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2026-08-02
方法有:紫外可分光光度法(UV)、原子吸收法(AAS)、原子荧光法(AFS)、电感耦合等离子体法(ICP)、X荧光光谱(XRF)、电感耦合等离子质谱法(ICP-MS)。
传统印象里石墨烯只能来源于石墨矿物质,现如今有一种新方法颠覆传统,我国专家利用从玉米芯中提取糠醛等物质后剩余的纤维素为原料制备了生物质石墨烯材料,同时还实现了批量生产,已创超亿元产值。
近日,“生物质石墨烯材料绿色宏量制备工艺”项目通过专家组鉴定,鉴定结果认为该项目在国际上首创从生物质中提取制备石墨烯材料的技术路径,方法绿色环保、成本低,生物质石墨烯材料质量高、导电性优异。
常规石墨烯材料生产主要有三种方式,一种是对石墨进行剥离,第二种是对天然气、甲烷等进行化学气相沉积,第三种是氧化石墨还原法。
以上方法存在生产周期长、环境污染严重以及产能受限等问题。黑龙江在2014年建立了世界上首条年产20吨的生物质石墨烯材料宏量制备生产线,并在2016年扩产至年产100吨。首创将生物质石墨烯材料应用于多种纤维复合并成功实现均匀分散,首次实现了生物质石墨烯材料的成果转化和石墨烯纤维制品的商业化。
在我国,生物质中仅玉米芯的年产量就高达1亿吨,大部分集中于东北三省、山东省、河北省,年产100吨生物质石墨烯材料所支撑的产品线可带来产值3—5亿元。
石墨烯(Graphene)是从石墨材料中剥离出来、由碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体。
2004年,英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫,成功从石墨中分离出石墨烯,证实它可以单独存在,两人也因此共同获得2010年诺贝尔物理学奖。
中国科学家发明石墨烯快速制备方法
浙江大学高分子系的高超教授课题组找到一条适用于大规模制备的“绿色路线”,使单层石墨烯一小时成形,效率提高十倍以上。
针对原料和用途的不同,相应的有几种不同方法。通常来讲有气相沉积法,氧化还原法,插层法。
1 气象沉积法主要是含碳气体(甲烷、依稀),在一定的温度和压力条件下,碳原子在生长基上附着,形成单层碳结构物质并逐渐生长。优点:所得石墨烯结构好,尺寸不受原料的限制。缺点:制备过程复杂,生产效率低。
2 氧化还原法是利用氧化剂将石墨逐层氧化,利用超声等方式将已氧化的层剥离。之后,利用还原剂将氧化石墨层还原,即得到石墨烯。优点:成本低廉,生产效率较高。缺点:制得石墨烯的尺寸由原料决定,所用氧化剂和还原剂有污染环境的可能。
3 插层法是将插层物质填充到石墨的层间隙中,比以此克服层间范德华力,使得各层分散开,从而得到石墨烯。该方法仍处于研发阶段。
扩展资料:
石墨烯具有优异的光学、电学、力学特性,在材料学、微纳加工、能源、生物医学和药物传递等方面具有重要的应用前景,被认为是一种未来革命性的材料。英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫,用微机械剥离法成功从石墨中分离出石墨烯,因此共同获得2010年诺贝尔物理学奖。
石墨烯常见的粉体生产的方法为机械剥离法、氧化还原法、SiC外延生长法,薄膜生产方法为化学气相沉积法(CVD)。 2018年3月31日,中国首条全自动量产石墨烯有机太阳能光电子器件生产线在山东菏泽启动,该项目主要生产可在弱光下发电的石墨烯有机太阳能电池(下称石墨烯OPV),破解了应用局限、对角度敏感、不易造型这三大太阳能发电难题。
1 单层石墨烯
单层石墨烯(Graphene):指由一层以苯环结构(即六角形蜂巢结构)周期性紧密堆积的碳原子构成的一种二维碳材料。
2 双层石墨烯
双层石墨烯(Bilayer or double-layer graphene):指由两层以苯环结构(即六角形蜂巢结构)周期性紧密堆积的碳原子以不同堆垛方式(包括AB堆垛,AA堆垛等)堆垛构成的一种二维碳材料。
3 少层石墨烯
少层石墨烯(Few-layer):指由3-10层以苯环结构(即六角形蜂巢结构)周期性紧密堆积的碳原子以不同堆垛方式(包括ABC堆垛,ABA堆垛等)堆垛构成的一种二维碳材料。?
4 多层石墨烯
多层石墨烯又叫厚层石墨烯(multi-layer graphene):指厚度在10层以上10nm以下苯环结构(即六角形蜂巢结构)周期性紧密堆积的碳原子以不同堆垛方式(包括ABC堆垛,ABA堆垛等)堆垛构成的一种二维碳材料。
碳元素
碳是一种很常见的元素,它以多种形式广泛存在于大气和地壳之中。碳单质很早就被人认识和利用,碳的一系列化合物——有机物更是生命的根本。碳是生铁、熟铁和钢的成分之一。碳能在化学上自我结合而形成大量化合物,在生物上和商业上是重要的分子。生物体内大多数分子都含有碳元素。
存在形式
碳的存在形式是多种多样的,有晶态单质碳如金刚石、石墨;有无定形碳如煤;有复杂的有机化合物如动植物等;碳酸盐如大理石等。单质碳的物理和化学性质取决于它的晶体结构。高硬度的金刚石和柔软滑腻的石墨晶体结构不同,各有各的外观、密度、熔点等。
参考资料:
百度百科-石墨烯