石墨烯被誉为“改变21世纪的神奇材料”,且因其独特的电学性能、力学性能、热性能、光学性能和较高比表面积,近年来受到极大重视。但是,摆在石墨烯产业化面前的一道难题是:大多数企业尚处在小批量生产的摸索阶段,还不能形成稳定的规模化生产能力,且石墨烯的生产成本较高,原料供应也有限制,这也阻碍了石墨烯进一步走向市场。
近日,记者得到消息,山东济南圣泉集团股份有限公司已经和黑龙江大学的研究团队携手开发生物质石墨烯,有望破解上述难题。石墨烯是英国曼彻斯特大学的两位科学家2004年在实验室中通过试验发现的仅由一层碳原子构成的薄片。据了解,由于石墨烯领域的专利技术大部分还停留在科研阶段,制备成本普遍过高,很难实现工业化商业生产,市场价格在200元/克左右,而且在原料上也屡受限制。有科学家从生物质原料上打起了“主意”。
秸秆是一种天然纤维素生物质,被认为是地球上最有价值、最丰富的可再生资源。在中国,天然纤维素生物质的年产率超过7亿吨,其中玉米秸秆占有30%。由于玉米秸秆中碳含量比较丰富,因此将其转化为具有特殊结构的碳材料用于需要的领域非常重要。近年来,类石墨烯材料在超级电容器领域中具有较为广泛的应用,主要是由于二维纳米材料具有和石墨烯类似的杰出的电子传导特性。
圣泉集团生物质碳材料研究所所长张金柱告诉《中国科学报》记者,圣泉集团在得知黑龙江大学付宏刚团队这项生物质石墨烯研究成果后,在6月份就迅速与黑龙江大学接洽,开始了在生物质石墨烯研究上的合作。记者带着相同的疑问找到了张金柱。据张金柱介绍,“基团配位组装法”工艺制备生物质石墨烯目前获得成功,预计以当前的技术能力,石墨烯年产量可以达到十几万吨。
同时,圣泉集团年产150吨生物质石墨烯的中试生产线预计十月份试生产,而年设计生产能力为2000吨的全球首个以生物质为原料的石墨烯工业化项目也正在立项申报中。