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把“黑色黄金”石墨烯变成“白菜价”
中国钛白粉网 时间:2018年01月30日 01点21分 信息来源:www.chinatio2.net

【中国钛白粉网讯】唐永亮说“用不了多久,石墨烯将广泛进入我们的生活,改变这个世界”。
“把甲烷导入熔融的铜液中形成气泡,甲烷在气泡表面分解为碳原子,碳原子在气泡表面组装为石墨烯,而后随气泡到达熔融铜表面,并飞到收集器中。随着气泡不断产生,高质量的石墨烯便会不断生长出来。”
没错,从现在起,制备石墨烯就是这么简单:从装置的一端通入常见且廉价的天然气,在装置的另一端就会源源不断地产生出高质量的“黑色黄金”石墨烯。这就是由于庆凯教授提出的制备石墨烯的新设想,电子科技大学基础与前沿研究院2013级博士生唐永亮实现了该设想。
近日,唐永亮、于庆凯教授和祖小涛教授在材料与化学科学领域顶级期刊《材料化学》上发表论文,对这一方法进行了系统的阐述。期刊审稿人认为,“该工作填补了传统化学气相沉积法(CVD法)和氧化还原法之间的空白,对石墨烯的实际应用将起到极大地推进作用,并且有望进一步地应用于其他高质量二维材料的大量制备。”换句话说,这个新方法不仅能使石墨烯变成“白菜价”,还将为更多二维材料的大规模生产开辟新途径。
于庆凯是石墨烯生长领域的开拓者之一,最早提出并实践了在铜表面用气相沉积法生长石墨烯,在镍箔上生长石墨烯的工作也被广泛应用。而且,当时于庆凯那里有开展液态金属相关的成套实验设备。在实验室里,唐永亮通过这种方法,用十分简单的小型装置,一小时就可以生产出9克石墨烯。如果实现了产业化,用大型装置进行生产,产出还会更大。毫无疑问,它为石墨烯的广泛应用突破了一道瓶颈。
传统制备方法难以两全
自石墨烯发现以来,人们不断研究发现它在电学、热学、力学等方面的各种神奇性质以及巨大应用前景,并尝试用各种方法制备生产。但目前流行的制备方法各有优劣,难以两全:气相沉积法质量好而产量低,氧化还原法产量很高但质量差。
于庆凯教授和唐永亮博士在开始研究时就确立目标,要找到一种既能保证产量又能保证质量的方法。他认为,现在常用的大规模制备石墨烯的氧化还原法,会对石墨烯的“晶格”造成严重损坏,极大地影响石墨烯成品的质量。因此,从一开始他就舍弃了“氧化还原法”这个研究路径。
那么,气相沉积法如何突破呢?唐永亮说,这种方法的原理是通过高温含碳气体分解形成碳原子沉积在金属基体表面形成石墨烯,质量很不错,但是生成的第一层石墨烯会阻碍金属对反应过程的催化作用,因而产量很低。问题的关键就在于怎么让催化金属和含碳气体进行充分、持续的接触。
于庆凯教授首先想到用液态金属代替“气相沉积法”中的固态金属。2015年,他与电子科技大学祖小涛教授开展合作,祖小涛教授派唐永亮赴美具体完成此项工作。
巨大创新来自小小改动
在美国,唐永亮深入钻研,一干就是一年半。在于庆凯的指导下,

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