所属领域: 煤化工
成果简介:
1.成果的基本情况
本项目提出以中国富产的煤炭为前驱体，采用催化石墨化耦合高温提纯技术，利用催化剂的溶解再析出机理和碳化物转化机理，调变煤基本有机结构单元的尺寸，并辅以化学氧化及低温等离子等技术手段，将煤炭基本单元的无序结构转化为结构和性能可以在一定程度上调控的煤基石墨烯。项目的实施将全面诠释煤粉粒度、有机显微组分、无机显微组分、挥发份、固定碳等参数对煤基石墨烯之形成和组装的基本影响规律，研究建立构筑煤基石墨烯的新方法及其调控策略，可以开发煤炭加工利用的新方向，扩大和丰富粉煤利用技术的内涵。
本项目的创新点在于用结构杂乱无章的煤炭构筑结构规整有序、具有丰富而新奇物理特性和许多优异化学性质的石墨烯。
2.主要技术特点
（1）研究揭示以煤为原料制备石墨烯的特点和基本规律。
（2）研究诠释煤粉粒度、有机显微组分、无机显微组分（煤中无机矿物质）、有机官能团、挥发份、固定碳等参数对煤基石墨烯之形成和组装的基本影响规律，研究建立构筑煤基石墨烯新方法及其调控策略。
（3）综合采用催化石墨化和酸处理提纯等技术，调变煤基本有机结构单元的尺寸及官能团的种类和数量，辅以化学氧化及低温等离子等物理技术手段，实现结构和性能在一定程度上可以调控的石墨烯材料的廉价制备。
（4）研究揭示石墨化催化及微波和低温等离子体处理等对煤中芳香基本结构单元的芳香层片结构之生长、剪裁、组装及转化的协同作用机制，阐明石墨化产物的结构特征与其转化反应性间的内在规律性关系。
3.应用范围
该项成果适用于不同地区，不同煤层，不同煤岩组分原料制备石墨烯的应用，是实现中国煤炭材料化应用的新途径。
4.市场需求及经济效益分析
利用煤炭的催化石墨化耦合提纯技术，开发石墨烯合成的新途径，可以扩宽煤化工学科的内涵，具有显著的经济效益。
据国外知名石墨烯生产企业nanoinnova technologies最新报价，其氧化石墨烯价格是199欧元/克，还原的石墨烯价格是399欧元/克，换算成人民币每公斤优质石墨烯价格约合400万人民币。本项目的实施，有望寻求到煤基石墨烯制备的新技术，通过进一步筛选催化剂及合成工艺参数，制备出高品质石墨烯，其经济效益非常可观。
合作方式:合作开发 技术服务
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