闪蒸

本研究提出了一种基于氮诱导策略的高浓度硫掺杂石墨烯阴极材料，采用闪蒸焦耳热冲击法（FJH），利用瞬时高温脉冲（~3000 K，持续约1秒）快速热解氧化石墨烯与尿素/噻吩复合物，在石墨烯中同时引入氮和硫异质原子。 该方法能有效实现原子的瞬间掺杂并修复因硫原子引起的晶格畸变。

该综述系统阐述了闪蒸焦耳加热技术这一通过超高功率电脉冲实现材料瞬时极端加热的新方法。文章指出，该技术能将各类碳基废弃物高效转化为石墨烯等先进材料，并广泛应用于金属回收、电池再生、环境修复及清洁能源生产等多个前沿领域。尽管在反应机理研究与规模化工艺方面仍存在挑战，但该技术凭借其高效、低碳、快速的特性，已成为推动材料制造向可持续与智能化转型的关键平台之一。

近日，清华大学环境学院邓兵、刘建国团队合作提出一种绿色、高效的两步式闪速焦耳加热（Flash Joule Heating）技术，可在数秒内将沼渣转化为高质量石墨烯复合材料。整个过程无需溶剂、无需复杂预处理，可直接在沼气工程现场部署，实现废物的“就地升级”。

塑料碳的高值化转化：在回收金属的同时，原本作为废弃物的PVC塑料中的碳被成功升级回收为高价值的石墨烯材料。表征结果表明，在电热过程中，正极材料中的过渡金属（如Co、Ni）有效催化了PVC碳的石墨化进程，生成了结构有序的闪蒸石墨烯。相比之下，单独热解PVC只能得到无序碳。该石墨烯副产物具有优异的电催化性能，为整个回收流程创造了新的价值增长点。

本研究提出了一种基于闪蒸焦耳加热的生物质石墨烯可持续制备策略，通过调控电压与时间参数，成功从玉米秸秆中制备出结构完整、层间距适宜的高质量乱层石墨烯。该石墨烯在水泥基体中通过填充微孔隙、促进C-S-H凝胶形成、桥接微裂纹等机制，显著提升了复合材料的力学性能与微观结构致密性。

该图展示了从甘蔗渣原料到最终产品的完整串联工艺路线。主要包括两个核心步骤：首先，生物质在GVL/CoCl₂催化体系中进行水热反应，生产糠醛并得到结构优化的固体残渣；随后，该残渣经过闪蒸焦耳加热处理，被快速转化为石墨烯。该示意图清晰体现了工艺的集成性与“零废弃”目标，即将水热残渣作为有价值的前体进行升级利用，实现了生物质全组分的价值链延伸。

该工作不仅为生物质资源的高值化利用提供了新思路，也为绿色、低成本石墨烯的可持续制备奠定了技术基础。未来可探索微藻种类调控、反应器放大优化以及与功能材料的复合应用，进一步提升其在实际器件中的性能与适用性。