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石墨烯的表面修飾、復(fù)合材料及自修復(fù)涂層的制備，增強(qiáng)基體防腐性能并具 有自修復(fù)功能。

本成果以“高效、低耗、高質(zhì)、低成本”為開(kāi)發(fā)理念，形成了氧化石墨烯、還原氧化石墨烯、石墨烯的系列制備技術(shù)，具有實(shí)施工業(yè)規(guī)模化生產(chǎn)的潛質(zhì)。所制備的氧化石墨烯、還原氧化石墨烯、石墨烯具有層數(shù)低、比表面積大、純度高等特點(diǎn)。應(yīng)用領(lǐng)域包括生物檢測(cè)、新能源、環(huán)境修復(fù)、防護(hù)涂裝、電磁屏蔽、導(dǎo)電及導(dǎo)熱材料等。目前，已在防腐涂料、電化學(xué)儲(chǔ)能、導(dǎo)電導(dǎo)熱材料等方面應(yīng)用與企業(yè)開(kāi)展對(duì)接試研工作。本成果包含的制備技術(shù)的特點(diǎn)如下： 1、氧化石墨烯制備技術(shù)特點(diǎn)： ① 生產(chǎn)過(guò)程簡(jiǎn)單、高效（無(wú)需繁雜的低溫、高溫過(guò)程）； ② 節(jié)能減耗，能耗低，濃酸消耗少，“三廢”產(chǎn)生少； ③ 生產(chǎn)周期短，氧化過(guò)程最快僅需30min； ④ 濃硫酸的回收再利用。 2、還原氧化石墨烯制備技術(shù)特點(diǎn)： ① 生產(chǎn)過(guò)程簡(jiǎn)單、高效； ② 無(wú)需任何還原劑； ③ 無(wú)需復(fù)雜、高要求的設(shè)備； ④ 還原過(guò)程最快僅需3s。 3、石墨烯制備技術(shù)特點(diǎn)： ① 生產(chǎn)過(guò)程簡(jiǎn)單、高效； ② 無(wú)需任何還原劑； ③ 使用設(shè)備簡(jiǎn)單易獲得； ④ 制備過(guò)程最快僅需5s。

項(xiàng)目簡(jiǎn)介 石墨烯屬于碳納米材料家族中的一員，是一種單層的二維原子晶體，具有高硬度、高導(dǎo)熱性、高載流子遷移率等諸多優(yōu)良特性，被認(rèn)為是新一代電子學(xué)器件的重要基礎(chǔ)材料。近年來(lái)我們通過(guò)技術(shù)改良， 研制成功了可批量

石墨烯橡膠復(fù)合材料的制備是一個(gè)挑戰(zhàn)性的國(guó)際難題，采用常規(guī)方法難以制備。四川大學(xué)在國(guó)際上首次提出膠乳混合和原位還原的方法制備石墨烯橡膠納米復(fù)合材料。解決了石墨烯的剝離和均勻分散難題，材料的機(jī)械強(qiáng)度、導(dǎo)電、阻隔等綜合性能大幅度提高。提出了材料增強(qiáng)、阻隔、耐疲勞機(jī)理。研究工作被國(guó)際權(quán)威專(zhuān)家評(píng)價(jià)“他們的發(fā)現(xiàn)闡明了石墨烯用于天然橡膠增強(qiáng)的巨大潛力”。

本項(xiàng)目提出以中國(guó)富產(chǎn)的煤炭為前驅(qū)體，采用催化石墨化耦合高溫提純技術(shù)，利用催化劑的溶解再析出機(jī)理和碳化物轉(zhuǎn)化機(jī)理，調(diào)變煤基本有機(jī)結(jié)構(gòu)單元的尺寸，并輔以化學(xué)氧化及低溫等離子等技術(shù)手段，將煤炭基本單元的無(wú)序結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為結(jié)構(gòu)和性能可以在一定程度上調(diào)控的煤基石墨烯。項(xiàng)目的實(shí)施將全面詮釋煤粉粒度、有機(jī)顯微組分、無(wú)機(jī)顯微組分、揮發(fā)份、固定碳等參數(shù)對(duì)煤基石墨烯之形成和組裝的基本影響規(guī)律，研究建立構(gòu)筑煤基石墨烯的新方法及其調(diào)控策略，可以開(kāi)發(fā)煤炭加工利用的新方向，擴(kuò)大和豐富粉煤利用技術(shù)的內(nèi)涵。 本項(xiàng)目的創(chuàng)新點(diǎn)在于用結(jié)構(gòu)雜亂無(wú)章的煤炭構(gòu)筑結(jié)構(gòu)規(guī)整有序、具有豐富而新奇物理特性和許多優(yōu)異化學(xué)性質(zhì)的石墨烯。

