阿卜杜拉国王科技大学Mingguang Chen课题组--乙酸纤维素向单层石墨烯的演化
将生物质废物转化为高价值产品是环境领域的一项艰巨任务。从固态前体中生长石墨烯具有成本效益，并且正在成为热门的研究主题。但是，其潜在机制尚不清楚。在这项工作中，我们报告了一种新方法，该方法可直接从卷烟过滤嘴废料的主要成分（乙酸纤维素）中生长无添加剂的大面积石墨烯。这项工作首次证明了乙酸纤维素向还原型氧化石墨烯的演化，最后向石墨烯的演化。阐明了各种生长参数，氢浓度和Cu晶界对单层石墨烯结构域尺寸和质量的影响。最后，提出了从固态前体中生长石墨烯的机理。由转移的单层石墨烯制成的场效应晶体管显示出约1500 cm2/(V s)的高电子迁移率和空穴迁移率。这项工作为将生物质废物转化为高价值石墨烯产品提供了新的机会。
Figure 1. 由乙酸纤维素合成单层石墨烯的示意图。
Figure 2. 不同温度下，在铜箔上生长的碳纳米材料的（a-c）SEM图像和（d-f）拉曼光谱。比例尺1毫米。（g）基于过渡态理论，从乙酸纤维素到rGO和石墨烯的反应路径说明。
Figure 3. 不同时间下，在Cu箔上生长的碳纳米材料的（a-d）SEM图像，（e-h）统计分析和（i-l）拉曼光谱。比例尺2毫米。
Figure 4. 随着时间的增长，铜箔上生长的碳纳米材料的（a-d）SEM图像，（e-h）统计分析和（i-l）拉曼光谱。比例尺2毫米。
Figure 5. 在不同压力下，在铜箔上生长的石墨烯的（a-c）SEM图像，（d-f）统计分析和（g-i）拉曼光谱。比例尺1毫米。
Figure 6. （a）石墨烯/PET柔性加热器的光学图像。（b）石英衬底上单层石墨烯的光谱。（c）在15 V的供电电压下，捕获的石墨烯/PET柔性加热器的红外图像。（d）在不同的供电电压下，石墨烯/PET柔性加热器的温度曲线。
相关研究成果于2021年由阿卜杜拉国王科技大学Mingguang Chen课题组，发表在Carbon（https://doi.org/10.1016/j.carbon.2020.11.084）上。原文：Evolution of cellulose acetate to monolayer graphene。