石(shi)墨(mo)(mo)烯(xi)（Graphene）具有優(you)異(yi)的(de)光學、電(dian)(dian)學、力學特性，被(bei)認為是一種未來(lai)革命性的(de)功能(neng)(neng)/結(jie)構(gou)(gou)材料，在能(neng)(neng)源環境、生物(wu)醫(yi)療(liao)、電(dian)(dian)子(zi)器件、化(hua)(hua)工(gong)和航空(kong)航天等多方面具有重要(yao)的(de)應(ying)用(yong)。采用(yong)射頻感(gan)應(ying)加(jia)(jia)熱和微波加(jia)(jia)熱等離子(zi)體(ti)制(zhi)備石(shi)墨(mo)(mo)烯(xi)能(neng)(neng)耗高，難以工(gong)業化(hua)(hua)應(ying)用(yong)。熱等離子(zi)體(ti)熱解碳氫化(hua)(hua)合(he)物(wu)合(he)成石(shi)墨(mo)(mo)烯(xi)，由于等離子(zi)體(ti)電(dian)(dian)導率隨著溫度增(zeng)加(jia)(jia)迅速上升(sheng)，導致電(dian)(dian)弧自(zi)動收縮(suo)到很小的(de)范圍，對于合(he)成石(shi)墨(mo)(mo)烯(xi)要(yao)求的(de)毫秒(miao)級反(fan)應(ying)時間，難以實現均(jun)(jun)(jun)勻(yun)加(jia)(jia)熱，產(chan)品(pin)均(jun)(jun)(jun)勻(yun)性差，能(neng)(neng)耗高。采用(yong)課題組研制(zhi)的(de)磁分散電(dian)(dian)弧產(chan)生大面積(ji)均(jun)(jun)(jun)勻(yun)等離子(zi)體(ti)的(de)技術(shu)，解決(jue)了等離子(zi)體(ti)對物(wu)料快速均(jun)(jun)(jun)勻(yun)加(jia)(jia)熱問題。所制(zhi)備的(de)石(shi)墨(mo)(mo)烯(xi)平面尺寸(cun)50-300nm，層數2-5層，表現出良好的(de)晶體(ti)結(jie)構(gou)(gou)和超(chao)大的(de)比表面積(ji)，產(chan)品(pin)均(jun)(jun)(jun)勻(yun)性好；制(zhi)備方法及設(she)備簡單，一步合(he)成，無(wu)需(xu)還原(yuan)，且無(wu)需(xu)基底、催化(hua)(hua)劑、溶液(ye)或酸，收率高約（~14%），能(neng)(neng)耗低(di)約~0.4kW·h/g，成本低(di)，具備實現低(di)成本大規模連(lian)續生產(chan)的(de)前景。

不同模式(shi)電弧(hu)CCD圖像與石墨烯(xi)樣品檢測結果

研(yan)究工作探(tan)究了等(deng)離(li)(li)(li)子參數(shu)(shu)、原料氣體(ti)組(zu)成(cheng)(cheng)與納米石墨(mo)(mo)烯(xi)形(xing)態、層數(shu)(shu)及缺陷之間的關系(xi)，同時揭示了產(chan)生(sheng)高(gao)純度(du)(du)石墨(mo)(mo)烯(xi)需要工藝條件。結合等(deng)離(li)(li)(li)子體(ti)反應器流(liu)場溫度(du)(du)場的數(shu)(shu)值模擬和化學反應動力學計(ji)算，提(ti)出石墨(mo)(mo)烯(xi)可能的形(xing)成(cheng)(cheng)機(ji)(ji)理(li)：低碰撞頻率的成(cheng)(cheng)核前驅體(ti)有利于形(xing)成(cheng)(cheng)片層（sheet-like）核心(xin)，并在富(fu)氫和高(gao)溫的等(deng)離(li)(li)(li)子體(ti)環(huan)境中保持平面生(sheng)長。石墨(mo)(mo)烯(xi)形(xing)成(cheng)(cheng)機(ji)(ji)理(li)的闡明，為產(chan)品(pin)生(sheng)產(chan)控制提(ti)供了理(li)論指導。

團隊王(wang)城(cheng)特聘副(fu)研究(jiu)員和博士生陳仙(xian)輝(hui)分(fen)別為兩(liang)篇(pian)論(lun)文的(de)(de)第一作者，夏(xia)維東教授(shou)(shou)為兩(liang)篇(pian)論(lun)文的(de)(de)通訊作者，王(wang)城(cheng)特聘副(fu)研究(jiu)員和葉桃紅(hong)副(fu)教授(shou)(shou)分(fen)別為兩(liang)篇(pian)論(lun)文共同(tong)通訊作者。本(ben)項目獲得國家自然(ran)科學基(ji)金委和中(zhong)國科學院儀(yi)器專項基(ji)金的(de)(de)資助(zhu)。

論文鏈接：