美国德州农工大学研发甲烷制氧化石墨烯新工艺

维度网讯，美国德州农工大学（Texas A&M University）团队研发出一种甲烷直接生产氧化石墨烯的新工艺，为传统高成本的制造路线提供了可扩展的替代方案。

该研究发表于《自然通讯》（Nature Communications）。研究描述了利用非热等离子体-水界面将天然气主要成分甲烷转化为高纯度氧化石墨烯，同时生成氢气的完整过程。项目由德州农工大学J. Mike Walker '66机械工程系副教授兼研究副副校长David Staack博士领导。据研究团队透露，这一成果源于一个最初聚焦于氢气生产的项目。

传统氧化石墨烯生产通常从开采的石墨矿出发，依赖化学密集型处理。新方法则直接从甲烷分子开始构建氧化石墨烯，在制备路径上实现了根本区别。

氧化石墨烯是一种碳纳米材料，广泛应用于锂离子电池、电子、涂层、复合材料及先进制造领域。研究人员指出，目前美国石墨及其衍生材料的供应链仍较有限，这加大了对替代生产技术的关注度。

研究团队报告称，通过等离子体工艺生产的氧化石墨烯性能与市售产品相当。该研究还展示了一种可在大气条件下实现高纯度单层氧化石墨烯可规模化生产的方法。

化学工程学教授兼系副主任、项目联合首席研究员Micah Green博士表示，该工作是首次报道的从天然气前体规模化生产氧化石墨烯。他认为该工艺与行业将石化原料转化为高价值碳纳米材料而非碳排放的整体方向相契合。

研究人员表示，这项技术有望支撑未来国内碳纳米材料的生产，同时在储能、电子和先进制造领域创造新的机遇。该项目得到了位于德克萨斯州大学城的能源公司LTEOIL的支持。该工艺在将碳转化为氧化石墨烯的同时产出氢气，实现了从同一原料中获得先进材料与能源的路径。