工科生一枚,努力学习ing
2021年全国两会,政府工作报告将“扎实做好碳达峰、碳中和各项工作”列为重点工作之一。报告指出,制定2030年前碳排放达峰行动方案,优化产业结构和能源结构,大力发展新能源。石墨烯作为新型碳材料中的“王者”,在实现碳中和的主要技术方向中均有应用潜力,在上海、浙江、山西等省“十四五”规划中均被重点提及、加快发展。
业内认为,除石墨烯电池等趋于成熟的商业应用外,石墨烯在建筑节能、碳捕集、二氧化碳资源化利用等方面应用前景广阔。随着碳中和战略的实施,石墨烯产业有望迎来发展机遇。
助力碳中和,石墨烯究竟该怎么用?本文特列举石墨烯在碳捕集、二氧化碳资源化利用等方面的研究成果,以飨读者,并附“石墨烯检测技术及应用进展”主题网络研讨会参会福利。
变废为宝, CO2也可以制备石墨烯!
2019年7月,据德国卡尔斯鲁厄理工学院(KIT)官网报道,该校研究人员开发了一种利用二氧化碳直接合成石墨烯的方法,目标是电池和电子产品的潜在应用。他们采用一种全新的工艺,在高达1000℃的温度下,将温室气体二氧化碳与氢气一起,借助经过特殊处理的活性催化金属表面,最终直接转化形成石墨烯。从事本项研究的负责人马里奥•鲁本教授表示:“如果金属活性催化表面中形成了适当的铜和钯平衡,则二氧化碳转化为石墨烯的过程将直接在简单的单步过程中进行。” 在更进一步的实验中,研究人员生产了具有多层厚度的石墨烯,可在电池、电子元器件或过滤膜材料中取得应用。(DOI: 10.1002/cssc.201901404 )
二氧化碳(红-黑)和氢气(灰)在铜-钯表面上经过催化反应转变成石墨烯(黑)
(图片来源:E. Moreno-Pineda, KIT)
石墨烯高效过滤器将碳捕获成本降低2-4倍
洛桑联邦理工学院化学科学与工程学院的 Kumar Varoon Agrawal 教授团队采用石墨烯材料研制出新型的二氧化碳过滤器。该团队在石墨烯上制备了二氧化碳分子大小的小孔,这些小孔使得二氧化碳能够通过,同时阻挡了氮气等其他比二氧化碳分子大的气体,可以将二氧化碳从工业废气的混合气体中分离出来。这种石墨烯过滤器不但非常薄,而且在效率和速度方面也远超市面上的大多数过滤器。Agrawal 教授预计这项技术将使碳捕获成本降低近 30 美元/吨二氧化碳,而其他商业技术的成本要比这高出 2 到 4 倍。(DOI: 10.1126/sciadv.abf0116)
石墨烯二氧化碳过滤器示意(来源:EPFL)
瑞典研究者利用石墨烯+太阳能 将二氧化碳转化为燃料
2020年7月,据外媒报道,瑞典林雪平大学的研究人员正尝试利用太阳能,将温室气体二氧化碳转化为燃料。之后的研究结果也表明,利用其技术是有可能用二氧化碳和水选择性地生产出甲烷、一氧化碳或甲酸。
研究人员将石墨烯和立方碳化硅结合,研发了一种石墨烯基光电极,可以保持立方碳化硅捕获阳光能量并制造出电荷载体的能力。石墨烯在保护碳化硅的同时,还起到了作为导电透明层的作用。石墨烯基光电极可以与铜、锌或铋等各种金属制成的阴极结合,通过选择合适的金属阴极,二氧化碳和水可以选择性地形成不同的化合物,如甲烷、一氧化碳和甲酸。甲烷可用作燃料,用于适用气体燃料的车辆,而一氧化碳和甲酸可以被进一步加工成为燃料,用于工业。(DOI:10.1021 / acsnano.0c00986,)
石墨烯检测技术及应用进展
为促进石墨烯研发和产业化快速发展,仪器信息网联合国家石墨烯产品质量监督检验中心、全国纳米技术标准化技术委员会低维纳米结构与性能工作组,将于2021年5月11日举办 “石墨烯检测技术及应用进展”主题网络会议。邀请业内专家以及厂商技术人员就石墨烯最新应用研究进展、检测技术、检测方法、质量评价体系及标准化等展开探讨,推动我国石墨烯产业健康发展。
会议日程
时间 | 报告主题 | 报告人 |
09:30-10:00 | 石墨烯的原子尺度表征与环保应用进展 | 孙立涛(东南大学) |
10:00-10:30 | 石墨膜导热测试技巧方法 | 李金艳(德国耐驰仪器制造有限公司) |
10:30-11:00 | 绝缘衬底表面石墨烯晶圆生长研究进展 | 王浩敏(中国科学院上海微系统与信息技术研究所) |
11:00-11:30 | 石墨烯材料检测方法介绍 | 刘峥(国家石墨烯产品质量监督检验中心) |
11:30-14:00 | 午休 | |
14:00-14:30 | 石墨烯基材料的拉曼光谱研究 | 谭平恒(中国科学院半导体研究所) |
14:30-15:00 | 石墨烯导热增强复合材料与热界面材料 | 林正得(中国科学院宁波材料技术与工程研究所) |
15:00-15:30 | 二维半导体及异质结的生长与光电性能调控 | 肖少庆(江南大学) |
15:30-16:00 | 石墨烯结构表征及其在环保领域的应用 | 胡学兵(景德镇陶瓷大学) |
16:00-16:30 | 石墨烯等低维纳米材料的标准化动态和展望 | 丁荣(全国纳标委低维纳米结构与性能工作组) |
报名方式
扫描下方二维码或点击以下链接即可进入报名页面。
(会议链接:https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/Graphene2021/)
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