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高質量石墨烯生產研究

石墨烯-原子尺度的碳基材料-一種人們寄予厚望的材料。近幾年科學界對于這種輕質、透明、柔韌和導電的單層石墨的關注大大增加,并且預見到在電子、催化和儲能領域的許多應用。

主要障礙之一是如何將生產擴大到工業水平。換言之,如何以足夠低的價格制造大量優質的石墨烯。

西班牙科爾多瓦大學通過使用大氣壓等離子體技術研究大規模生產高質量石墨烯。這所大學是Iberfluid Instruments S.A.的客戶-西班牙Bronkhorst的經銷商-在他們的研究中使用了Bronkhorst的設備。


應用要求


科爾多瓦大學通過特殊的微波等離子體炬,以乙醇為碳源,以氬氣為載氣,研究生產高質量的石墨烯粉末。在該裝置中,乙醇必須以受控的方式蒸發,從而產生準確和穩定的乙醇蒸汽流。該系統應該能夠有效運行乙醇量,并且應該能夠輕松地擴大規模。


重要議題

  • CEM取代了起泡器,具有更好的性能、穩定性和準確性
  • 可擴展性
  • 有效使用化合物


工藝流程


Bronkhorst受控蒸發混合系統(CEM)用于產生受控的乙醇蒸汽流,其進入等離子體,在大氣壓下將其轉化為石墨烯粉末。以氬氣作為乙醇蒸汽流的載氣。作為該蒸汽流量控制系統的一部分,熱質量流量控制器(MFC-EL-FLOW Select系列)控制氬氣流量,液體質量流量控制器(MFC-mini CORI-FLOW系列)控制乙醇流量。這些裝置與溫控混合/蒸發儀器CEM連接,產生蒸汽/氣體混合物。

Iberfluid Instruments S.A.將CEM系統的組件集成到內部設計的單面板中。進去液體質量流量控制器之前,液體乙醇存在于用氦氣加壓的小容器中。用于石英窗玻璃反應器內石墨烯粉末生產的常壓微波等離子體技術使用TIAGO火炬作為等離子體發生器和SAIREM微波發生器。

流程圖

使用1000 ml/min的典型氬氣流(純度99.999 %),因為該大學的早期研究表明該流量有利于乙醇分解形成固體碳。選擇2 g/h的乙醇流-對應于蒸汽/氣體混合物中的2 vol%乙醇-因為較高的濃度將導致火焰熄滅。

通過該設備所得石墨烯的質量與傳統化學氣相沉積(CVD)或新石墨剝離技術生產的石墨烯相當。然而,通過串聯連接多個設置,可以相當容易地進行當前基于等離子體技術的擴大?;?a href="../../products/vapour/index.html">CEM的蒸發系統可以取代傳統的起泡器,具有更好的性能、穩定性和準確性,且更勝前者。

該大學聲稱他們使用的技術是環保的,因為不需要金屬催化劑來激活石墨烯生長過程。此外,如果從農業過程的發酵中獲得乙醇,則可以將其視為“清潔和綠色”碳源。


研究步驟


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02-09-2019
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