2020年1月,美国莱斯大学Boris I.Yakobson和James M.Tour教授课题组在Nature上发表其研究成果显示,可通过快速焦耳加热廉价碳源(如煤炭、生物炭、废弃食品、塑料废弃物等)的方式,在不到1秒的时间内获得克量级的石墨烯。生产过程不需要加热炉,不需要溶剂或反应气体,该种生产方式被称为焦耳热闪蒸技术(FJH),也正因为此,生产得到的石墨烯被命名为闪蒸石墨烯(FG)。
据了解,目前塑料废弃物的处理方式主要为填埋、焚烧、回收再利用等,其中填埋和焚烧均在不同程度上对生态环境和人类生命健康产生负面影响,而当前塑料废弃物的回收再利用率极低,全球90亿吨的塑料制品中,只有9%被回收利用。一大部分废弃物最终进入垃圾填埋场和海洋,威胁到海洋生物、微生物和人类的生命健康。
2020年10月29日,James M.Tour教授课题组在 ACS Nano上发表获取石墨烯的最新研究成果时,提出一种回收塑料废弃物的方法。将塑料废弃物与炭黑混合后的导电碳粉装在两个电极之间的石英管中,用交流电焦耳热闪蒸(AC-FJH)处理 8s(如下图),样品将释放碳低聚物和挥发物,在铜电极之间形成闪蒸石墨烯 (FG)。
赛因脉冲电闪蒸反应器可实现上述文章中所提到的功能。
整个过程如下图所示,首先需要回收HDPE塑料的大块碎片,经过切割机切割后与5wt%的炭黑混合,最后通过闪蒸焦耳技术(FJH)将混合物转化为AC-FG,该过程与塑料热解不同,整个过程不需要高温炉或催化剂,克服了在熔炉中对塑料进行热解的需要,并且在单个的DC-FJH脉冲基础上可以将AC-FG转化为高质量的涡轮石墨烯。
James M.Tour 教授课题组研究结果数据显示,1g混合塑料废弃物可通过交流电焦耳热闪蒸方式转换为 0.18g 高质量石墨烯,共需要23kJ能量。经过计算可以得出,处理1吨塑料废弃物需要的电力成本为125美元(约为 889元人民币),并可以获得180千克高质量石墨烯。这可能使该工艺在经济上具有扩大规模的吸引力。
对比塑料废弃物回收再利用的传统方式,该技术的成本以及效果都具有一定的竞争力。且在解决“废塑料回收再利用难”的同时,能够在一定程度上破解“石墨烯制备成本高”难题。
赛因脉冲电闪蒸反应器可实现上述文章中所提到的功能。
太原赛因新材料科技有限公司经过两年的设计和改进,研发出世界上最先进的脉冲闪蒸焦耳热反应器。
本反应器有以下特点和优势:
(1)在国内首家实现了闪蒸焦耳热制备石墨烯和其它新型材料。
(2)实现了电压、电流、温度毫秒级检测,可以得到精确的反应条件。
(3)可以使用基于石英管的直接焦耳热反应夹具,也可以使用基于加热平台的间接焦耳热反应夹具,还可以使用微型真空管的焦耳热蒸馏反应装置。
高丽竹 18610000351 赛因新材料:19934959968
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