將生物質(zhì)廢物轉(zhuǎn)化為高價值產(chǎn)品是環(huán)境領(lǐng)域的一項艱巨任務(wù)。從固態(tài)前體中生長石墨烯具有成本效益，并且正在成為熱門的研究主題。但是，其潛在機(jī)制尚不清楚。在這項工作中，我們報告了一種新方法，該方法可直接從卷煙過濾嘴廢料的主要成分（乙酸纖維素）中生長無添加劑的大面積石墨烯。這項工作首次證明了乙酸纖維素向還原型氧化石墨烯的演化，最后向石墨烯的演化。闡明了各種生長參數(shù)，氫濃度和Cu晶界對單層石墨烯結(jié)構(gòu)域尺寸和質(zhì)量的影響。最后，提出了從固態(tài)前體中生長石墨烯的機(jī)理。由轉(zhuǎn)移的單層石墨烯制成的場效應(yīng)晶體管顯示出約1500 cm
2/(V s)的高電子遷移率和空穴遷移率。這項工作為將生物質(zhì)廢物轉(zhuǎn)化為高價值石墨烯產(chǎn)品提供了新的機(jī)會。
Figure 1. 由乙酸纖維素合成單層石墨烯的示意圖。
Figure 2. 不同溫度下，在銅箔上生長的碳納米材料的（a-c）SEM圖像和（d-f）拉曼光譜。比例尺1毫米。（g）基于過渡態(tài)理論，從乙酸纖維素到rGO和石墨烯的反應(yīng)路徑說明。
Figure 3. 不同時間下，在Cu箔上生長的碳納米材料的（a-d）SEM圖像，（e-h）統(tǒng)計分析和（i-l）拉曼光譜。比例尺2毫米。
Figure 4. 隨著時間的增長，銅箔上生長的碳納米材料的（a-d）SEM圖像，（e-h）統(tǒng)計分析和（i-l）拉曼光譜。比例尺2毫米。
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Figure 5. 在不同壓力下，在銅箔上生長的石墨烯的（a-c）SEM圖像，（d-f）統(tǒng)計分析和（g-i）拉曼光譜。比例尺1毫米。
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Figure 6. （a）石墨烯/PET柔性加熱器的光學(xué)圖像。（b）石英襯底上單層石墨烯的光譜。（c）在15 V的供電電壓下，捕獲的石墨烯/PET柔性加熱器的紅外圖像。（d）在不同的供電電壓下，石墨烯/PET柔性加熱器的溫度曲線。
相關(guān)研究成果于2021年由阿卜杜拉國王科技大學(xué)Mingguang Chen課題組，發(fā)表在Carbon（https://doi.org/10.1016/j.carbon.2020.11.084）上。原文：Evolution of cellulose acetate to monolayer graphene。
轉(zhuǎn)自《石墨烯雜志》公眾號
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