从生物质废弃物中提取的基石墨烯的合成,使用长脉冲焦力加热技术
Sukasem Watcharamaisakul1, Nisa Janphuang1,2, Warisara Chueangam2
1School of Ceramic Engineering, Institute of Engineering, Suranaree University of Technology, Nakhon Ratchasima 30000, Thailand.
Nanomaterials (Basel, Switzerland)
|March 26, 2025
概括
研究人员开发了一种可扩展的方法,使用直流长脉冲焦耳加热 (DC-LPJH) 在几秒钟内从生物质废弃物中产生高质量的化石墨烯. 这种具有成本效益的技术产生了克拉米尺度的石墨烯,非常适合增强复合材料和聚合物等材料.
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:
- 高质量的基石墨烯的可扩展和具有成本效益的合成仍然是一个重大挑战.
- 利用低成本的碳来源,如生物质废物,对于可持续的石墨烯生产至关重要.
研究的目的:
- 从丰富的,低成本的碳原料中开发基石墨烯的快速,克尺度合成方法.
- 描述合成的流石墨烯的结构和化学特性.
- 评估开发的生产技术的能源效率和潜在应用.
主要方法:
- 采用直流长脉冲焦耳加热 (DC-LPJH) 技术进行快速碳化和石墨烯形成.
- 优化碳化参数,并将生物质衍生的碳与黑碳和现有的轮石墨烯混合.
- 使用拉曼光谱,X射线光电子光谱 (XPS) 和NEXAFS光谱进行材料特征.
主要成果:
- 在几秒钟内使用18kJ电脉冲在~3000K的电脉冲实现了化石墨烯的克尺度生产.
- 拉曼光谱学表明单层轮基石烯形成具有高I2D/IG比率 (~0.8-1.2).
- XPS和NEXAFS证实了sp2混合碳,石墨特征和氧化功能组的存在.
结论:
- DC-LPJH技术提供了一种高效和成本效益的途径,用于从生物质废弃物中生产高质量的化石墨烯.
- 合成的石墨烯具有适用于增强复合材料,聚合物和建筑材料的特性.
- 低能耗 (~10kJ/g) 强调了这种石墨烯合成方法的经济可行性.
