莱斯大学James M. Tour教授课题组2020年在《ACS Nano》上发表了论文“Flash Graphene from Plastic Waste”。

一、亮点/创新点

本篇文献的亮点和创新点主要包括：

（1）提出了一种通过闪蒸焦耳热法（FJH）将塑料废弃物（PW）高效转化为闪蒸石墨烯（FG）的方法。

（2）该方法先将塑料废弃物（PW）在高强度交流电（AC）下处理大约8秒，然后直流（DC）震荡，用闪蒸焦耳热法（FJH）将塑料废弃物（PW）变成具有涡轮层的闪蒸石墨烯（FG）。

（3）这一过程不仅能转化塑料废弃物（PW）为高质量的石墨烯，还产生碳低聚物、氢气和轻质碳氢化合物，具有环境友好和成本效益。

（4）通过交流电和直流电的交替能够生产出具有大层间距、易于在液体和复合材料中分散的高质量FG，展示了该技术在提升塑料废弃物价值、减少环境污染方面的巨大潜力。

二、研究背景

本篇文献的研究背景可以概括为以下几点：

（1）塑料废弃物（PW）的污染已成为21世纪最紧迫的环境问题之一。大量塑料废弃物最终进入垃圾填埋场和海洋，形成微塑料和纳米塑料，威胁海洋生物、微生物和人类等。

（2）现有的塑料回收方法，如化学回收法，有着许多问题，如成本高、效率低、应用范围有限等。

（3）石墨烯具有独特的性能和广泛的应用潜力，但其生产过程中面临着挑战，特别是在环境友好和成本效率方面。

（4）需要一种新方法，以提高塑料废弃物的回收利用率，同时生成具有高附加值的产品，如石墨烯，进而实现经济与环境双重效益。

三、研究方法

本篇文献的研究方法包括以下几个关键步骤：

（1）将塑料废弃物（PW）研磨成1-2毫米粉末，掺杂5 wt%的导电炭黑形成导电混合物。

（2）交流焦耳热（AC-FJH）：对样品施加120 V，60 Hz的交流电约8秒。

（3）直流焦耳热（DC-FJH）：在交流焦耳热（AC-FJH）处理之后，对样品进行直流焦耳热（DC-FJH）处理。由10个450V和60mF的电容器组成的电容器组充电至110V，在500毫秒的放电时间以获得高质量的FG。

四、研究结果和主要结论

本篇文献的研究结果和主要结论概括如下：

（1）使塑料废弃物在大约8秒钟的高强度交流电中处理，然后进行直流震荡，通过闪蒸焦耳热技术将塑料废弃物变成具有涡轮层的闪蒸石墨烯（FG）外，还会产生碳低聚物、氢等。

（2）处理每吨塑料废弃物约125美元（约848元人民币）的电力成本，同时可以获得180千克高质量石墨烯，具有明显经济优势。

五、后续研究改进

根据研究内容和结果，可以推测一些可能的后续研究方向：

（1）优化石墨烯的产量和质量：通过进一步研究不同类型塑料废弃物对产物性质的影响，以及调整加工参数（如电流强度、加热时间等），寻找最佳的生产条件。

（2）研究石墨烯的应用领域：扩大石墨烯应用的研究，特别是在能源存储、复合材料、环境治理等方面的应用，探索其在实际中的效能和效率。

（3）环境影响评估：深入分析该技术的环境影响，包括生命周期分析（LCA），评估其在减少塑料污染和碳足迹方面的实际效果。

（4）经济性分析：进行详细的成本效益分析，包括生产成本、潜在市场价值以及与传统塑料处理和石墨烯生产方法的比较，以评估其商业可行性。

（5）副产品的利用：研究生产过程中产生的碳低聚物、氢气和轻质碳氢化合物的有效利用途径，以实现资源的全面利用和零废弃。

脉冲赛因电闪蒸反应器FJH-2024A

太原赛因新材料科技有限公司经过两年的设计和改进，研发出世界上最先进的脉冲闪蒸焦耳热反应器。

本反应器有以下特点和优势：

（1）在国内首家实现了闪蒸焦耳热制备石墨烯和其它新型材料。 

（2）实现了电压、电流、温度毫秒级检测，可以得到精确的反应条件。

（3）可以使用基于石英管的直接焦耳热反应架，也可以使用基于加热平台的间接焦耳热反应架，还可以使用微型真空管的焦耳热蒸馏反应装置。

（4）自动化控制各种放电参数，可以将克级原料在1秒内最高升温到4000℃，可以在3000℃内精确控制加热温度，可以毫秒控制放电达到3000℃热冲击，为广大材料研究人员提供了一种新的加热利器。

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