成果简介
微塑料污染对全球生态系统构成日益严重的威胁，需要可持续的解决方案。本研究探讨了将微塑料升级再造为石墨烯这一前景广阔的方法。传统方法，如热解和催化碳化，不仅速度慢，而且会影响石墨烯的质量。闪焦耳加热速度快，但能源密集且难以控制。相比之下，大气压微波等离子体（APMP）合成技术提供了一种一步到位的环保替代方法。APMP 在相对较低的温度下运行，可降低能耗并精确控制工艺参数。
本文，詹姆斯库克大学Mohan V. Jacob等研究人员在《Small Science》期刊发表名为“Instant Upcycling of Microplastics into Graphene and Its Environmental Application”的论文，研究利用 APMP合成技术可以将废弃滴管瓶中的聚乙烯微塑料高效转化为石墨烯。合成材料的拉曼光谱显示出石墨烯基材料的光谱特征，并显示出缺陷和氧含量。X 射线衍射显示了石墨晶格的特征，层间距稍大，这归因于插层官能团。X 射线光电子能谱证实 sp2 杂化碳是主要成分。高分辨率透射电子显微镜可深入了解多层结构和层间距的变化。与氧化形式的石墨烯相比，合成的原始石墨烯吸附全氟辛酸的效率几乎高出十倍，但与石墨烯基纳米复合材料相比，吸附效率略低。
图文导读
图1、制备流程图
图2、a） 拉曼光谱 b） 以及石墨烯样品中 D 峰和 2D 峰相对于 G 峰的强度比，表明了等离子体功率对合成过程的影响。c） 500 W石墨烯样品的XRD图谱。500 W石墨烯样品 d） 调查扫描 XPS，e） C1s 高分辨率，f） O1s 高分辨率。
图3、a，b） 500 W石墨烯样品的低倍率和高倍率SEM图像。c） 500 W石墨烯样品的低倍率TEM和d-f）HRTEM图像。
图4、PFOA在不同持续时间（15分钟和30分钟）下对原始石墨烯的吸附能力，通过超声波和磁力搅拌。
小结
总之，这项研究成功证明了 APMP 合成法是一种快速、简便的从微塑料中制造石墨烯的方法，标志着这一领域的一个重要里程碑。与 CVD、热解和 FJH 等成熟技术相比，基于等离子体的合成技术具有更优越的特性，可在环境条件下进行无污染生产。该方法将聚乙烯微塑料迅速转化为石墨烯，拉曼光谱证实了这一转化，揭示了石墨烯的特征以及额外的缺陷和氧含量。XRD 揭示了石墨晶格，而 XPS 则证实了 sp2 杂化碳。HRTEM 让我们看到了间隙间距介于 0.34 纳米和 0.36 纳米之间的多层结构。通过该工艺合成的原始石墨烯在吸附全氟辛烷磺酸（PFOA）方面表现出极高的效率，有望成为应对与微塑料相关的环境挑战的候选材料。这项研究不仅开创了石墨烯合成的新方法，而且有助于实现减轻微塑料污染对生态系统的不利影响这一更广泛的目标。
文献：https://doi.org/10.1002/smsc.202400176
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