【第一參賽人/留學人員】于慶凱
【留學國家】美國
【技術領域】新材料
【參賽屆次】第7屆
【所獲獎項】二等獎
【項目簡介】
石墨烯是已知的最薄、最堅硬的納米材料，它幾乎完全透明，質輕且具有良好的柔韌性和超強的導電、導熱性，在微電子、光電子和新材料等高技術軍事領域有巨大的應用潛能。現有的石墨烯規模化制備方法主要有氧化還原法和化學氣相沉積法，氧化還原法需要將石墨烯先氧化，破壞了石墨烯的結構，后期還原也不能很好的改善，犧牲了石墨烯的優異性能；常規化學氣相沉積法只能在催化劑表面長一層石墨烯，產量極低，雖然質量很高，但是沒辦法大量制備獲得粉體。要真正實現石墨烯這一未來理想材料的大規模高性能工商業應用，新的能更好地兼顧石墨烯產量和結晶質量的制備方法和思路目前依然有待進一步開發和研究應用。本項目將天然氣（主要是甲烷）通過曝氣裝置通入裝有液態金屬催化劑（熔融狀態的銅）的容器底部，隨后甲烷氣體以小氣泡的形式上浮，在上浮過程中裂解生成氫氣和固態的石墨烯，在氣流的作用下氫氣和石墨烯進入收集裝置進行分離。基于該技術方法，既能獲得大量石墨烯粉體，又能兼顧石墨烯的高質量。另外本方法還有以下優點：原料來源廣泛，可以使用管道天然氣做為原料；反應過程簡單并且綠色環保，沒有使用有毒有害的原料，也無有毒有害的產物生成；所有的反應產物都能收集利用，甲烷中的碳以石墨烯的形式收集，因此沒有溫室氣體二氧化碳的排放，真正實現了零排放；催化劑為液態的金屬，不存在催化劑失活的問題，利于大規模長時間的連續生產。
【展開】
【收起】