纳米线和二氧化硅纳米复合材料，用于增强材料的行为。
然而，开发这些纳米颗粒是一项复杂的任务，它们在聚合物基质中的分布极其困难。
石墨烯纳米材料由于其固有的和特殊的生理，生物和电学性能，例如良好的机械刚性而引起了可能的兴趣。
结晶石墨烯量子点，特别是零维物质，获得了迷人的特征以及诸如准吸收边缘，粒子后果和角撞击等显着特性。
另一方面，晶体石墨烯量子点仍然需要用于改变粉煤灰聚合物纳米结构的绝缘和拉伸强度。此外，人们对从废品中开发结晶石墨烯量子点知之甚少。
新方法
在这项研究中，从生物质中创建了结晶石墨烯量子点，并探索了它们在石材废物中的应用。
粉煤灰纳米材料在许多领域都有许多应用，包括电荷存储系统、应变硬化要求和应变传感器。首次探讨了结晶石墨烯量子点对粉煤灰纳米材料的电常数和力学特性（抗弯强度）的影响。
通过剪切成型方法对底灰细颗粒中多分散结晶石墨烯量子点进行表面处理，显著提高了粉煤灰复合材料纳米结构的导电性和抗拉强度。
结果
总而言之，首次利用剪切成型方法创建了稻田秸秆衍生的结晶石墨烯量子点支撑飞灰聚合物纳米结构。
通过X射线衍射技术和HR-TEM图像证实了稻草结晶石墨烯量子点的建立.
晶体石墨烯量子点的保证显著提高了晶体石墨烯量子点-飞灰聚合物纳米结构的弹性模量。
晶体石墨烯量子点支撑飞灰纳米材料表现出显着更高的拉伸强度，为60 MPa，而原始飞灰基质表现出35 MPa的低弹性模量。
这一发现提出了一种新颖且环境可持续的策略，将物理和化学污染物转化为真正有价值的成分，如结晶石墨烯量子点 – 粉煤灰聚合物纳米片。
参考
Chaturvedi, A. K., Pappu, A., & Gupta, M. K. (2022). Unraveling the role of agro waste-derived graphene quantum dots on dielectric and mechanical property of the fly ash based polymer nanocomposite. Journal of Alloys and Compounds. Available at: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0925838822003449?via%3Dihub
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