合成了第一例堿土金屬鎂雜環(huán)戊二烯（Angew. Chem. Int. Ed. 2014, 53, 5634-5638; Angew. Chem. Int. Ed. 2016, 55, 14762-14765.）；第一例稀土金屬镥雜環(huán)戊二烯（Chem. Eur. J. 2015, 21, 6686-6689; Chem. Eur. J. 2015, 21, 15860-15866; Organometallics 2016, 35, 5-8）和系列鋁雜環(huán)戊二烯（Inorg. Chem. 2015, 54, 10695-10700.），并深入研究了它們的反應(yīng)性。

春寒料峭，新冠肺炎疫情持續(xù)蔓延，形勢(shì)嚴(yán)峻，加上持續(xù)的陰雨天氣，近日武漢的氣溫?cái)嘌率较禄榱吮苊饨徊娓腥荆ＷC通風(fēng)條件，武漢一線醫(yī)護(hù)人員無(wú)法在工作、休息區(qū)域開(kāi)啟空調(diào)加溫。他們身著憋悶的防護(hù)服，衣服汗潮極易受涼，這著實(shí)是抗疫醫(yī)療人員面臨的一個(gè)難題。尤其在醫(yī)療資源短缺的情況下，節(jié)約使用防護(hù)服的他們更值得稱(chēng)贊。看到這一情況，嘉庚創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室團(tuán)隊(duì)—廈門(mén)大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院鄭南峰教授、薩本棟微米納米科學(xué)技術(shù)研究院吳炳輝副教授，隨即想到課題組前期的一項(xiàng)研究成果——柔性石墨烯加熱膜產(chǎn)品，可以在低溫陰天給醫(yī)護(hù)人員帶來(lái)健康保障，更無(wú)憂地抗擊疫情。 科技人員工作現(xiàn)場(chǎng) 團(tuán)隊(duì)研發(fā)的石墨烯遠(yuǎn)紅外加熱產(chǎn)品，采用石墨烯導(dǎo)電膜通電后可高效發(fā)射出與人體輻射相近的遠(yuǎn)紅外，能夠提升人的基礎(chǔ)體溫。溫暖守護(hù)的背后是科研工作者的馬不停蹄奮戰(zhàn)，緊急啟動(dòng)產(chǎn)品生產(chǎn)工藝方案調(diào)整，與下游制作商合作，采取邊生產(chǎn)邊發(fā)貨方式，力爭(zhēng)在疫情期間持續(xù)向湖北武漢抗疫前線輸送石墨烯熱敷腰帶等產(chǎn)品。 產(chǎn)品內(nèi)部件制作現(xiàn)場(chǎng) 受限于學(xué)生延遲開(kāi)學(xué)而導(dǎo)致研發(fā)人手不足的現(xiàn)狀，由鄭南峰教授、吳炳輝副教授及石墨烯工程與產(chǎn)業(yè)研究院6位工程師，親自下到生產(chǎn)一線，聯(lián)合廈門(mén)晞和科技有限公司徹夜加班趕制了一批電熱護(hù)腰帶、地板加熱片、加熱床墊等石墨烯遠(yuǎn)紅外加熱產(chǎn)品，于2月20日一早將第一批產(chǎn)品通過(guò)中山醫(yī)院搭乘專(zhuān)機(jī)馳援湖北一線，為醫(yī)護(hù)人員開(kāi)展救治和患者康護(hù)貢獻(xiàn)廈大力量。 團(tuán)隊(duì)成員向醫(yī)院醫(yī)護(hù)人員講解使用方法 廈大附屬中山醫(yī)院援助武漢抗擊新冠肺炎的二隊(duì)醫(yī)院人員表示，這段時(shí)間的武漢較為陰冷，廈大的石墨烯加熱腰帶及地暖等產(chǎn)品他們已經(jīng)開(kāi)始使用，操作方便并且加熱保暖效果非常好，他們衷心感謝廈大和嘉庚實(shí)驗(yàn)室科研團(tuán)隊(duì)的支持和幫助。 鋪在武漢醫(yī)護(hù)人員房間的地暖產(chǎn)品 患難見(jiàn)真情，天寒暖人心。我校科研工作者在奮斗一線的同時(shí)，與我校石墨烯工程與產(chǎn)業(yè)研究院密切合作的福建經(jīng)緯集團(tuán)有限公司也提供了口罩物資援助，在這個(gè)抗疫的冬天，所有人的行動(dòng)都暖在心，武漢加油！

