普樂斯等離子清洗機(jī)行業(yè)觀察，等離子體制備石墨烯有望實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)
文章導(dǎo)讀：普樂斯等離子清洗機(jī)行業(yè)觀察，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)工程科學(xué)學(xué)院熱科學(xué)和能源工程系教授夏維東研究團(tuán)隊與合肥碳藝科技有限公司合作，指出“利用磁分散電弧產(chǎn)生大面積均勻熱等離子體生成石墨烯”的新方法，攻克了熱等離子體技術(shù)或高能耗、或產(chǎn)品均勻性低和生產(chǎn)穩(wěn)定性缺乏的技術(shù)難題，有機(jī)會實(shí)現(xiàn)規(guī)?；掷m(xù)生產(chǎn)。
普樂斯等離子清洗機(jī)行業(yè)觀察，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)工程科學(xué)學(xué)院熱科學(xué)和能源工程系教授夏維東研究團(tuán)隊與合肥碳藝科技有限公司合作，指出“利用磁分散電弧產(chǎn)生大面積均勻熱等離子體生成石墨烯”的新方法，攻克了熱等離子體技術(shù)或高能耗、或產(chǎn)品均勻性低和生產(chǎn)穩(wěn)定性缺乏的技術(shù)難題，有機(jī)會實(shí)現(xiàn)規(guī)?；掷m(xù)生產(chǎn)。
不一樣的模式電弧CCD圖像與石墨烯樣品檢測結(jié)果
石墨烯擁有優(yōu)良的光學(xué)、電學(xué)、力學(xué)特性，被認(rèn)定是一款將來革命性的功能和結(jié)構(gòu)的材料，在能源環(huán)境、生物醫(yī)liao、電子器件、化工和航空航天等諸多領(lǐng)域擁有重要的應(yīng)用。選用射頻感應(yīng)加熱和微波加熱等離子體制取石墨烯能源消耗高，很難工業(yè)化應(yīng)用。熱等離子體熱解碳?xì)浠衔锷墒?，由于等離子體電導(dǎo)率伴隨溫度增長快速上升，致使電弧自動收縮到較小的範(fàn)圍，對於生成石墨烯標(biāo)準(zhǔn)的毫秒級反應(yīng)時間，難以達(dá)到均勻加熱，產(chǎn)品均勻性差，能源消耗高。選用課題組研制的磁分散電弧產(chǎn)生大面積均勻等離子體的技術(shù)，解決了等離子體對物料快速均勻加熱問題。
所制取的石墨烯平面尺寸50-300nm，層數(shù)2-5層，表現(xiàn)出較好的晶體結(jié)構(gòu)和超大的比表面積，產(chǎn)品均勻性好；制取方法及設(shè)備方便，一步生成，不需要還原，且不需要基底、催化劑、溶液或酸，收率高約（14%），能源消耗低約0.4kW·h/g，成本費(fèi)用低，具有實(shí)現(xiàn)低成本規(guī)模化持續(xù)生產(chǎn)的前景。
研究工作研究了等離子參數(shù)、原料氣體組成與納米石墨烯形態(tài)、層數(shù)及缺陷相互之間的關(guān)系，與此同時闡明了產(chǎn)生高純度石墨烯需要的技術(shù)條件。結(jié)合等離子體反應(yīng)器流場溫度場的數(shù)值模擬和化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)計算，指出石墨烯可能的產(chǎn)生機(jī)制：低碰撞頻率的成核前驅(qū)體有利于產(chǎn)生片層（sheet-like）核心，并在富氫和高溫的等離子體環(huán)境中保持平面生長。石墨烯產(chǎn)生機(jī)制的闡明，為產(chǎn)品生產(chǎn)控制給予了理論指導(dǎo)。
本文來源：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
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