罗兹理工大学《Carbon》：在射频热等离子体中轻松连续合成石墨烯纳米薄片

成果简介

本文，罗兹理工大学Maciej Fronczak等研究人员在《Carbon》期刊发表名为“Facile and continuous synthesis of graphene nanoflakes in RF thermal plasma”的论文，研究目的是在射频热等离子体射流中测试含氧有机化合物作为石墨烯薄片的潜在前体。该研究涵盖了九种化合物的等离子体处理，包括醇、羧酸等。在此，操作参数（即压力、施加的功率、前驱体进料速率和氢气添加）对产物形成速率效率的影响并彻底研究了产量。通过电子显微镜研究获得的材料的形态。通过拉曼光谱评估石墨化。利用热重分析法研究了产品的热稳定性。最后，使用 X 射线光电子能谱测定化学成分。五种化合物（乙醇、丁酸、丙酸、乙酸酐、乙醛）被发现是连续合成石墨烯薄片的合适前体，而乙酸乙酯则产生石墨烯薄片和准球形副产物的混合物。甲醇、甲酸和乙酸的等离子体处理没有形成任何固体产物。

图文导读

图1。射频电感耦合热等离子体系统。

图2。进料速率与产物形成速率或乙醇、丙酸和乙酸酐的产率之间的关系。

图3。前体类型对产物形成速率和产率的影响

图4。由乙醇、乙酸酐、丙酸、丁酸、乙酸乙酯、乙醛合成的产物的TEM 图像。

图5。提出的石墨烯在射频热等离子体中生长的机制。

图6。在 Ar-He 气氛下进行甲酸等离子体处理的典型光谱低于和高于600 nm。

小结

本文使用一种简单的技术，在没有任何催化剂的情况下，从低成本的前体连续合成几层石墨烯纳米片。该结果对含氧的简单有机化合物的热等离子体分解有了一个总体认识，并验证了从中生产石墨烯基材料的可能性。

文献：https://doi.org/10.1016/j.carbon.2022.03.008