丙烯齊聚生產(chǎn)得到的三聚丙烯（簡(jiǎn)稱(chēng)壬烯）／四聚丙烯（簡(jiǎn)稱(chēng)十二烯）是非常重要的液體有機(jī)化工中間體，廣泛用于表面活性劑、油品添加劑、塑料橡膠助劑、涂料助劑和油墨樹(shù)脂等的制造領(lǐng)域。較典型的壬烯下游品種有：壬烯：合成壬基酚（NP），異癸醇(IDA),叔碳酸，二壬基對(duì)苯二胺，二壬基萘磺酸鹽壬烯：支鏈?zhǔn)榛剑榛樱迨虼迹┗《幔咛即?丙烯齊聚生產(chǎn)三聚丙烯（壬烯）及四聚丙烯（十二烯）之工藝技術(shù)主要包含兩部分：齊聚催化劑的制造技術(shù)及丙烯齊聚和齊聚體

石墨烯作為化工新材料是目前的研究熱點(diǎn)，其規(guī)模化制備是難點(diǎn)。超重力旋轉(zhuǎn)床作為一種新型反應(yīng)器，在化工過(guò)程強(qiáng)化等領(lǐng)域具有總要的應(yīng)用，且無(wú)明顯放大效應(yīng)。以超重力旋轉(zhuǎn)床作為石墨（氧化石墨）剝離和還原的反應(yīng)器制備石墨烯，具有效率高、產(chǎn)品質(zhì)量及應(yīng)用性能好等特點(diǎn)。目前已達(dá)到中試水平。 本技術(shù)屬于石墨烯制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及到用超重力法以石墨為原料制 備高性能石墨烯的方法。石墨烯是目前發(fā)現(xiàn)的唯一存在的二維自由態(tài)原子晶體，是構(gòu)成石墨、碳納 米管、富勒烯等碳材料的基本結(jié)構(gòu)單元，具有優(yōu)良的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、高強(qiáng)度、 高透明度和超大的比表面積及良好的生物相容性，在復(fù)合材料、電子器件、電 能儲(chǔ)存裝置、生物傳感器、催化劑載體等領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用效果及前景，是 目前最熱研究領(lǐng)域之一，也有大量的潛在需求。實(shí)現(xiàn)其高性能低成本規(guī)模化制 備是其應(yīng)用的前提和保障，因此更是人們關(guān)注和研究的焦點(diǎn)。 現(xiàn)有的石墨烯制備方法很多，如：機(jī)械剝離、化學(xué)氣相沉積、液相剝離法、 化學(xué)氧化-剝離-還原、碳納米管切割以及完全有機(jī)合成等。在這些方法中，機(jī) 械剝離法雖然能得到高性能的石墨烯，但產(chǎn)量很小，主要用于科學(xué)研究；化學(xué) 氣相沉積法雖然可合成量較大的產(chǎn)品，但設(shè)備復(fù)雜且成本較高，限制了其應(yīng)用； 完全有機(jī)合成法得不到大面積的石墨烯片。低成本剝離法和化學(xué)氧化-剝離-還 原法通常以廉價(jià)的石墨為原料，在低溫常壓下進(jìn)行制備，其成本較低且易放大規(guī)模，是石墨烯規(guī)模合成的重點(diǎn)研究方向。 目前用于剝離的裝置主要有超聲波清洗器、微波爐、球磨機(jī)、超臨界裝置 等。在這些裝置中，超聲波清洗器雖然使用的最多，但其剝離時(shí)間長(zhǎng)、產(chǎn)率低、 對(duì)石墨烯片的晶體完整性和結(jié)構(gòu)破壞大，影響其導(dǎo)電性和其他應(yīng)用性能；微波爐剝離利用微 波爐加熱集中、功率大的特點(diǎn)，加熱使石墨或預(yù)氧化石墨迅速膨脹，達(dá)到剝離 的效果，該方法過(guò)程較為劇烈，產(chǎn)物損失不可控，而且所得到的石墨烯缺陷較多；球磨機(jī)制備出來(lái)的石墨烯片小；超臨界裝置制備成本高、需要反復(fù)多次剝離才能達(dá)到較好的效果， 不適于規(guī)模化連續(xù)生產(chǎn))。所以如何找到一種可以大規(guī)模剝離且對(duì)石墨烯性能影響小的剝離方 法和裝置是本領(lǐng)域需要解決的一個(gè)問(wèn)題。 超重力技術(shù)是利用比地球重力加速度大得多的超重力環(huán)境對(duì)傳質(zhì)、傳熱過(guò) 程和微觀混合過(guò)程進(jìn)行強(qiáng)化的新技術(shù)，在地球上通過(guò)旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生模擬的超重力環(huán) 境而獲得。它能夠大幅度提高反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率和選擇性，顯著地縮小反應(yīng)器的體 積，簡(jiǎn)化工藝、流程，實(shí)現(xiàn)過(guò)程的高效節(jié)能，減少污染排放。在超重力旋轉(zhuǎn)床 內(nèi)氣體呈連續(xù)相均勻分布，液體被分散成大量的液滴、液絲和液膜，具有極大 的比表面積。研究表明：在超重力環(huán)境下相間傳質(zhì)速率比傳統(tǒng)塔器提高1～3 個(gè)數(shù)量級(jí)，微觀混合和傳質(zhì)過(guò)程得到極大強(qiáng)化。超重力過(guò)程強(qiáng)化技術(shù)已被大量 用作需要對(duì)相間傳遞過(guò)程進(jìn)行強(qiáng)化的多相過(guò)程，和需要對(duì)相內(nèi)或擬均相內(nèi)微觀 混合強(qiáng)化的混合與反應(yīng)過(guò)程，并達(dá)到了工業(yè)化水平或中試水平。目前還沒(méi)有出 現(xiàn)過(guò)將超重力技術(shù)應(yīng)用在石墨領(lǐng)域的例子。 本項(xiàng)目要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種超重力法制備石墨烯的方法；通過(guò)對(duì) 石墨進(jìn)行預(yù)處理，使石墨的層間距增大，之后在超重力旋轉(zhuǎn)床中剝離預(yù)處理石 墨，得到石墨烯；該制備方法簡(jiǎn)單易行，低成本、高產(chǎn)量，適合大規(guī)模生產(chǎn)， 具有廣泛的應(yīng)用前景，該方法制備的石墨烯具有很高的導(dǎo)電率和極少的缺陷。 本發(fā)明提供一種超重力法制備石墨烯的方法，包括以下步驟： 1）以石墨為原料，對(duì)石墨進(jìn)行預(yù)處理，使石墨的層間距增大，得到預(yù)處 理石墨； 2）在超重力旋轉(zhuǎn)床中剝離預(yù)處理石墨，得到石墨烯。

