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石墨烯制备技术现状:
石墨材料具有耐高温、导热、导电、化学稳定、可塑、润滑、抗热震等多种特殊性能。随着近些年石墨深加工技术不断突破,石墨的物理化学特性得到更深的开发,成为新能源汽车、环保、新材料、储能等战略性新兴产业领域的关键材料。2012年起,国家出台了大量政策支持石墨烯发展(见表4)。目前商业化程度最高的方式是利用天然石墨制备石墨烯工艺,石墨烯产业的飞速发展直接引发了石墨资源的开发热潮。
目前国内使用的石墨烯大部分来自石墨矿石,生产成本较高。从较为廉价的低热值煤炭原材料中获得石墨烯,提取比例约为3∶1,即3t低热值煤可提取约1t石墨烯,如果该项工艺实现产业化,将会极大降低石墨烯的生产成本,使石墨烯制品的应
用更广泛,经济效益也更可观。清华大学提出了一种适合不同应用场景的低成本、规模化、连续化的石墨烯制备方法,利用天然石墨做前驱体材料,实验室小批量制备已获得具有稳定性能和良好均一性的石墨烯和氧化石墨烯、石墨块等粉体材料。
2017年新奥(内蒙古)石墨烯材料有限公司建设的石墨烯百吨级中试装置已成功产出石墨烯,产品具有超高比表面积、少层、可应需调整等特点,并实现了低成本、清洁化生产,可用于储能、导热、导电和吸波等复合材料,以及气体吸附、储存和分离等领域。
现有的石墨烯制备方法有气相合成法、氧化还原法及液相剥离法等。其中,液相剥离法被认为是高性能石墨烯规模化制备的重要方法之一,但目前制备效率和产率仍较低。文献以液相剥离法制备石墨烯的基础上,创新性地提出用石墨衍生物作为分散剂,采用高速水相剪切法来解决该过程效率低及规模制备难以放大等问题,建成了年产1t的中试生产线,所得产品理化性能良好。经生产线验证,该工艺绿色环保,以水为溶剂,在常压下进行,不加表面活性剂等有机成分,对环境无害;成本较低,石墨烯成本在500元/kg以内;产品主要是剥离法制得,缺陷少、层数低,多在7层以内,片直径3~5μm;因未加表面活性剂,产品无污染,纯度高,导电率接近50S/km,达到国际领先水平。
结论与展望:
石墨烯被认为会对未来产业发展产生“颠覆性”影响,实现石墨烯的高性能低成本且稳定性高的规模化制备是其应用的前提和保障,更是当前学界
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