石墨氧化时间缩短至2分钟第六元素参与该项研究

　　3月25日从常州第六元素材料科技股份有限公司了解到，由该公司与中国科学技术大学、中国科学院上海高等研究院、上海交通大学合作开展的一项研究取得重要进展——通过采用具有连续流动特征的微通道反应器，2分钟即可实现石墨的氧化，相比于传统釜式反应中动辄数小时的反应时间，效率提升了近百倍。这一研究成果已经发表在材料科学领域著名期刊《先进材料》上。
　　氧化石墨及其剥离产物氧化石墨烯，是规模化制备石墨烯的关键前驱体。在目前科学研究及工业应用中，氧化石墨制备仍以1958年提出的Hummers法为基础，通过在浓硫酸体系中加入强氧化剂与石墨得到。实验室中通常使用玻璃容器，产业化中则使用釜式反应器，单次投料100公斤石墨所用的反应釜甚至有三层楼那么高。且由于制备过程依赖搅拌确保反应均一性，还需要对如此大体积的反应釜进行温度控制，仅石墨氧化这一步骤就需近1天，到成品还需3天左右。
　　常州第六元素材料科技股份有限公司研发中心副总监唐润理博士介绍，此次发表的研究中，团队率先在石墨氧化领域尝试应用微流体反应原理，利用微反应器的小尺寸、高换热面积，对固液反应进行“流动强化”，相当于大幅增加了原来反应釜中“强力搅拌”的功能，并可做到秒级温度控制，使得石墨在流动2分钟后就能被高效氧化，属业界首创。使用该技术后，在效率提升的同时，采用微流设备的反应体积也大幅缩减，可大大降低传统釜式反应的“放大效应”。据现有研究结果并行放大，年产60吨氧化石墨的连续化制备产线只需约6.5升的微反应器，并且可以实现实时过程管控与工艺调整，为下一代智能化制备奠定技术基础。
　　据悉，作为研究团队中唯一一家企业，常州第六元素材料科技股份有限公司此次为研究团队提供了从工艺到产业化参数的重要研究支撑。董事长瞿研博士介绍，公司拥有国内首条大规模宏量制备、全自动控制的石墨烯粉体生产线，粉体销量占全球六成以上，目前已是全球最大石墨烯粉体生产商，年产量超过1000吨。公司非常重视研发，积极探索石墨烯新型制备及应用技术。“我们预计，该研究成果在5年内可以应用到产线上，未来将使石墨烯制备成本降低50%以上。”瞿研说。