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密西西比州立大學(xué)Jilei Zhang課題組--分子裂解和焊接固態(tài)碳源方法實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)石墨烯材料
       本文開發(fā)了一種新工藝,可以從任何固體碳資源(尤其是生物質(zhì)資源)大量生產(chǎn)出低成本石墨烯材料。通過分子裂解與焊接(MCW)方法,可從固體碳資源中制備了多層石墨烯材料。MCW技術(shù)是一個分為兩個階段的單步過程,通過對固體碳材料的催化熱處理,首次制備出石墨烯包覆的核殼納米粒子。然后,在第二階段,通過“裂解分子”打開這些核-殼結(jié)構(gòu),在選定的焊接試劑氣體的加熱溫度下,開裂的石墨烯殼進(jìn)行自焊和重建,形成高質(zhì)量的多層石墨烯材料。這種新型石墨烯材料具有超疏水性,可用于過濾石油工業(yè)原油乳液中的水。 
 
Fig. 1由石墨烯包裹的核-殼納米顆粒形成石墨烯基材料。(a)石墨烯包裹的金屬納米顆粒;(b)破碎的核殼納米顆粒;(c)石墨烯片。
 
 
Fig. 2 (a)碳封裝的核-殼納米粒子的裂解方案和(b)裂解的石墨烯殼的剝離和重構(gòu)方案。
 
 
Fig. 3 在氬氣1000℃下催化熱分解鐵-木質(zhì)素前驅(qū)體的(a,b) SEM和(c,d) HRTEM圖。
 
 
Fig. 4 由Fe-木質(zhì)素前驅(qū)體形成的α-鐵核/γ-鐵/鈣鐵礦(Fe3C)/多層石墨烯殼納米粒子的圖解,以及從鐵核上裂開和剝離石墨烯殼的策略。
 
 
Fig. 5在1000℃不同氣氛下催解裂化石墨烯包裹的金屬納米顆粒的HRTEM圖:(a) Ar,(b) H2,(c) CO2和(d) CH4
 
 
Fig. 6 多層石墨烯單元間不同類型的焊接模式方案和不同產(chǎn)品的SEM和TEM圖:(a,b)多層石墨烯鏈;(c,d)多層石墨烯納米片;(e,f)蓬松石墨烯以及(g,h)焊接的多層石墨烯基材料(扁平的片狀或彎曲的殼狀)
 
 
 
Fig. 7 原油/水乳狀液的分離系統(tǒng)和工藝。(a)除水和原油;(b)原油/水乳狀液;(c)過濾;(d)分離。
 
      相關(guān)研究成果于2019年由密西西比州立大學(xué)Jilei Zhang課題組,發(fā)表在J. Mater. Chem. A (DOI: 10.1039/c9ta01332f )上。原文:Mass production of graphene materials from solid carbon sources using a molecular cracking and welding method
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