这份文件是关于将塑料废弃物（Plastic Waste, PW）通过闪蒸焦耳加热（Flash Joule Heating, FJH）技术转化为闪蒸石墨烯（Flash Graphene, FG）的研究报告。^[1]^以下是总结的几个关键部分：

1. 研究背景

· 塑料废弃物问题：塑料废弃物污染已成为21世纪最紧迫的环境问题之一，大量塑料废弃物进入垃圾填埋场和海洋，对海洋生物、微生物、有用细菌和人类构成威胁。

· 传统回收方法的局限性：物理回收需要大量人工进行塑料分类，且回收后的塑料质量下降；化学回收（如热解）需要高温和催化剂，能耗高且催化剂易中毒，成本效益低。^[2]^

· 闪蒸石墨烯的潜力：石墨烯作为一种稳定、低毒性的碳材料，将塑料废弃物转化为石墨烯具有环境和经济双重优势。^[3]^

2. 实验方法和步骤

· 样品准备：将塑料废弃物研磨成粉末，并与5wt%的碳黑（CB）混合以增加导电性。^[4]^

· 闪蒸焦耳加热（FJH）：

· 交流闪蒸（AC-FJH）：使用120V、60Hz的交流电对样品进行8秒的加热，产生中间产物AC-FG。^[5]^

· 直流闪蒸（DC-FJH）：对AC-FG进行短时间的直流电脉冲处理，转化为高质量的涡轮层状石墨烯（tFG）。^[6]^

· 实验条件：所有闪蒸过程在真空环境中进行，以确保安全。^[7]^

3. 主要表征方法

· 拉曼光谱（Raman Spectroscopy）：用于表征石墨烯的质量，通过分析2D、G和D峰的位置和强度来评估石墨烯的层数和缺陷程度。^[8]^

· X射线衍射（X-ray Diffraction, XRD）：用于确定石墨烯的晶体结构，特别是层间距。^[9]^

· 透射电子显微镜（Transmission Electron Microscopy, TEM）：用于观察石墨烯的微观结构，包括层数和层间距。^[10]^

· 热重分析（Thermogravimetric Analysis, TGA）：用于评估石墨烯的热稳定性。^[11]^

· X射线光电子能谱（X-ray Photoelectron Spectroscopy, XPS）：用于分析石墨烯的化学组成和纯度。^[12]^

4. 主要结论

· 高质量石墨烯的制备：通过AC-FJH和DC-FJH的组合过程，成功将塑料废弃物转化为高质量的涡轮层状石墨烯（tFG），其I2D/IG峰比高达6，D带强度低。^[13]^

· 环境与经济优势：该过程无需催化剂，适用于混合塑料废弃物，能耗低（约23kJ/g），每吨塑料废弃物的处理成本约为125美元，具有经济吸引力。^[14]^

· 石墨烯的分散性：tFG在1% Pluronic水溶液中的分散浓度可达1.2mg/mL，高于许多文献报道的浓度，有利于其在复合材料中的应用。^[15]^

· 复合材料性能提升：将tFG添加到波特兰水泥中，仅需0.035wt%的tFG即可使水泥的抗压强度提高30%，显示出tFG在大型应用中的优势。^[16]^

5. 实验方法的优势

· 高效性：FJH过程在短时间内将塑料废弃物转化为石墨烯，能耗低。^[17]^

· 普适性：无需催化剂，适用于混合塑料废弃物，简化了回收过程。^[18]^

· 高质量产品：通过AC-FJH和DC-FJH的组合过程，获得高质量的石墨烯产品。^[19]^

· 环境友好：减少了塑料废弃物的环境污染，同时石墨烯作为一种稳定、低毒性的材料，有助于减少碳足迹。^[20]^

· 经济可行性：处理成本低，具有商业应用的潜力。^[21]^

这些结论和方法为塑料废弃物的高值化利用提供了一种新的、有前景的途径。^[22]^

【以上内容由AI生成】