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2021年第02期
2021-03-19
28

热接触变质煤制备石墨烯:化学结构演化

  • 作者:

    王绍清
    沙吉顿
    张浩
    董泽宇
    王凯旋
  • 关键词:

    热接触变质煤
    煤基石墨烯
    氧化石墨烯
    化学结构
  • 作者单位:

    中国矿业大学(北京) 地球科学与测绘工程学院

摘要

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摘要:

作为具有优异性能的碳材料,石墨烯应用前景广阔。我国煤炭资源储量丰富,以煤为原料,探讨制备石墨烯的研究需不断深化。受岩浆影响的热接触变质煤具有高碳含量、高芳香度等特点,但其制备石墨烯的可行性值得研究。以淮北煤田朔里煤矿5号煤层为研究对象,采集3个靠近岩浆侵入体的热接触变质煤为原料。煤基石墨烯的制备采用改进Hummers法,原煤经石墨化后,通过氧化、超声剥离、还原成石墨烯。采用傅里叶变换红外光谱 (FTIR)、拉曼光谱和X射线衍射对煤基石墨、氧化石墨烯和还原氧化石墨烯逐一进行分析。结果表明:3个样品制得的煤基石墨的(002) 晶面间距均为0.338 1 nm。氧化石墨烯的分子结构中含有羧基、羟基和环氧基,在还原后这些官能团脱落并形成了还原氧化石墨烯结构中的缺陷。煤基石墨和还原氧化石墨烯的红外光谱都出现了羟基的特征吸收峰,区别在于煤基石墨中的羟基为石墨化过程中所残留的,而还原氧化石墨烯中的羟基则是氧化石墨烯未彻底还原所残留的。拉曼光谱分析的结果表明氧化石墨烯在还原后ID/IG>1,为还原过程中石墨烯片层表面的环氧基脱落形成的面缺陷所导致。由朔里热接触变质煤所制备出的还原氧化石墨烯的平均层数分别为4.29、3.97和4.31,均属少层石墨烯,热接触变质煤可作为制备石墨烯的原料。

王绍清,沙吉顿,张浩,等.热接触变质煤制备石墨烯:化学结构演化[J].煤炭科学技术,2021,49(2):238-244.doi:10.13199/j.cnki.cst.2021.02.028 WANG Shaoqing,SHA Jidun,ZHANG Hao,et al.Graphene produced by thermally-altered coal:chemical structure evolution[J].Coal Science and Technology,2021,49(2):238-244.doi:10.13199/j.cnki.cst.2021.02.028

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