记者从中国科学技术大学获悉，该校工程科学学院热科学和能源工程系夏维东教授研究团队与合作者合作，提出“利用磁分散电弧产生大面积均匀热等离子体合成石墨烯”的新方法，突破了热等离子体工艺或高能耗、或产品均匀性低和生产稳定性不足的技术瓶颈，有望实现大规模连续生产。该研究成果日前发表在《碳》杂志上。
石墨烯被认为是一种未来革命性的功能/结构材料，在能源环境、生物医疗、电子器件、化工和航空航天等多方面具有重要的应用。采用射频感应加热和微波加热等离子体制备石墨烯能耗高，难以工业化应用。热等离子体热解碳氢化合物合成石墨烯，由于等离子体电导率随着温度增加迅速上升，导致电弧自动收缩到很小的范围，对于合成石墨烯要求的毫秒级反应时间，难以实现均匀加热，产品均匀性差，能耗高。
采用课题组研制的磁分散电弧产生大面积均匀等离子体的技术，解决了等离子体对物料快速均匀加热问题。所制备的石墨烯平面尺寸50-300nm，层数2-5层，表现出良好的晶体结构和超大的比表面积，产品均匀性好；制备方法及设备简单，一步合成，无需还原，且无需基底、催化剂、溶液或酸，收率高、能耗低、成本低，具备实现低成本大规模连续生产的前景。
该研究工作探究了等离子参数、原料气体组成与纳米石墨烯形态、层数及缺陷之间的关系，同时揭示了产生高纯度石墨烯需要工艺条件。结合等离子体反应器流场温度场的数值模拟和化学反应动力学计算，提出石墨烯可能的形成机理，为产品生产控制提供了理论指导。
科普：石墨烯的制备方法
主要的就是下面几种了
1.机械剥离法优点：制备成本非常低（几乎可忽略），易于学习，且此法得到的石墨烯质量非常好好，缺陷少，性能优异缺点：得到的石墨烯尺寸很小，一般在10-100um之间，而且完全不可能大规模制备
2.SiC外延生长优点：能较大尺寸生长（报道的有4寸大小的），且得到的石墨烯性能优异缺点：原料成本较高，设备成本也很高，生长温度很高（1400°），一般设备达不到，而且也很难生长太大尺寸的石墨烯
3.氧化石墨还原法优点：方法较简单，原料成本不高，基本没有设备成本，且易于规模制备缺点：此法得到的石墨烯缺陷非常多，电学、力学性能都较差
4.CVD，化学气相沉积法优点：单次生长尺寸可以很大（将近20寸），有可能规模化生产，且生长得到的石墨烯性能很好缺陷少缺点：转移是难题，而且生长出来的一般都是多晶
文章来源： 中国科学技术大学，知乎
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