石墨烯因 其 優(yōu)異 的性質(zhì)而 被 譽(yù)為 “ 材料之王 ” ， 在諸多 領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景， 但 距離 真正實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化 還存在諸多 問(wèn)題和挑戰(zhàn) 。制備決定 未來(lái)， 高品質(zhì) 石墨烯薄膜的 可控 制備 一直是學(xué)術(shù)界和業(yè)界關(guān)注的 重點(diǎn) 。 化學(xué) 氣相沉積法（ CVD ） 以 其優(yōu)良 的 可控性和可放大性被 公認(rèn) 為最具前景的石墨烯 薄膜 制備方法， 經(jīng)過(guò) 近十年的發(fā)展， 雖然 在單晶尺寸上 取得 了諸多突破性進(jìn)展， 但 CVD 石墨烯的性能 和 理想 水平 仍然有不 小 的差距 ， 這一問(wèn)題已經(jīng)困擾石墨烯領(lǐng)域很久 。 該研究首次 揭示了 CVD石墨烯 的本征污染問(wèn)題，提出氣相反應(yīng)調(diào)控的方法，分別使用泡沫銅輔助催化和含銅碳源實(shí)現(xiàn)了超潔凈石墨烯的制備（ Nat ure   Commun .  2019 ,  10 , 1912 ； J. Am. Chem. Soc.   2019 ,  141 , 7670 ）。 對(duì)于已存在 本征污染的石墨烯薄膜，他們 巧妙地 使用 二氧化碳 對(duì)其進(jìn)行刻蝕 ，而不引入額外缺陷，從而成功 制備出大面積的超潔凈石墨烯薄膜，該 方法與普通CVD工藝完全兼容 （ Angew . Chem.  2019 ,10.1002/ange.201905672 ）。 同時(shí) ，他們探究 了本征污染物與石墨烯之間的相互作用，發(fā)展了基于活性炭的界面力調(diào)控方法，成功實(shí)現(xiàn)了石墨烯的表面清潔（ Adv.  Mater.  2019 , e1902978 ） 。