朱向东

本研究创新性地应用闪蒸焦耳加热（FJH）技术，将生物质衍生的热解碳快速转化为2至5层石墨烯，突破了热解碳非晶结构限制，显著提升了其在高级氧化过程（AOPs）中的活化效率。FJH技术通过电流诱导的瞬时超高温和应力场，实现了热解碳的碳化、石墨化和剥离同步进行，同时氮原子的挥发化加速了石墨化过程。

本研究深入探讨了 FJH技术在生物质废物转化石墨烯（Flash Graphene, FG）过程中的环境影响，并与传统石墨烯制备方法进行了比较分析。研究通过实验室规模的实验，使用交流（AC-FJH）和直流（DC-FJH）闪蒸焦耳加热系统，将林业和农业残留物（如锯末、小麦秸秆、玉米秸秆和稻草）转化为FG。实验结果表明，从0.2克生物质废物中可制备出约0.02克FG，同时测量了两种过程中的材料使用、能耗和空气污染排放情况，并将数据输入生命周期评估（Life Cycle Assessment, LCA）模型进行分析。

本研究采用了创新的闪蒸焦耳加热（flash Joule heating, FJH）技术，成功合成了多孔石墨烯辅助的动态钯（Pd）催化剂，该技术通过在数毫秒内产生超高温，促进了碳前体的石墨化和多孔结构形成，为Pd提供了优异的锚定平台。开发的“一体化”系统利用这种多孔石墨烯作为支撑材料，实现了Pd2+离子的均匀锚定和原位还原，促进了氢化反应中Pd1和Pd NPs的协同效应。

本研究开发的集成自动化系统和热解-FJH技术，实现了生物质闪蒸石墨烯的连续生产，并显著降低了生产过程中的碳排放。通过优化生产过程，使用中等温度的生物质炭作为原料，避免了碳黑的添加，减少了能源消耗和碳排放。此外，所生产的闪蒸石墨烯具有高纯度和良好的应用性能，如优异的分散性、催化性能和太阳能吸收性能。这些成果不仅为生物质闪蒸石墨烯的大规模生产提供了技术基础，也为减少碳排放和推动可持续发展提供了新的思路。