玉米芯怎麼提鍊石墨烯_玉米芯提鍊石墨烯可靠嗎

2020-12-04 電子發燒友

　　我國是目前石墨烯研究和應用開發最為活躍的國家之一，但技術尚處培植期，下遊產品和市場開發不足，由於製備成本過高，石墨烯技術現在大部分仍停留在科研階段。整個產業鏈到目前為止仍未實現疏通和整合。近年來，在國內外新材料行業中屢有驚人之舉的聖泉集團也加入了石墨烯研究和應用的探索行列。

　　5月16日消息，我國專家利用從玉米芯中提取糠醛等物質後剩餘的纖維素為原料製備了生物質石墨烯材料，同時還實現了批量生產，已創超億元產值。2014年，濟南聖泉集團建立了世界上首條年產20噸的生物質石墨烯材料宏量製備生產線，並在2016年擴產至年產100噸。

　　石墨烯價格一度高達約5000元/克，但自從中國出現第一條石墨烯生產線，其價格跳崖式降價，這使石墨烯產品大規模商品化民用化成為可能。

　　我國專家利用從玉米芯中提取糠醛等物質後剩餘的纖維素為原料，製備了生物質石墨烯材料，同時還實現了批量生產，已創超億元產值。近日，由黑龍江大學和濟南聖泉集團股份有限公司聯合完成的「生物質石墨烯材料綠色宏量製備工藝」項目，通過專家組鑑定。該項目在國際上首創從生物質中提取製備石墨烯材料的技術路徑，方法綠色環保。生物質石墨烯材料質量高、導電性優異。

　　常規石墨烯材料生產主要有三種方式，一是對石墨進行剝離，二是對天然氣、甲烷等進行化學氣相沉積，三是氧化石墨還原法。

　　以上方法存在生產周期長、環境汙染嚴重以及產能受限等問題。付宏剛教授帶領的黑龍江大學功能無機材料化學實驗室，是教育部重點實驗室。他們獨闢蹊徑利用玉米芯裡纖維素進行化學重組，從而合成生物質石墨烯材料。該團隊通過「基團配位組裝析碳法」，實現了生物質石墨烯材料的宏量製備，同時還在研發利用玉米秸稈製備石墨烯的製備工藝。在2014年建立了世界上首條年產20噸的生物質石墨烯材料宏量製備生產線，並在2016年擴產至年產100噸。首次實現了生物質石墨烯材料的成果轉化和石墨烯纖維製品的商業化。

　　

　　聖泉模式」攻克高成本難題，秸稈玉米芯提取「廉價」石墨烯

　　目前，聖泉不僅從植物秸稈玉米芯中創造性地生產出了生物質石墨烯，而且還生產出了玉米芯纖維，同時將石墨烯與玉米芯纖維複合生產出內暖纖維，並實現了工業化大生產。聖泉集團新建的全球首條年產量100噸的石墨烯生產線已正式投產，計劃明年完成1000噸/年石墨烯生產線的建設。聖泉集團製備石墨烯所用材料均為價格低廉、數量龐大、來源廣泛的農作物秸稈，在實現石墨烯工業化充分量產之後，將擁有產量和價格的雙重優勢。

　　由於研發、應用、生產實現了一體化，聖泉集團繞過產業化障礙，在石墨烯產業內創造「聖泉模式」。尤其值得注意的是，聖泉集團製備石墨烯所用材料均為價格低廉、數量龐大、來源廣泛的農作物秸稈，在實現石墨烯工業化充分量產之後，擁有產量和價格雙重利器的聖泉集團不僅獲得了重新架構企業競爭優勢的契機，更將對中國石墨烯產業產生不可估量的影響。

　　石墨烯工藝分為 top-down 及 bottom-up 兩大類，前者屬於石墨加工 （氧化還原法、電化學法、…等），後者屬於碳成長 （CVD、外延生長法、…等），玉米秸稈中提鍊石墨烯應該後者，依濟南聖泉集團專利 CN104016341A 「一種多孔石墨烯的製備方法」系通過下述方法得到：

　　1）。 將玉米芯在硫酸中進行水解，得到木質纖維素；

　　2）。 用處理劑在 100〜120℃ 處理該木質纖維素，得到多孔纖維素；

　　3）。 用選自氯化鐵等催化劑處理多孔纖維素，處理溫度為 80〜120℃；

　　4）。 在無氧環境下，依次將上一步獲得的多孔纖維素置於 300〜1300℃ 保溫，獲得石墨烯前體 （活性碳）；

　　5）。 分別用鹼、酸和水洗滌該石墨烯前體，得到終產物石墨烯。

　　玉米芯 →木質纖維素之回收率為 80%，木質纖維素 →石墨烯前體之回收率為 10%，而石墨烯前體→石墨烯80%來估算，總體回收率低於 10% 算很正常。以 15噸玉米芯能提煉出價值 200 萬的石墨烯嗎？我相信那還是以石墨烯每公斤 2000 元來算，大概產出石墨烯少於 1 噸。一般而言，以上述工藝來比對，棉柴灰分 17.2%，玉米芯灰分 5.1%，由此看出，玉米芯不太適合做粉末活性碳，原因是體密度太低，加上工藝需要烘乾及加酸，其實不划算呀。要不是濟南聖泉集團是以玉米芯為銷售主力，實在想不到為何要用它？

　　生物質石墨烯環保、成本低

　　由黑龍江大學和濟南聖泉集團股份有限公司聯合完成的「生物質石墨烯材料綠色宏量製備工藝」項目近日通過專家組鑑定，鑑定結果認為該項目在國際上首創從生物質中提取製備石墨烯材料的技術路徑，方法綠色環保、成本低，生物質石墨烯材料質量高、導電性優異。

　　常規石墨烯材料生產主要有三種方式，一種是對石墨進行剝離，第二種是對天然氣、甲烷等進行化學氣相沉積，第三種是氧化石墨還原法。以上方法存在生產周期長、環境汙染嚴重以及產能受限等問題。

　　付宏剛教授帶領的黑龍江大學功能無機材料化學實驗室是教育部重點實驗室，他們獨闢蹊徑利用玉米芯裡纖維素進行化學重組，從而合成生物質石墨烯材料。該團隊通過「基團配位組裝析碳法」實現了生物質石墨烯材料的宏量製備，同時還在研發利用玉米秸稈製備石墨烯的製備工藝。在2014年建立了世界上首條年產20噸的生物質石墨烯材料宏量製備生產線，並在2016年擴產至年產100噸。首創將生物質石墨烯材料應用於多種纖維複合並成功實現均勻分散，首次實現了生物質石墨烯材料的成果轉化和石墨烯纖維製品的商業化。

　　在我國，生物質中僅玉米芯的年產量就高達1億噸，大部分集中於東北三省、山東省、河北省，年產100噸生物質石墨烯材料所支撐的產品線可帶來產值3億-5億元。

　

　　目前在高新技術產業中，由於玉米芯含有豐富的纖維素、半纖維素、木質素等，已被用於造紙，生物製糖等行業

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