Application note A103-CM99
高质量石墨烯生产研究
| 石墨烯-原子尺度的碳基材料-一种人们寄予厚望的材料。近几年科学界对于这种轻质、透明、柔韧和导电的单层石墨的关注大大增加，并且预见到在电子、催化和储能领域的许多应用。 |
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主要障碍之一是如何将生产扩大到工业水平。换言之，如何以足够低的价格制造大量优质的石墨烯。
西班牙科尔多瓦大学通过使用大气压等离子体技术研究大规模生产高质量石墨烯。这所大学是Iberfluid Instruments S.A.的客户-西班牙Bronkhorst的经销商-在他们的研究中使用了Bronkhorst的设备。 |
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应用要求
科尔多瓦大学通过特殊的微波等离子体炬，以乙醇为碳源，以氩气为载气，研究生产高质量的石墨烯粉末。在该装置中，乙醇必须以受控的方式蒸发，从而产生准确和稳定的乙醇蒸汽流。该系统应该能够有效运行乙醇量，并且应该能够轻松地扩大规模。 |
重要议题
- CEM取代了起泡器，具有更好的性能、稳定性和准确性
- 可扩展性
- 有效使用化合物
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工艺方案
Bronkhorst受控蒸发混合系统（CEM）用于产生受控的乙醇蒸汽流，其进入等离子体，在大气压下将其转化为石墨烯粉末。以氩气作为乙醇蒸汽流的载气。作为该蒸汽流量控制系统的一部分，热质量流量控制器（MFC-EL-FLOW Select系列）控制氩气流量，液体质量流量控制器（MFC-mini CORI-FLOW系列）控制乙醇流量。这些装置与温控混合/蒸发仪器CEM连接，产生蒸汽/气体混合物。
Iberfluid Instruments S.A.将CEM系统的组件集成到内部设计的单面板中。进去液体质量流量控制器之前，液体乙醇存在于用氦气加压的小容器中。用于石英窗玻璃反应器内石墨烯粉末生产的常压微波等离子体技术使用TIAGO火炬作为等离子体发生器和SAIREM微波发生器。
使用1000 ml/min的典型氩气流（纯度99.999 %），因为该大学的早期研究表明该流量有利于乙醇分解形成固体碳。选择2 g/h的乙醇流-对应于蒸汽/气体混合物中的2 vol%乙醇-因为较高的浓度将导致火焰熄灭。
通过该设备所得石墨烯的质量与传统化学气相沉积（CVD）或新石墨剥离技术生产的石墨烯相当。然而，通过串联连接多个设置，可以相当容易地进行当前基于等离子体技术的扩大。基于CEM的蒸发系统可以取代传统的起泡器，具有更好的性能、稳定性和准确性，且更胜前者。
该大学声称他们使用的技术是环保的，因为不需要金属催化剂来激活石墨烯生长过程。此外，如果从农业过程的发酵中获得乙醇，则可以将其视为“清洁和绿色”碳源。 |
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