作者:张莺 来源:经济参考报 发布时间:2016/6/20 14:54:15
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广西大学已掌握批量生产粉体石墨烯技术

 

石墨烯在中国正成为“科技宠儿”,不少人期待这一“神奇材料”继续书写“科技改变生活”的下一个故事。作为一种技术含量高、应用潜力广泛的碳材料,石墨烯也逐渐被应用于新能源开发中。

2010年,石墨烯发明者获得诺贝尔物理学奖。如今,中国已将石墨烯列为战略前沿材料之一。在广西,石墨烯的生产研究近日取得重大进展,广西大学已掌握大批量生产粉体材料石墨烯的技术力量。

石墨烯由六方蜂巢晶格排列的碳原子组成,仅有一个原子层厚度。目前,国际上石墨烯的常见制备方法包括机械剥离法、化学气相沉积法、外延生长法、氧化石墨烯还原法……然而,记者近日在广西大学可再生能源材料协同创新中心采访时,中心主任、国际知名电化学专家沈培康提出,上述方法中没有一种可以大批量生产粉体石墨烯。

沈培康指出,目前世界范围内能够生产的主要是二维石墨烯材料,其合成成本高、工艺复杂、污染大,合成的石墨烯通常受范德华力或悬键作用的影响易团聚成石墨片,市面上的二维石墨烯粉体材料实质上是石墨片而不是石墨烯。石墨烯三维化是突破二维石墨烯片应用瓶颈的关键技术。

在近年的科研中,广西大学可再生能源材料协同创新中心发明了树脂裂解法,这也是目前世界上极少数能大批量生产粉体石墨烯的方法。广西在石墨烯制备技术上取得了突破性进展。

在广西大学石墨烯粉体生产小试基地,记者看到了制备三维石墨烯的设备。“我们的团队利用前期处理的自掺杂树脂材料,经过镍做低温石墨化催化剂,再用高温烧结炉烧结烘干,就成了石墨烯粉体材料。”沈培康说,他们在制备石墨烯的过程中设置了气体吸收装置,没有污染。

目前广西大学的小试基地可年产1.5吨粉体石墨烯,正在建设中的中试基地可年产15吨粉体石墨烯。

记者在生产基地看到了几个透明器皿装着的黑色粉末状物质,拿起来的手感非常轻。沈培康表示,三维石墨烯1L的重量不到100克,大多数结构为3至4层的石墨烯。

研究人员还指出,用这一方法合成的三维多级孔自掺杂(氮、磷、硼等)类石墨烯材料具有其他碳材料包括商用石墨烯在内的碳材料不具备的性质,比如高比表面积、高导电性、自掺杂、多级孔结构等。

沈培康等石墨烯科研人员认为,随着石墨烯制备水平、应用技术水平的发展,石墨烯材料未来能够应用在更多下游产品和领域中,包括超级电容器、锂电池、触摸屏、增强型复合材料等。

 
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