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萊斯大學Nature: 厲害! 不到1秒時間快速合成克級石墨烯

鑒于此,萊斯大學Rouzbeh Shahsavari, Boris I. Yakobson 和James M. Tour團隊證明了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后,該產品稱為快速制備的石墨烯(flash graphene,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)。

大規模石墨烯是通過自上向下的方法生產的,將石墨剝落,而石墨通常需要大量的溶劑才能進行高能混合,剪切,超聲處理或電化學處理。盡管將石墨化學氧化為氧化石墨烯可促進剝落,但它需要苛刻的氧化劑,并在隨后的還原步驟之后使石墨烯具有缺陷的穿孔結構。如果通過化學氣相沉積或先進的合成有機方法進行,則自下而上的高質量石墨烯合成通常被限制為超少量,或者如果在母溶液中進行,則它提供了富集缺陷的結構。

鑒于此,萊斯大學Rouzbeh Shahsavari, Boris I. Yakobson 和James M. Tour團隊證明了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后,該產品稱為快速制備的石墨烯(flash graphene,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。產量取決于來源的碳含量。當使用高碳源(例如炭黑,無煙煤或煅燒焦炭)時,收率范圍為80%至90%,無需純化步驟,而碳純度大于99%。拉曼光譜分析顯示,FG的D譜帶強度低或不存在,表明FG具有迄今報道的石墨烯最低的缺陷濃度,并證實了FG的渦輪層堆積,這明顯不同于渦輪層石墨。FG層的無序取向有助于其在復合材料形成過程中混合時快速剝離。FG合成的電能成本僅為7.2?kJ/g,這可能使FG適用于塑料,金屬,膠合板,混凝土和其他建筑材料的散裝復合材料。

萊斯大學Nature: 厲害! 不到1秒時間快速合成克級石墨烯

Gram-scale bottom-up flash graphene synthesis,Nature, 2020

https://www.nature.com/articles/s41586-020-1938-0

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