通过 Å 尺度孔调在自下而上的石墨烯合成中推进分子选

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 纳米技术纳米技术
• 化学工程是化学工程的重要组成部分.

背景情况:

• 多孔石墨烯薄膜由于其原子尺度厚度,可以提供高流量气体分离.
• 可调节的孔径大小对于选择性气体分离至关重要,但在可扩展的自下而上的合成中具有挑战性.
• 在石墨烯中调整毛孔大小的现有方法通常是后合成和自上而下的.

研究的目的:

• 开发一种简单,可扩展的方法来调整底部向上合成多孔石墨烯的孔径大小.
• 研究合成冷却速度对石墨烯纳米结构和孔径大小的影响.
• 为了提高多孔石墨烯膜的气体分离性能.

主要方法:

• 在催化纸上基于降水的多孔石墨烯的合成.
• 合成系统的快速冷却 (从-1°C min-1增加到超过-5°C s-1).
• 定量碳扩散模拟,碳度测量和石墨烯纳米结构成像.

主要成果:

• 快速冷却限制了碳扩散,增加了可用于降水的溶解碳的可用性.
• 在石墨烯结构中观察到增强的谷物 (间) 增长.
• H₂/CH₄的分离因子从6.2显著增加到53.3.3.

结论:

• 增加冷却速率是一种有效而简单的策略,可以调整底部向上合成的多孔石墨烯的孔径.
• 开发的方法导致显著改善/甲气体分离性能.
• 这种方法为生产用于气体分离应用的先进多孔石墨烯膜提供了一个可扩展的途径.