【摘要】 闪蒸石墨烯通过焦耳热闪蒸技术实现毫秒级宏量制备，原料覆盖轮胎橡胶、秸秆等固体废弃物。产品具备高纯度（1-2层）、低缺陷（ID/IG≈0.2）及优异结晶度，符合国家团体标准。支持氮/铁/锰等元素掺杂定制，适用于催化、储能、污染物降解等领域。提供原材料定制与技术服务合作，助力科研与产业化应用。

石墨烯因自身优良的电学性能、力学性能、热性能、光学性能而被称为“改变21世纪的神奇材料”。闪蒸石墨烯是利用焦耳热闪蒸技术在极短时间（毫秒级）内宏量制备的一种高纯度新型石墨烯材料，其原料来源广泛，如煤沥青、石油焦、秸秆、木屑、轮胎橡胶等固体废弃物，且制备成本显著低于商业石墨烯。焦耳热闪蒸技术利用样品本身电阻原位瞬间快速升温至3000K以上，有利于原位探究材料在极端热冲击下的组成结构变化，有望成为纳米材料合成的“杀手锏”技术。一经问世，引起了学者们的广泛关注，近3年已有多篇闪蒸石墨烯的论文发表于顶级刊物，如Nature (2020), Nature Communications (2021, 2022, 2024), Science Advances (2022), Advanced Materials (2023)。

 

当前利用自主研发的焦耳闪蒸设备，已成功制备了数十种不同来源的闪蒸石墨烯，如秸秆基石墨烯、轮胎橡胶石墨烯、咖啡渣基石墨烯等。此外，还可以提供个性化制定服务，包括原材料制定、反应条件制定、金属/非金属元素掺杂制定等，旨为不同类型的科研需求（如催化、降解、储能）提供全方位技术服务与合作。以下为部分产品介绍：

 

一、以轮胎橡胶为原料制备的闪蒸石墨烯

1.拉曼光谱表征

图1 轮胎橡胶闪蒸石墨烯拉曼光谱图

 

图1显示闪蒸石墨烯的Raman光谱有三个典型特征峰，分别是D峰、G峰和2D峰。2D峰是双声子共振二阶拉曼峰，用于表征石墨烯样品中碳原子的层间堆垛方式，闪蒸石墨烯I2D/IG比值为0.72左右，根据T/CSTM 00166.1-2020团体标准中关于AB堆垛石墨烯的层数判断，可知闪蒸石墨烯层数为1⁓2层。闪蒸石墨烯ID/IG比值为0.2左右，远小于以还原氧化等方法生产的石墨烯。

 

2.XRD表征

图2 闪蒸石墨烯的XRD图谱

闪蒸石墨烯的XRD图谱显示了明显的石墨（002）晶面衍射峰（2θ=26.28°），表明闪蒸石墨烯石墨化程度高、结晶度好。一般来说，商用氧化石墨烯会由于石墨氧化不完全而在42.5°产生衍射峰，相比之下，闪蒸石墨烯杂峰更少。

 

3.TEM表征

图3闪蒸石墨烯片层结构

通过TEM图像可以观察到片状的闪蒸石墨烯结构（图3）。

以上结果表明，闪蒸石墨烯符合T/CSTM 00003-2019团体标准要求，可作商业石墨烯替代品。

 

二、功能化闪蒸石墨烯

将碳源与不同的试剂进行均匀混合，可以得到功能化闪蒸石墨烯，以满足不同的应用需求（图4）。目前，我们可以提供的功能化闪蒸石墨烯包括：氮掺杂闪蒸石墨烯、锰掺杂闪蒸石墨烯、铁掺杂闪蒸石墨烯，这些石墨烯在吸附、降解、催化等环境修复方面表现出优异的性能（图5）。除此之外，硫、磷、氧、钼、钴、镍等单原子或多原子掺杂也可以进行个性化制定。

图4 杂原子掺杂闪蒸石墨烯示意图

图5 生物炭、闪蒸石墨烯、氮掺杂闪蒸石墨烯对染料污染物甲基橙的吸附性能比较

 

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