维度网讯，宾夕法尼亚州立大学的研究团队将废旧聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）转化为高度有序的合成石墨，这种石墨的晶体结构优于商业天然石墨样品。该研究成果发表在《钻石与相关材料》（Diamond and Related Materials）期刊上，表明常见的废塑料可能成为电池级碳的宝贵来源。

石墨是锂离子电池负极材料的关键组成部分，被美国能源部列为关键矿物。随着电动汽车、消费电子产品和电网规模储能系统需求的增长，对电池级石墨的需求也在持续上升。与此同时，PET作为全球使用最广泛的塑料之一，尽管许多消费者将其投入回收箱，但大部分材料最终仍被丢弃、降级回收或送入垃圾填埋场。

研究团队将切碎的PET塑料与少量氧化石墨烯结合，通过精心控制的热过程加热材料，使塑料中的碳原子重组为高度有序的石墨结构。研究人员发现，仅添加2.5%（重量比）的氧化石墨烯就能产生最高质量的石墨，其形成的微晶尺寸超过了天然石墨的相关指标，表明具有卓越的结构有序度。

据研究人员介绍，氧化石墨烯片边缘的含氧官能团有助于引发和促进横向石墨晶体生长。在石墨化过程中，暴露的石墨烯表面充当模板，引导碳原子高度有序地堆叠排列。该方法与许多依赖铁、镍或钴等金属催化剂的传统石墨化技术不同，后者会留下杂质并需要额外的化学纯化步骤。基于石墨烯的添加剂在不引入金属污染物的前提下促进石墨化。

该研究的第一作者、宾夕法尼亚州立大学约翰与威利·利昂家族能源与矿物工程系的博士生沙克希·塞卡尔（Shakshi Sekar）表示，通过避免使用金属催化剂，可以生产更纯净的石墨，同时减少化学品使用和废物产生。消除催化剂去除步骤有望简化未来制造过程，并减少生产电池材料相关的环境足迹。

研究人员指出，还需要额外工作来评估大规模生产和电池性能，但该研究展示了一条将常见废物流转化为高价值储能材料的途径。塞卡尔表示，这一发现也指向了未来如何看待塑料废物的更广泛转变，即将塑料视为支持清洁能源技术的资源。

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