煤基石墨烯系列材料的可控制備及其在CO2還原過(guò)程中的應(yīng)用進(jìn)展

編號(hào)：FTJS09419

篇名：煤基石墨烯系列材料的可控制備及其在CO2還原過(guò)程中的應(yīng)用進(jìn)展

作者：張亞婷 嚴(yán)心娥 劉國(guó)陽(yáng) 李可可 賈嘉

關(guān)鍵詞： 煤炭轉(zhuǎn)化 石墨烯 CO2還原 光電催化 二維碳材料

機(jī)構(gòu)： 西安科技大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院 西安交通工程學(xué)院土木工程學(xué)院

摘要： 石墨烯作為一種結(jié)構(gòu)、性能獨(dú)特的二維碳材料在CO2還原轉(zhuǎn)化過(guò)程中展現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景,尋找石墨烯豐富的碳質(zhì)前驅(qū)體和可控制備方法是實(shí)現(xiàn)其大規(guī)模應(yīng)用的基礎(chǔ)。煤炭作為一種富碳礦物資源,含有豐富的官能團(tuán)和高芳香度納米石墨微晶結(jié)構(gòu)。以煤炭及其衍生物為碳源制備高附加值石墨烯材料具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì),是同時(shí)實(shí)現(xiàn)煤炭材料清潔化利用和石墨烯低成本實(shí)際應(yīng)用的重要途徑。針對(duì)不同變質(zhì)程度煤種,從化學(xué)組成和煤質(zhì)結(jié)構(gòu)出發(fā),通過(guò)適當(dāng)?shù)姆肿蛹舨煤突瘜W(xué)結(jié)構(gòu)組裝,成功實(shí)現(xiàn)了系列多尺度、多形態(tài)煤基石墨烯材料的可控制備。常用的制備方式包括:機(jī)械力剪切、化學(xué)插層氧化、電化學(xué)剝離、氣相沉積、陽(yáng)極電弧放電及液相自組裝等。如通過(guò)化學(xué)氧化或超聲物理剪裁煤大分子結(jié)構(gòu)制備零維石墨烯量子點(diǎn);煤炭熱解得到的含碳烴類(lèi)小分子氣體通過(guò)化學(xué)氣相沉積制備二維石墨烯薄膜;煤炭高溫石墨化后通過(guò)物理或化學(xué)剝離得到二維石墨烯納米片;二維石墨烯經(jīng)過(guò)結(jié)構(gòu)自組裝制備三維石墨烯氣凝膠。由于煤基石墨烯的組成及其表界面結(jié)構(gòu)具有易調(diào)控、可修飾等特性,其在CO2還原過(guò)程中展現(xiàn)出良好的催化活性。通過(guò)總結(jié)煤基石墨烯系列材料在CO2光催化、電催化以及光電催化轉(zhuǎn)化過(guò)程中的最新研究,認(rèn)為煤基石墨烯通過(guò)增大反應(yīng)活性位點(diǎn)和改變催化劑表面結(jié)構(gòu),能夠有效提高CO2還原過(guò)程的效率和選擇性。最后,針對(duì)煤基石墨烯組成和結(jié)構(gòu)的調(diào)控,以及CO2還原催化劑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行了展望。