石墨(mo)烯(xi)（Graphene）具(ju)有優異的(de)(de)光學、電(dian)學、力學特性，被認為是一種未來(lai)革命性的(de)(de)功能(neng)/結構材(cai)料，在(zai)能(neng)源環境、生(sheng)物醫(yi)療、電(dian)子(zi)器件(jian)、化(hua)工(gong)和(he)(he)航空航天等(deng)多方面具(ju)有重(zhong)要的(de)(de)應(ying)用。采(cai)(cai)用射頻感應(ying)加熱和(he)(he)微(wei)波加熱等(deng)離子(zi)體制(zhi)備(bei)石墨(mo)烯(xi)能(neng)耗高，難以(yi)工(gong)業化(hua)應(ying)用。熱等(deng)離子(zi)體熱解(jie)碳氫化(hua)合(he)物合(he)成(cheng)石墨(mo)烯(xi)，由于等(deng)離子(zi)體電(dian)導率隨著溫度增加迅(xun)速(su)上(shang)升，導致(zhi)電(dian)弧自動收(shou)縮(suo)到很小的(de)(de)范圍(wei)，對于合(he)成(cheng)石墨(mo)烯(xi)要求的(de)(de)毫秒級反應(ying)時間，難以(yi)實現均(jun)勻(yun)加熱，產(chan)品均(jun)勻(yun)性差，能(neng)耗高。采(cai)(cai)用課題組(zu)研制(zhi)的(de)(de)磁分散電(dian)弧產(chan)生(sheng)大(da)(da)面積(ji)均(jun)勻(yun)等(deng)離子(zi)體的(de)(de)技術，解(jie)決(jue)了等(deng)離子(zi)體對物料快速(su)均(jun)勻(yun)加熱問題。所制(zhi)備(bei)的(de)(de)石墨(mo)烯(xi)平面尺寸50-300nm，層數2-5層，表(biao)現出良好的(de)(de)晶體結構和(he)(he)超大(da)(da)的(de)(de)比表(biao)面積(ji)，產(chan)品均(jun)勻(yun)性好；制(zhi)備(bei)方法及設備(bei)簡單，一步(bu)合(he)成(cheng)，無需還原，且(qie)無需基底、催化(hua)劑、溶液或酸，收(shou)率高約（~14%），能(neng)耗低約~0.4kW·h/g，成(cheng)本(ben)(ben)低，具(ju)備(bei)實現低成(cheng)本(ben)(ben)大(da)(da)規(gui)模連續生(sheng)產(chan)的(de)(de)前景。

不(bu)同模式電弧(hu)CCD圖像與石墨烯(xi)樣品檢(jian)測(ce)結果

研(yan)究工作探究了等離(li)子參(can)數、原料氣(qi)體組(zu)成(cheng)(cheng)與納米石(shi)(shi)(shi)墨(mo)烯(xi)(xi)形(xing)態、層(ceng)數及缺陷之間的關系，同時揭示了產生高(gao)純度石(shi)(shi)(shi)墨(mo)烯(xi)(xi)需要工藝條件。結合等離(li)子體反應器流場溫度場的數值模擬(ni)和化(hua)學反應動力(li)學計算(suan)，提出石(shi)(shi)(shi)墨(mo)烯(xi)(xi)可能的形(xing)成(cheng)(cheng)機理(li)：低碰(peng)撞頻率的成(cheng)(cheng)核前(qian)驅體有利于形(xing)成(cheng)(cheng)片層(ceng)（sheet-like）核心，并在富氫和高(gao)溫的等離(li)子體環境中保持(chi)平面生長。石(shi)(shi)(shi)墨(mo)烯(xi)(xi)形(xing)成(cheng)(cheng)機理(li)的闡明，為(wei)產品生產控(kong)制提供(gong)了理(li)論指導。

團隊王城特(te)聘(pin)(pin)副(fu)研究員和博(bo)士生陳仙輝分別為兩(liang)篇論文(wen)的(de)第一(yi)作(zuo)者，夏(xia)維東(dong)教授為兩(liang)篇論文(wen)的(de)通訊作(zuo)者，王城特(te)聘(pin)(pin)副(fu)研究員和葉(xie)桃(tao)紅副(fu)教授分別為兩(liang)篇論文(wen)共同(tong)通訊作(zuo)者。本項(xiang)目獲(huo)得國家自然(ran)科(ke)學(xue)(xue)基金(jin)委和中國科(ke)學(xue)(xue)院儀器專項(xiang)基金(jin)的(de)資助。

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