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玉米芯怎么提炼石墨烯_玉米芯提炼石墨烯可靠吗

2017年12月29日 09:04 次阅读

  我国是目前石墨烯研究和应用开发最为活跃的国家之一,但技术尚处培植期,下游产品和市场开发不足,由于制备成本过高,石墨烯技术现在大部分仍停留在科研阶段。整个产业链到目前为止仍未实现疏通和整合。近年来,在国内外新材料行业中屡有惊人之举的圣泉集团也加入了石墨烯研究和应用的探索行列。

  5月16日消息,我国专家利用从玉米芯中提取糠醛等物质后剩余的纤维素为原料制备了生物质石墨烯材料,同时还实现了批量生产,已创超亿元产值。2014年,济南圣泉集团建立了世界上首条年产20吨的生物质石墨烯材料宏量制备生产线,并在2016年扩产至年产100吨。

  石墨烯价格一度高达约5000元/克,但自从中国出现第一条石墨烯生产线,其价格跳崖式降价,这使石墨烯产品大规模商品化民用化成为可能。

  我国专家利用从玉米芯中提取糠醛等物质后剩余的纤维素为原料,制备了生物质石墨烯材料,同时还实现了批量生产,已创超亿元产值。近日,由黑龙江大学和济南圣泉集团股份有限公司联合完成的“生物质石墨烯材料绿色宏量制备工艺”项目,通过专家组鉴定。该项目在国际上首创从生物质中提取制备石墨烯材料的技术路径,方法绿色环保。生物质石墨烯材料质量高、导电性优异。

  常规石墨烯材料生产主要有三种方式,一是对石墨进行剥离,二是对天然气、甲烷等进行化学气相沉积,三是氧化石墨还原法。

  以上方法存在生产周期长、环境污染严重以及产能受限等问题。付宏刚教授带领的黑龙江大学功能无机材料化学实验室,是教育部重点实验室。他们独辟蹊径利用玉米芯里纤维素进行化学重组,从而合成生物质石墨烯材料。该团队通过“基团配位组装析碳法”,实现了生物质石墨烯材料的宏量制备,同时还在研发利用玉米秸秆制备石墨烯的制备工艺。在2014年建立了世界上首条年产20吨的生物质石墨烯材料宏量制备生产线,并在2016年扩产至年产100吨。首次实现了生物质石墨烯材料的成果转化和石墨烯纤维制品的商业化。

  

  圣泉模式”攻克高成本难题,秸秆玉米芯提取“廉价”石墨烯

  目前,圣泉不仅从植物秸秆玉米芯中创造性地生产出了生物质石墨烯,而且还生产出了玉米芯纤维,同时将石墨烯与玉米芯纤维复合生产出内暖纤维,并实现了工业化大生产。圣泉集团新建的全球首条年产量100吨的石墨烯生产线已正式投产,计划明年完成1000吨/年石墨烯生产线的建设。圣泉集团制备石墨烯所用材料均为价格低廉、数量庞大、来源广泛的农作物秸秆,在实现石墨烯工业化充分量产之后,将拥有产量和价格的双重优势。

  由于研发、应用、生产实现了一体化,圣泉集团绕过产业化障碍,在石墨烯产业内创造“圣泉模式”。尤其值得注意的是,圣泉集团制备石墨烯所用材料均为价格低廉、数量庞大、来源广泛的农作物秸秆,在实现石墨烯工业化充分量产之后,拥有产量和价格双重利器的圣泉集团不仅获得了重新架构企业竞争优势的契机,更将对中国石墨烯产业产生不可估量的影响。

  石墨烯工艺分为 top-down 及 bottom-up 两大类,前者属于石墨加工 (氧化还原法、电化学法、…等),后者属于碳成长 (CVD、外延生长法、…等),玉米秸秆中提炼石墨烯应该后者,依济南圣泉集团专利 CN104016341A 「一种多孔石墨烯的制备方法」系通过下述方法得到:

  1)。 将玉米芯在硫酸中进行水解,得到木质纤维素;

  2)。 用处理剂在 100〜120℃ 处理该木质纤维素,得到多孔纤维素;

  3)。 用选自氯化铁等催化剂处理多孔纤维素,处理温度为 80〜120℃;

  4)。 在无氧环境下,依次将上一步获得的多孔纤维素置于 300〜1300℃ 保温,获得石墨烯前体 (活性碳);

  5)。 分别用碱、酸和水洗涤该石墨烯前体,得到终产物石墨烯。

  玉米芯 →木质纤维素之回收率为 80%,木质纤维素 →石墨烯前体之回收率为 10%,而石墨烯前体→石墨烯80%来估算,总体回收率低于 10% 算很正常。以 15吨玉米芯能提炼出价值 200 万的石墨烯吗?我相信那还是以石墨烯每公斤 2000 元来算,大概产出石墨烯少于 1 吨。一般而言,以上述工艺来比对,棉柴灰分 17.2%,玉米芯灰分 5.1%,由此看出,玉米芯不太适合做粉末活性碳,原因是体密度太低,加上工艺需要烘干及加酸,其实不划算呀。要不是济南圣泉集团是以玉米芯为销售主力,实在想不到为何要用它?

  生物质石墨烯环保、成本低

  由黑龙江大学和济南圣泉集团股份有限公司联合完成的“生物质石墨烯材料绿色宏量制备工艺”项目近日通过专家组鉴定,鉴定结果认为该项目在国际上首创从生物质中提取制备石墨烯材料的技术路径,方法绿色环保、成本低,生物质石墨烯材料质量高、导电性优异。

  常规石墨烯材料生产主要有三种方式,一种是对石墨进行剥离,第二种是对天然气、甲烷等进行化学气相沉积,第三种是氧化石墨还原法。以上方法存在生产周期长、环境污染严重以及产能受限等问题。

  付宏刚教授带领的黑龙江大学功能无机材料化学实验室是教育部重点实验室,他们独辟蹊径利用玉米芯里纤维素进行化学重组,从而合成生物质石墨烯材料。该团队通过“基团配位组装析碳法”实现了生物质石墨烯材料的宏量制备,同时还在研发利用玉米秸秆制备石墨烯的制备工艺。在2014年建立了世界上首条年产20吨的生物质石墨烯材料宏量制备生产线,并在2016年扩产至年产100吨。首创将生物质石墨烯材料应用于多种纤维复合并成功实现均匀分散,首次实现了生物质石墨烯材料的成果转化和石墨烯纤维制品的商业化。

  在我国,生物质中仅玉米芯的年产量就高达1亿吨,大部分集中于东北三省、山东省、河北省,年产100吨生物质石墨烯材料所支撑的产品线可带来产值3亿-5亿元。

 

  目前在高新技术产业中,由于玉米芯含有丰富的纤维素、半纤维素、木质素等,已被用于造纸,生物制糖等行业

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场效应管(FET)是一种具有pn结的正向受控作用的有源器件,它是利用电场效应来控制输出电流的大小,其输入端pn一般工...
发表于 2019-07-29 06:01 730次阅读
场效应管概念

石墨烯在太阳能电池板的应用

传统的太阳能电池板面临着一些问题,比如光污染。太阳能电站的电池板反射的光线能对飞过的鸟类造成伤害,对此像特斯拉...
发表于 2019-07-16 08:28 877次阅读
石墨烯在太阳能电池板的应用

石墨烯发热膜应用

石墨烯(Graphene)由于结构独特、性能优异、理论研究价值高、应用远景广阔而备受关注,是已知的世上最薄、最坚硬、柔...
发表于 2018-12-22 17:26 1356次阅读
石墨烯发热膜应用