重磅：新技术利用大豆甚至地沟油制备石墨烯！

导读

石墨烯的制备，是影响其工业化和商用的关键因素。最近，澳大利亚科学家成功研发一种新制备方法，利用大豆作为原料生产出石墨烯，同样该方法也可将地沟油转化为石墨烯，既低成本、又环保。

石墨烯

石墨烯是一层六角形蜂巢结构组成的碳原子薄片，它具有多种优异特性例如「高强度」、「超轻薄」、「不透水」、「导电导热性能好」、「柔韧性好」。

它可以应用的领域十分广泛，包括「电子和半导体器件」、「柔性设备」、「光学设备」、「复合材料」、「油漆和涂层」、「传感器」、「计量设备」、「能量存储」、「通信设备」等等。

（图片来源于：维基百科）

制备方法

但是，正如我之前在《重磅：新专利技术用“爆炸法”高产量制备石墨烯》一文中所述，影响石墨烯大规模生产和工业应用的主要障碍就是制备方法。

目前的制备方法，通常需要「高温」、「催化剂」、「真空」、「爆炸性气体」等严苛的生产条件，具有「技术不稳定」、「成本高」、「生产周期长」、「品质低」、「危险性高」等种种缺点。

新方法

CSIRO科学家Dong Han Seo拿着一片石墨烯薄膜

(图片来源于：CSIRO)

然而，现在澳大利亚联邦科学与工业研究组织（CSIRO）开发一种使用“大豆”制造石墨烯的新方法，有效的解决了上述问题。

大豆，是一种非常常见和广泛种植的农作物，其成本低廉，产量大。另外，这种制备方法也无需独特的气体或者复杂的制造技术。所以，它有利于快速、低成本地生产石墨烯。

对于这种制造工艺的有点，CSIRO的科学家 Zhao Jun Han 博士，这篇论文的合著者的评论如下：

“这种环境空气工艺对于石墨烯制造来说，快速、简单、安全、规模可扩展、具有集成友好性。这项技术旨在减少石墨烯的生产成本，提高其在新领域的应用。”

GraphAir 技术

(图片来源于：CSIRO)

他们定制的这项技术称为“GraphAir”，该技术无需使用爆炸性的压缩气体，例如甲烷和氢气。相反，CSIRO 的研究人员使用了一种纯天然产品（大豆油）生产石墨烯薄膜。相比于之前的标准化学汽相淀积法（CVD），它无需真空工艺或者长时间的高温处理。

GraphAir技术，使用了相对廉价的多晶镍(Ni)片作为催化剂，生产石墨烯。石墨烯生产过程，在密闭的石英管中进行，当将大豆油的温度加热到800摄氏，差不多26分钟，它会分解为合成石墨烯所需要的各种碳元素。然后，温度在保持三分钟，确保在Ni基片上碳元素的适当分解。

通过限制石英管中的空气流动，生产出来的碳不会进一步转变为二氧化碳或者其他气体。通过严格保持施加的温度和冷却率，这项工艺可以生产出高质量的石墨烯薄膜。

CSIRO的科学家 Dong Han Seo 博士说：

“相比于传统的制备方法，我们的GraphAir 技术能够生产出良好且可转化的石墨烯属性。”

地沟油转化为石墨烯

同时，CSIRO的新制造方法，也可以利用其他类型的有机油，甚至是厨房烹饪煎炒后废弃的油（地沟油），将它转化为石墨烯薄膜。

对此，Seo 博士说法如下：

“我们可以回收利用废物油（地沟油），这些油通常会被废弃，但是我们将它转化为有用的产品。”

合作

为了能够将这项技术尽快商用，CSIRO 目前正在寻找工业合作伙伴，共同开发石墨烯的新用途。

参考资料

【1】http://www.csiro.au/en/News/News-releases/2017/CSIRO-makes-high-quality-graphene-with-soybeans

【2】http://www.nature.com/articles/ncomms14217

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