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中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)Taohong Ye課題組--碳材料通過熱等離子體從納米球向石墨烯納米片的形態(tài)轉(zhuǎn)變
      碳材料是通過在大氣壓下使用磁旋轉(zhuǎn)電弧,通過乙炔的熱分解而合成的。評(píng)估了加氫、注氣位置、乙炔濃度和反應(yīng)溫度對(duì)熱解產(chǎn)物形態(tài)的影響。還獲得了碳球形顆粒和石墨烯納米薄片。結(jié)果表明,大量的氫、低碳流量和高溫可以促進(jìn)碳材料從納米球向石墨烯納米薄片的形態(tài)轉(zhuǎn)變。結(jié)合氣相動(dòng)力學(xué)模型和計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)模擬,臨界溫度為2500 K的反應(yīng)區(qū)基本上可分為成核和表面生長,分別對(duì)應(yīng)于升溫區(qū)和高溫維持區(qū)。影響石墨烯形成的基本因素可能包括片狀核的形成,以及在結(jié)構(gòu)的側(cè)面活性部位處連續(xù)的平面生長。前體的低碰撞頻率和高溫有利于形成片狀核。平面表面生長需要?dú)浣K止邊緣的懸空鍵,并且需要高溫才能誘導(dǎo)沒有曲率的生長。
 
Figure 1. 實(shí)驗(yàn)裝置的示意圖
 

Figure 2. 在各種H/C比下C2H2合成的碳材料的TEM圖像:(a)1;(b)4;(c)8;(d)12(3200K,C2H2 1 SLM)
 

Figure 3. 投影在TEM圖像上CNSs直徑的直方圖,并具有正態(tài)分布曲線;左:RHC1;右:RHC4;Dav代表CNSs的平均直徑
 

Figure 4. 各種氣體注入位置下熱解產(chǎn)物的TEM圖像:(a)Case RHC8_p1;(b)案例RHC8_p2
 

Figure 5. 不同乙炔濃度下熱解產(chǎn)物的TEM圖像:(a)RHC4_C1(C2H2 0.3 SLM);(b)RHC4_C2(C2H2 0.1 SLM)
 

Figure 6. 在不同反應(yīng)溫度下熱解產(chǎn)物的TEM圖像:(a)RHC4_T1(3400K);(b)RHC4_T2(3600K);(c)熱解產(chǎn)物的拉曼光譜
 

Figure 7. 在各種H/C比下的代表性納米結(jié)構(gòu)的HRTEM圖像:(a)RHC1,H/C=1;(c)RHC4,H/C=4;(d)RHC12,H/C=12。(b)CNS的type1核心的高放大倍數(shù)TEM圖
 
       相關(guān)研究成果于2019年中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)Taohong Ye課題組,發(fā)表在Carbon(https://doi.org/10.1016/j.carbon.2019.08.077)上。原文:The morphological transformation of carbon materials from nanospheres to graphene nanoflakes by thermal plasma。
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