地区：上海市 宝山区
关键词：中国石油大学(北京)1
成果类型：其它
成果领域：生物与新医药
成果编号：A2021061000002581
成果描述：
| 作为世界上超薄的二维材料，石墨烯具有一系列独特的电学、光学、力学、热学等性质，在电子器件、能源、生物、涂料等诸多领域将产生革命性的影响，并展现出重大的科学研究价值和现实应用意义。有关石墨烯研究的论文和专利数量呈现出指数性增长的态势，但工业化应用的公开报道仍然非常少。高质量石墨烯的批量制备，是实现石墨烯工业应用价值的必经之路，不过现阶段仍然存在许多亟待解决的关键问题：高品质石墨烯的低成本、批量制备；石墨烯制备过程的绿色化；石墨烯产品特性的精确控制。因此，石墨烯制备和工业化应用的现实状况迫切需要课题组开发出一种高质量石墨烯低成本、清洁、可控、批量制备的新技术。该研究团队在国家“青年千人计划”项目支持下，成功地开展了“超临界二氧化碳（CO2）流体快速膨胀法绿色制备石墨烯粉体新技术”成套工业化工艺和装备技术的研发。该技术通过增设流体剪切辅助装置，强化了超临界CO2分子在石墨片层间的扩散、插层和剥离效果，实现了超临界CO2对石墨片层的高效分离；采用快速膨胀高压阀门，对剥离后的石墨烯粉体进行快速膨胀，有效地解决石墨片层二次聚集的问题；开发了气体快速膨胀和物料回收系统，避免了快速膨胀带来的粉尘污染，确保物料和剥离介质的高效回收；开发了带反吹自清理过滤系统和气体回收储存系统，大大地提高了剥离气体回收速度及回收率（＞99%），同时增设CO2冷却、循环利用装置，进一步降低了生产成本；整个过程不会对环境造成任何污染，真正实现了低成本、绿色化、大批量制备高质量石墨烯粉体。迄今，该技术取得自主技术18项，其中，授权发明专利4件，发表SCI论文12篇，并且建成了百吨/年石墨烯粉体工业化装置生产线。工业化运行的数据表明，该技术投资低、工况稳且易于控制，整个生产过程不会对环境造成任何污染。基于该技术得到的石墨烯粉体转化率高，基本实现了石墨片层100%的分离，石墨烯层数：1～10层（95%），10～25层（5%），同时还具有片层尺寸可控（1～20微米）、晶型结构完整和导电率高（＞105S/m）等一系列优异特性。该石墨烯粉体产品已成功应用于石墨烯/碳纳米管锂离子电池复合导电浆料、石墨烯/碳纳米管复合屏蔽材料和石墨烯纤维纺织品等领域，展现出良好的社会效益和经济效益，推广应用前景广阔。 |
