Nature:通過焦耳加熱廉價碳源不到一秒快速合成克級的石墨烯

2020-11-24 騰訊網

本文要點：

通過快速焦耳快速加熱廉價的碳源在不到一秒鐘的時間內獲得克級的石墨烯

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成果簡介

通過自上而下的方法生產的批量規模的石墨烯，剝離石墨通常需要大量的用高能混合，剪切，超聲處理或電化學處理溶劑。雖然石墨的氧化石墨烯的化學氧化促進角質層剝落，它需要苛刻的氧化劑和葉與隨後的還原步驟後的有缺陷的穿孔結構石墨烯。高質量的石墨烯的自底向上的合成經常被限制於超小型如果通過化學氣相沉積或先進的合成有機方法進行，或者如果在本體溶液中進行它提供了一個缺陷橫行的結構相當於。

本文，我們通過快速焦耳快速加熱廉價的碳源（例如煤，石油焦炭，生物炭，炭黑，廢棄食品，橡膠輪胎和混合的塑料廢料），可以在不到一秒鐘的時間內獲得克級的石墨烯。在生產該產品的過程後，該產品稱為快速石墨烯（FG），在堆疊的石墨烯層之間顯示出渦輪層排列（即，幾乎沒有順序）。FG合成不使用熔爐，也不使用溶劑或反應性氣體。產量取決於來源的碳含量。當使用高碳源（例如炭黑，無煙煤或煅燒焦炭）時，收率範圍為80％至90％，而碳純度大於99％。無需純化步驟。拉曼光譜分析表明，FG的D譜帶強度低或不存在，這表明，迄今為止，FG的缺陷濃度在石墨烯中是最低的，並且證實了FG的渦輪層堆積，這明顯不同於渦輪層石墨。FG層的無序取向有助於其在複合材料形成過程中混合時快速脫落。FG合成的電能成本僅為每克7.2kJg 1，這可能使FG適用於塑料，金屬，膠合板，混凝土和其他建築材料的散裝複合材料。

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圖文導讀

圖1、由各種碳源合成的FG。

圖2 、FJH關鍵參數。

圖3、分子動力學模擬。具有Nosé-Hoover恆溫器的給定溫度範圍（1,500至5,000 K）下，具有各種特徵（例如微孔，錯位和石墨域尺寸）的結構保持5×10-9的溫度。

圖4 | CB-FG的擴大規模和應用。

參考文獻：

Gram-scale bottom-up flash graphene synthesis

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