我国科学家实现等离子体宏不雅制备石墨烯

科技日报记者 吴长锋

记者从中国科学手艺年夜学得悉，该校工程科学学院热科学和能源工程系夏维东传授研究团队与合作者合作，提出“操纵磁分离电弧发生年夜面积平均热等离子体合成石墨烯”的新方式，冲破了热等离子体工艺或高能耗、或产物平均性低和出产不变性不足的手艺瓶颈，有看实现年夜范围持续出产。该研究功效日前颁发在《碳》杂志上。

石墨烯被以为是一种将来革命性的功能/布局材料，在能源情况、生物医疗、电子器件、化工和航空航天等多方面具有主要的利用。采取射频感应加热和微波加热等离子体系体例备石墨烯能耗高，难以产业化利用。热等离子体热解碳氢化合物合成石墨烯，因为等离子体电导率跟着温度增添敏捷上升，致使电弧主动缩短到很小的规模，对合成石墨烯要求的毫秒级反映时候，难以实现平均加热，产物平均性差，能耗高。

采取课题组研制的磁分离电弧发生年夜面积平均等离子体的手艺，解决了等离子体对物料快速平均加热题目。所制备的石墨烯平面尺寸50-300nm，层数2-5层，表示出杰出的晶体布局和超年夜的比概况积，产物平均性好；制备方式及装备简单，一步合成，无需还原，且无需基底、催化剂、溶液或酸，收率高、能耗低、本钱低，具有实现低本钱年夜范围持续出产的远景。

该研究工作探讨了等离子参数、原料气体构成与纳米石墨烯形态、层数及缺点之间的关系，同时揭露了发生高纯度石墨烯需要工艺前提。连系等离子体反映器流场温度场的数值摹拟和化学反映动力学计较，提出石墨烯可能的构成机理，为产物出产节制供给了理论指点。