本文開(kāi)發(fā)了一種新工藝，可以從任何固體碳資源(尤其是生物質(zhì)資源)大量生產(chǎn)出低成本石墨烯材料。通過(guò)分子裂解與焊接(MCW)方法，可從固體碳資源中制備了多層石墨烯材料。MCW技術(shù)是一個(gè)分為兩個(gè)階段的單步過(guò)程，通過(guò)對(duì)固體碳材料的催化熱處理，首次制備出石墨烯包覆的核殼納米粒子。然后，在第二階段，通過(guò)“裂解分子”打開(kāi)這些核-殼結(jié)構(gòu)，在選定的焊接試劑氣體的加熱溫度下，開(kāi)裂的石墨烯殼進(jìn)行自焊和重建，形成高質(zhì)量的多層石墨烯材料。這種新型石墨烯材料具有超疏水性，可用于過(guò)濾石油工業(yè)原油乳液中的水。
Fig. 1由石墨烯包裹的核-殼納米顆粒形成石墨烯基材料。(a)石墨烯包裹的金屬納米顆粒；(b)破碎的核殼納米顆粒；(c)石墨烯片。
Fig. 2 (a)碳封裝的核-殼納米粒子的裂解方案和(b)裂解的石墨烯殼的剝離和重構(gòu)方案。
Fig. 3 在氬氣1000℃下催化熱分解鐵-木質(zhì)素前驅(qū)體的(a,b) SEM和(c,d) HRTEM圖。
Fig. 4 由Fe-木質(zhì)素前驅(qū)體形成的α-鐵核/γ-鐵/鈣鐵礦(Fe
3C)/多層石墨烯殼納米粒子的圖解，以及從鐵核上裂開(kāi)和剝離石墨烯殼的策略。
Fig. 5在1000℃不同氣氛下催解裂化石墨烯包裹的金屬納米顆粒的HRTEM圖：(a) Ar，(b) H
2，(c) CO
2和(d) CH
4。
Fig. 6 多層石墨烯單元間不同類(lèi)型的焊接模式方案和不同產(chǎn)品的SEM和TEM圖：(a,b)多層石墨烯鏈；(c,d)多層石墨烯納米片；(e,f)蓬松石墨烯以及(g,h)焊接的多層石墨烯基材料(扁平的片狀或彎曲的殼狀)
Fig. 7 原油/水乳狀液的分離系統(tǒng)和工藝。(a)除水和原油；(b)原油/水乳狀液；(c)過(guò)濾；(d)分離。
相關(guān)研究成果于2019年由密西西比州立大學(xué)Jilei Zhang課題組，發(fā)表在J. Mater. Chem. A (DOI: 10.1039/c9ta01332f )上。原文：Mass production of graphene materials from solid carbon sources using a molecular cracking and welding method
