Application note A103-CM99
高質(zhì)量石墨烯生產(chǎn)研究
| 石墨烯-原子尺度的碳基材料-一種人們寄予厚望的材料。近幾年科學(xué)界對于這種輕質(zhì)、透明、柔韌和導(dǎo)電的單層石墨的關(guān)注大大增加，并且預(yù)見到在電子、催化和儲能領(lǐng)域的許多應(yīng)用。 |
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主要障礙之一是如何將生產(chǎn)擴(kuò)大到工業(yè)水平。換言之，如何以足夠低的價格制造大量優(yōu)質(zhì)的石墨烯。
西班牙科爾多瓦大學(xué)通過使用大氣壓等離子體技術(shù)研究大規(guī)模生產(chǎn)高質(zhì)量石墨烯。這所大學(xué)是Iberfluid Instruments S.A.的客戶-西班牙Bronkhorst的經(jīng)銷商-在他們的研究中使用了Bronkhorst的設(shè)備。 |
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應(yīng)用要求
科爾多瓦大學(xué)通過特殊的微波等離子體炬，以乙醇為碳源，以氬氣為載氣，研究生產(chǎn)高質(zhì)量的石墨烯粉末。在該裝置中，乙醇必須以受控的方式蒸發(fā)，從而產(chǎn)生準(zhǔn)確和穩(wěn)定的乙醇蒸汽流。該系統(tǒng)應(yīng)該能夠有效運(yùn)行乙醇量，并且應(yīng)該能夠輕松地?cái)U(kuò)大規(guī)模。 |
重要議題
- CEM取代了起泡器，具有更好的性能、穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性
- 可擴(kuò)展性
- 有效使用化合物
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工藝方案
Bronkhorst受控蒸發(fā)混合系統(tǒng)（CEM）用于產(chǎn)生受控的乙醇蒸汽流，其進(jìn)入等離子體，在大氣壓下將其轉(zhuǎn)化為石墨烯粉末。以氬氣作為乙醇蒸汽流的載氣。作為該蒸汽流量控制系統(tǒng)的一部分，熱質(zhì)量流量控制器（MFC-EL-FLOW Select系列）控制氬氣流量，液體質(zhì)量流量控制器（MFC-mini CORI-FLOW系列）控制乙醇流量。這些裝置與溫控混合/蒸發(fā)儀器CEM連接，產(chǎn)生蒸汽/氣體混合物。
Iberfluid Instruments S.A.將CEM系統(tǒng)的組件集成到內(nèi)部設(shè)計(jì)的單面板中。進(jìn)去液體質(zhì)量流量控制器之前，液體乙醇存在于用氦氣加壓的小容器中。用于石英窗玻璃反應(yīng)器內(nèi)石墨烯粉末生產(chǎn)的常壓微波等離子體技術(shù)使用TIAGO火炬作為等離子體發(fā)生器和SAIREM微波發(fā)生器。
使用1000 ml/min的典型氬氣流（純度99.999 %），因?yàn)樵摯髮W(xué)的早期研究表明該流量有利于乙醇分解形成固體碳。選擇2 g/h的乙醇流-對應(yīng)于蒸汽/氣體混合物中的2 vol%乙醇-因?yàn)檩^高的濃度將導(dǎo)致火焰熄滅。
通過該設(shè)備所得石墨烯的質(zhì)量與傳統(tǒng)化學(xué)氣相沉積（CVD）或新石墨剝離技術(shù)生產(chǎn)的石墨烯相當(dāng)。然而，通過串聯(lián)連接多個設(shè)置，可以相當(dāng)容易地進(jìn)行當(dāng)前基于等離子體技術(shù)的擴(kuò)大。基于CEM的蒸發(fā)系統(tǒng)可以取代傳統(tǒng)的起泡器，具有更好的性能、穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性，且更勝前者。
該大學(xué)聲稱他們使用的技術(shù)是環(huán)保的，因?yàn)椴恍枰饘俅呋瘎﹣砑せ钍┥L過程。此外，如果從農(nóng)業(yè)過程的發(fā)酵中獲得乙醇，則可以將其視為“清潔和綠色”碳源。 |
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