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石墨制品

  • 2025-04-14发表 | 作者:w66国际 | 浏览次数:

  。该技术通过优化材料合成与转移工艺,解决了石墨烯膜大规模应用㊣的三大核心难题——高成本□□□□、孔隙均匀性差和裂纹缺陷,为工业级碳✅捕获提供了高效□□、低成本的解决㊣方案。

  全球约20%的碳排放来自工业点源㊣(如发电厂□□□、化工厂),而现有碳捕获技术(如胺吸收法)能耗高□□□、成本昂贵。多孔单层石㊣墨烯膜因具备原子级厚度和高渗透性,被视为下一代碳捕获材料的理想选择。然而,此前研究受限于高昂的材料成本(商用铜箔达500-10,000美元/平方米)和难以规模化制备均匀孔隙的无缺陷膜。

  研究团队选用价格仅10美元/平方米的工业铜箔,通过硝酸酸洗(4%浓度,10分㊣钟)有效去除了表面污染物和划痕。结合反应器中氧化铝管的引入石墨烯,阻隔了石英㊣管与铜蒸气的副反应,成功合成出高质量单层石墨烯(图1)。

  传统✅转移方法需“漂浮”石墨烯,易产生裂纹。团队创新性地采用机械增强膜(PTMSP聚合物)直接封装石墨烯,并在模块内原位蚀刻铜箔,避免了机械应力损伤。50平方厘米膜的成功率接近100%(图3),且可扩展至分米级交叉流模块(图4)。

  设计直径12厘米的管式反应器,可处理55厘米长的石墨烯片。通过调控臭氧(O₃)流速(0.17 cm/s)和温度(90℃),实现了500平方厘米石墨烯片上均匀生成㊣CO₂选择性孔隙(图2)。实验显示,优化后膜的CO₂渗透率高达13,105 GPU(1 GPU=3.35×10⁻¹⁰ mol/m²·㊣s·Pa),CO₂/N₂选择性达15.1,性能远超商用聚合物膜(图5)。

  技术经济评估显㊣示,石墨烯膜碳捕获的能耗较胺吸收法降低70%,膜元件成本有望从现有聚合物膜的20-50美元/平方米降至相近水平。若实现规模化生产,工业碳㊣捕获成本可减少90%,尤其适用于船舶等空间受限场景。

  论文通讯作者Kumar Varoon Agrawal表示:“这项研究为石墨烯膜的工业化奠定了基础 石墨制品。下一步将优化滚压生产工艺,推动其在电厂和航运领域的应用。”团队✅已提交相关专利,并与工业伙伴合✅作开发试点项目。

石墨制品

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