將生物質廢物轉化為高價值產品是環境領域的一項艱巨任務。從固態前體中生長石墨烯具有成本效益，并且正在成為熱門的研究主題。但是，其潛在機制尚不清楚。在這項工作中，我們報告了一種新方法，該方法可直接從卷煙過濾嘴廢料的主要成分（乙酸纖維素）中生長無添加劑的大面積石墨烯。這項工作首次證明了乙酸纖維素向還原型氧化石墨烯的演化，最后向石墨烯的演化。闡明了各種生長參數，氫濃度和Cu晶界對單層石墨烯結構域尺寸和質量的影響。最后，提出了從固態前體中生長石墨烯的機理。由轉移的單層石墨烯制成的場效應晶體管顯示出約1500 cm
2/(V s)的高電子遷移率和空穴遷移率。這項工作為將生物質廢物轉化為高價值石墨烯產品提供了新的機會。
Figure 1. 由乙酸纖維素合成單層石墨烯的示意圖。
Figure 2. 不同溫度下，在銅箔上生長的碳納米材料的（a-c）SEM圖像和（d-f）拉曼光譜。比例尺1毫米。（g）基于過渡態理論，從乙酸纖維素到rGO和石墨烯的反應路徑說明。
Figure 3. 不同時間下，在Cu箔上生長的碳納米材料的（a-d）SEM圖像，（e-h）統計分析和（i-l）拉曼光譜。比例尺2毫米。
Figure 4. 隨著時間的增長，銅箔上生長的碳納米材料的（a-d）SEM圖像，（e-h）統計分析和（i-l）拉曼光譜。比例尺2毫米。
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Figure 5. 在不同壓力下，在銅箔上生長的石墨烯的（a-c）SEM圖像，（d-f）統計分析和（g-i）拉曼光譜。比例尺1毫米。
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Figure 6. （a）石墨烯/PET柔性加熱器的光學圖像。（b）石英襯底上單層石墨烯的光譜。（c）在15 V的供電電壓下，捕獲的石墨烯/PET柔性加熱器的紅外圖像。（d）在不同的供電電壓下，石墨烯/PET柔性加熱器的溫度曲線。
相關研究成果于2021年由阿卜杜拉國王科技大學Mingguang Chen課題組，發表在Carbon（https://doi.org/10.1016/j.carbon.2020.11.084）上。原文：Evolution of cellulose acetate to monolayer graphene。
轉自《石墨烯雜志》公眾號
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