【庆贺】我司速蒸石墨烯登上化工顶刊CEJ

近日，太原赛因新材料科技有限公司在化工领域顶级期刊《Chemical Engineering Journal》发表了题为“Mass production of graphene using high-power rapid joule heating method”的研究成果，标志着公司在石墨烯大规模生产技术上取得了重要突破。这一成果不仅彰显了公司在创新和科研实力方面的领先水平，也为公司在新材料行业的发展提供了强有力的技术支持，进一步提升了在行业中的影响力。

https://doi.org/10.1016/j.cej.2025.159725

自2020年1月20日美国莱斯大学James M.Tour教授首次利用Flash Joule Heating（FJH）技术合成闪蒸石墨烯（FG）以来，赛因新材料历经五年的不懈努力，终于在2025年1月22日通过高功率快速焦耳热（RJH）技术，仅用10分钟便成功制备出百克级速蒸石墨烯（RG），真正实现了工业化、白菜价石墨烯的梦想！这一突破不仅标志着公司在石墨烯大规模生产技术上的重大进步，也为全球石墨烯产业的应用推广和降本增效提供了全新方案。

一、焦耳热技术改进，效率倍增

这项研究的核心在于创新性地应用高功率快速焦耳加热技术，将100克炭黑在5分钟内加热至3000℃，以96%的高产率得到高性能少层涡轮层状石墨烯（RG），加热到冷却整个过程仅需10分钟。与传统方法相比，这一新技术的生产能耗仅为每千克石墨烯约5千瓦时（约0.5美元），不仅显著降低了成本，还极大地提高了生产效率。理论上，一台设备在实验室环境下即可实现年产5吨石墨烯，为石墨烯的工业开发和应用提供了强有力的支持。

二、石墨烯掺杂改性，拓展应用

除了实现石墨烯的大规模生产外，研究团队还通过向炭黑中添加硼氧化物和三聚氰胺等添加剂，成功实现了硼、氮及氮硼共掺杂石墨烯的批量生产。掺杂改性后的石墨烯，其局部结构发生改变，亲水性和导电性得到显著提升。这一发现为石墨烯在特定工业领域的应用提供了更多可能性，如作为增强复合材料、导电添加剂等，进一步拓宽了石墨烯的应用范围。

图1. 硼、氮及氮硼共掺杂石墨烯的性质

三、技术原理与实验验证

新型高功率RJH技术基于直流电放电原理，通过压缩炭黑颗粒并在石英管中实现高温加热，促进其石墨化转变。实验结果表明，经过3000℃高温处理5秒后，可获得高质量石墨烯粉末。透射电子显微镜（TEM）图像显示，所制备的石墨烯为少层结构，尺寸达数十纳米。此外，拉曼光谱、X射线衍射（XRD）等表征手段进一步证实了所制备石墨烯的高质量和涡轮层状结构。

图2. 使用 RJH 工艺从导电炭黑制备石墨烯的SEM及TEM图

四、展望未来，前景广阔

新型高功率RJH技术的成功研发，为速蒸石墨烯及其他高效材料的大规模、快速制备提供了坚实保障，并开辟了全新的技术路径。随着技术的不断优化与推广应用，RJH技术将在多个行业展现其独特优势，推动产业的快速发展和技术革新。我们相信，随着这一技术的广泛应用，RJH技术将成为未来推动产业升级和创新发展的核心驱动力，带来材料生产领域的颠覆性进展，促进全球技术进步与经济发展。

五、致谢

在此，我们要特别感谢山西省科技厅、太原市科技局、太原技术转移促进中心、晋创谷·太原的大力支持。正是凭借这些宝贵的资源与平台，我司得以加速技术创新与产业化进程，为项目发展提供了强有力的保障，并为公司未来的成长奠定了坚实基础。我们期待在未来继续携手并进，共同推动更多创新成果与社会价值的实现。