塑料垃圾（PW）污染正成为21世纪最紧迫的环境问题之一。为了减少PW的数量，大部分工作都集中在物理回收上，在物理回收过程中，塑料被清洗、洗涤多次，并重塑以供重复使用。然而，物理回收存在一些缺点，包括在研磨、研磨和灭菌之前需要对塑料进行人力密集型分类。另一种处理PW的方法是化学回收，PW在惰性气氛中热解，在催化剂的存在下，将塑料分解成更小的分子和油。然而，PW热解涉及加热大型反应器，最高可达500−600 °C，同时消耗大量能源，以及成本高昂。
近日，美国莱斯大学James M. Tour报道了依靠焦耳热闪蒸技术（flash Joule heating，FJH）将PW转化为闪蒸石墨烯(FG)，以实现PW产品升级的策略。此外，除FG外，该过程还会形成碳低聚物、氢和轻烃。
文章要点
1）为了获得高质量的石墨烯，研究人员采用了交流（AC）和直流（DC）顺序闪蒸。FJH工艺不需要催化剂，适用于PW混合物，适合处理垃圾填埋场的PW。同时，将PW转换为FG所需的能源为23 kJ/g，即每吨PW的电量为125 kJ，因此在经济上对扩大规模具有极大吸引力。
2）研究人员采用拉曼光谱对FG进行了表征，结果显示，其I2D/IG峰比高达6，并有一个低强度的D带。此外，透射电镜和X射线衍射分析表明，FG是涡轮层状的，层间距为3.45 Å。较大的层间距有利于其在液体和复合材料中的分散。对FG分散体在1% Pluronic水溶液中的分析表明，其浓度可达1.2 mg/mL。
3）研究人员利用傅里叶变换红外光谱对工艺过程中蒸馏出的低聚碳进行了表征，其化学结构与起始PW相似。气相产物的初步分析表明，FG与其他轻烃一起形成了相当数量的氢。由于石墨烯是天然存在的，并且毒性很低，因此这是一种环境友好型策略用于回收PW。
Wala A. Algozeeb, et al, Flash Graphene from Plastic Waste, ACS Nano, 2020
DOI: 10.1021/acsnano.0c06328
https://dx.doi.org/10.1021/acsnano.0c06328
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