石墨烯粉体的工程化与应用实践 | “大咖开讲——石墨烯的那点事儿”线上主题活动系列五

8月3日下午3点,中国科学院山西煤炭化学研究所副研究员、709课题组长陈成猛博士应邀做客中国石墨烯产业技术创新战略联盟线上主题活动。陈博士主要分享了两部分内容:第一部分是石墨烯粉体制备的工程化难题;第二部分是应用方面的探索。

8月3日下午3点,中国科学院山西煤炭化学研究所副研究员、709课题组长陈成猛博士应邀做客中国石墨烯产业技术创新战略联盟线上主题活动。

陈博士主要分享了两部分内容:第一部分是石墨烯粉体制备的工程化难题;第二部分是应用方面的探索。

由于前几期的专家已经对石墨烯的主要制备方法做了详细的讲解,此次陈博士在石墨烯粉体制备的工程化难题部分,主要结合煤化所的研发实践,对氧化还原法批量化制备石墨烯做了探讨。

陈博士从工程的角度,将其定义为化工的单元操作和粉体工程。在过程上,其主体工艺流程分为原材料预处理、氧化石墨合成、分离纯化、干燥制粉、膨胀剥离、官能化调控、质量检验、产品包装等单元,各个单元环环紧扣,对最终产品的性能都有影响。而且每一个单元采用何种工艺、运用何种装备,所得结果也会有很大不同。

陈博士列出了氧化还原法制备石墨烯过程中的主要影响因素,并对原材料、操作工艺及参数等因素做了详细分析,以实例加以说明。并对各个单元的工艺要点做了总结。

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总结来看,陈博士认为,在未来氧化还原法制石墨烯粉体工程的发展趋势是:节能减排,批次稳定及面向特定应用的可控可调。当然,国内批量化粉体制备方面发展很迅速。生产成本也在大幅下降,制备已不是瓶颈。

说到石墨烯,不得不提的就是应用方面的探索。在如何用好石墨烯方面,陈博士讲到:基于当前的规模化制备,面向终端用户实际需求,对石墨烯进行二次开发;解决分散、组装、成型等关键共性技术,实现石墨烯材料的复合化、成型化和功能化。这是石墨烯粉体商业化发展的必由之路。

石墨烯粉体的工程化与应用实践 | “大咖开讲——石墨烯的那点事儿”线上主题活动系列五

石墨烯粉体应用前景非常广阔,从2004年到2014年,这十年是科学界的石墨烯应用发散期,即石墨烯被认为是接近万能的。陈博士将下一个十年,即2015年到2025年,形象地定义为石墨烯产业界的应用集中期,即多数应用被逐步证明不可行,或从技术上,或从经济上,大家会开始做减法,凝聚共识。陈博士还通过详细的理论说明,分析了石墨烯在超级电容器、复合材料等方面的应用前景,并对石墨烯粉体应用做了归纳。

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其中作为功能填料,陈博士认为机会还是很大的,但性价比的提升是共性问题。当然,这要靠前面的石墨烯粉体工程化来解决。

在问答环节,陈博士对如何避免粉体回叠为石墨、分散剂的添加、干燥、热还原等技术问题,以及石墨烯在耐磨和气密性方面的改良、在复合材料、超级电容、锂电、导电聚合物等领域的应用等商业化运用问题做了耐心解答。

本文来自中国石墨烯产业技术创新战略联盟,本文观点不代表石墨烯网立场,转载请联系原作者。

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