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日本開發(fā)出石墨烯量產(chǎn)技術(shù)，利用超臨界流體剝離石墨烯層

作者：中國科學(xué)院成都有機(jī)化學(xué)有限公司來源：http://m.sikpqwc.cn 日期：2013-01-21 09:51:34

日本東北大學(xué)多元物質(zhì)科學(xué)研究所與昭和電工宣布，雙方共同開發(fā)出了量產(chǎn)優(yōu)質(zhì)石墨烯片的技術(shù)。這意味著在利用石墨烯作為汽車的電池材料及輕量高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)材料方面邁出了重要一步。
石墨烯是以1個(gè)原子的厚度從作為碳材料的石墨中剝離制得的材料。除了作為晶體管等電子部件外，作為電池的材料及結(jié)構(gòu)材料也備受關(guān)注。然而，石墨烯的現(xiàn)有制造方法大多生產(chǎn)速度非常慢，而且很難實(shí)現(xiàn)缺陷及雜質(zhì)少的優(yōu)質(zhì)石墨烯的量產(chǎn)。比如，作為化學(xué)剝離法之一的“氧化剝離法”，雖然可通過將石墨粉末氧化末并在溶劑中剝離、然后再實(shí)施還原來獲得石墨烯片，但一次處理需要花費(fèi)1天以上的時(shí)間，而且還存在缺陷及雜質(zhì)多的問題。

利用此次的制造工藝制造的5g石墨烯粉末（右為5號電池）

此次開發(fā)的制造工藝“超臨界流體流動(dòng)反應(yīng)器”的概要

而此次開發(fā)的方法利用乙醇等有機(jī)溶劑的超臨界液體來剝離石墨烯。日本東北大學(xué)教授本間格介紹說，由于不進(jìn)行氧化處理，因此“幾乎沒有氧及氫等雜質(zhì)”。而且，此次還開發(fā)出了可連續(xù)剝離石墨烯的“流動(dòng)反應(yīng)器”。對于5g原料，一次剝離處理的時(shí)間僅為1小時(shí)左右。
不過，一次處理的話單層石墨烯的收獲率只有10％左右。東北大學(xué)和昭和電工為了解決這一問題，還開發(fā)出了使剝離處理的工序呈循環(huán)狀，并在400℃溫度下反復(fù)處理的方法。這樣便可提高單層石墨烯的收獲率。具體而言，12次反復(fù)處理時(shí)收獲率可提高至30％以上，48次反復(fù)處理時(shí)收獲率可提高至80％以上。48次反復(fù)處理時(shí)，雖然每小時(shí)的處理量會(huì)下降至100mg原料左右，但生產(chǎn)效率仍比氧化剝離法高。
獲得的石墨烯品質(zhì)方面，本間教授介紹稱，“經(jīng)拉曼光譜D-band和G-band的檢測證實(shí)，48次反復(fù)處理獲得的石墨烯顯示出了優(yōu)良的品質(zhì)”。不過，載流子遷移率未測定。而且，石墨烯的粒徑也未公開。
昭和電工今后將為實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)運(yùn)作進(jìn)一步驗(yàn)證可提高量產(chǎn)效率的技術(shù)。（記者：野澤哲生）

《日經(jīng)電子》http://china.nikkeibp.com.cn/news/nano/64254-20130114.html

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