将秸秆在室温下一步转化为石墨烯,这是什么“天方夜谭”?
近日,浙江大学杭州国际科创中心(简称科创中心)未来科学研究院王端超研究员联合清华大学郭庆辉研究员,诺奖得主、美国西北大学J. Fraser Stoddart教授研发了一种一步脱水缩合法,该方法仅使用浓硫酸,即可在室温下从生物质中以克为单位经济且绿色地制备石墨烯相关二维材料(GR2M)。目前,相关研究成果发表在Nature Sustainability上。
石墨烯领域权威专家、美国工程院院士James M. Tour教授对该项成果做了亮点新闻报道(Nat. Sustain. 2024, 7, 1558–1559),他指出,王端超研究员和团队创新性地利用纤维素废物制备出了石墨烯相关二维材料(GR2M),这种温和而有效的方法为可持续废物管理铺平了道路,也为循环经济做出了贡献。
什么是石墨烯?
为什么石墨烯的制备这么难?
团队提出了什么解决方案?
研究团队提出了一种革命性的脱水缩合(D-C)方法,可以在室温下将生物质转化为还原氧化石墨烯(RGO),且无需催化剂或惰性气体保护。
王端超研究员介绍道,与传统的能源密集型方法不同,D-C方法是在常压下使用浓硫酸(H2SO4)开展的RGO制备(如图),主要由纤维素组成的生物质在浓硫酸的作用下水解成葡萄糖,葡萄糖发生脱水和缩合,形成石墨烯微晶。
图注:D-C法在室温下一步将生物质转化为RGO的机理示意图和能耗对比图
团队的解决方案有什么特点?
团队通过进一步实验研究表明,D-C方法对反应条件要求更低,可以实现在25°C室温下和大气压下同步运行。此外,该方法可以大规模节省时间和能源,整个反应可以在4小时内完成,明显短于传统的、超10小时的石墨化,能耗降低了98%,几乎达到了能耗的理论最低值。
那么,D-C方法产量是否稳定?团队也给出了答案。依托该方法产出的生物质类型的产量稳定在33%左右,还避免了有毒化学物质,降低了成本,并最大限度地减少了能源消耗,提供了一种可扩展的绿色替代方案。
历时上百个样品的实验和验证,团队最终实现了将生物质的石墨化温度从2000℃降低至25℃!系统性的实验和论证,在王端超研究员看来,更像是一场与未知世界的对话,每一个实验,都是对科学真理的一次试探,无论结果如何,都是向科学真相迈进的一步。
文字/图片:孔晓睿
编辑:何心怡
审核:潘怡蒙
来源:浙大杭州国际科创中心
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2025锂电气相硅碳与石墨创新发展大会
主办单位:南墅石墨矿、锂电新材料
总 冠 名:晚宴、支持单位、展台等征集中
大会时间:2025年6月10-11日
大会地点:中国 南京
联合主办:征集中....
山东中建恒信技术咨询有限公司
继续征集中....
协办单位:征集中....
承办单位:恩墨(山东)新材料有限公司
赞助单位:征集中....
济宁特碳新材料有限公司
河南明洋机械设备有限公司
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参展单位:
吉林敦化林机新能源有限公司
菏泽市卓艺塑编有限公司
常州欧鹏干燥设备有限公司
深圳市美景环保设备科技有限公司
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椅背广告:征集中....
参会证广告:征集中....
会议背景
随着全球能源转型的加速和新能源汽车产业的蓬勃发展,锂电气相硅碳与石墨作为锂离子电池的关键材料,正迎来前所未有的发展机遇与挑战。为了深入探讨锂电气相硅碳与石墨的最新研究成果、技术创新及产业发展趋势,加强行业交流与合作,实现全行业资源共享,信息互通,优势互补,合作共赢,同时为学术界和产业界实质性对接交流提供平台和合作契机,“2025锂电气相硅碳与石墨创新发展大会”定于2025年6月10-11日在南京市召开,我们诚挚邀请您莅临“2025锂电气相硅碳与石墨创新发展大会”。透析市场热点、把脉行业前景,推动新能源产业的持续健康发展!
欢迎各单位积极组织参加,现将有关事项通知如下:
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会议主题内容
一、主题演讲:
1、邀请行业权威专家、学者及企业领袖,就锂电气相硅碳与石墨的技术创新、应用进展、市场趋势等进行深入剖析。
2、锂电气相硅碳与石墨在全球能源转型、新能源汽车发展中的角色与前景
3、锂电气相硅碳与石墨材料的最新研究成果、技术突破及未来发展方向
4、硅碳负极材料产业化过程中的硅沉积问题探讨
5、单壁碳纳米管对硅碳负极的作用
6、硅碳负极粘结剂现状
7、硅粉现状及未来新机遇
8、CVD 沉积用硅烷纯度及控制
9、硅烷特气运输安全及控制
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参会对象
锂电气相硅碳与石墨领域的企业代表、科研人员及技术人员;
新能源汽车、储能电站、便携式电子设备等相关行业的有关人员;
投融资机构、行业协会、媒体等各界人士;
负极材料研究机构及高校课题组成员;
锂电、石墨领域设备、检测仪器设备、环保设备等其他设备企业。
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会议注册与联系方式
一、会议注册
1、本次会议3月31日前报名转发本文到朋友圈会议费全免每单位限2人,超出人员按正常收费标准缴费;(免费报名需经过会务组审核方可有效,分享朋友圈获取20个赞,免费人员不包含餐,须缴餐费600元,缴费成功视为报名成功,过3月31日按正常收费标准收费)。限200人
2、参会代表注册费含会议资料、茶歇、午餐、晚宴等费用;
3、会议统一安排食宿,住宿费自理;
4、发票内容为“会议费”,开具增值税普通发票,不开增值税专用发票;
注:所有人员凭参会证入场!提前注册缴费!
二、参展及赞助
1、本次会议设置总冠名、联合主办、协办单位、赞助单位、支持单位、手提袋、胸卡挂绳、椅背广告、酒水赞助、会议视频广告(会议室大屏播放)晚宴礼品、笔本赞助、茶歇赞助等会议赞助类别。
2、参展商:每个展位费用:15000元,包括4人午餐、晚宴费用,展台费用,2份资料费用等。
3、实际尺寸2.2米宽×2.4米高
三、汇款信息
户 名:恩墨(山东)新材料有限公司
开户行:中国建设银行股份有限公司日照济南路支行
账 号:37050171614100001452
行 号:105473200085
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备注:南京2025锂电气相硅碳会议
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组委会联系方式
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王 妍 15315983672(微信同号)
感谢参加2025锂电气相硅碳与石墨创新发展大会!
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