熱接觸變質煤制備石墨烯：化學結構演化

王紹清，沙吉頓，張 浩，董澤宇，王凱旋

（中國礦業大學（北京） 地球科學與測繪工程學院，北京 100083）

0 引 言

近年來，我國煤炭產業正從傳統的直接燃燒向綜合高效清潔的利用途徑轉型［1-2］。 作為具有廣泛應用前景的高附加值碳材料，煤基石墨烯是煤炭工業的重要產業鏈［3］。 煤基石墨烯是以煤為原料，經石墨化后得到煤基石墨，進一步剝離成層數小于10的石墨烯產品。 由煤制備煤基石墨烯通常采用氧化還原法［3］，通過氧化劑的插層增大石墨片層的層間距，再將其還原成石墨烯。 該方法成本較低，制備工藝簡單且易于批量生產。

熱接觸變質煤是指巖漿直接接觸或侵入煤系地層，促使煤在短時間內遭受快速加熱而形成的變質程度更高的煤。 相比于一般的深成變質作用，遭受熱接觸變質作用的煤具有更大的鏡質組反射率，變質程度更高。 淮北煤田是我國東部重要的煤炭生產基地，礦區普遍遭受燕山晚期大規模巖漿侵入［4］，煤的變質程度相對較高。 煤田內朔里煤礦的5 號煤層遭受了巖漿巖的順層侵入，煤層與巖漿的接觸帶形成天然焦，距離巖漿傾入體較遠的部位則形成熱接觸變質煤。

石墨是煤化作用的最終產物，可將煤人工石墨化后所得到的煤基石墨氧化、還原、剝離成石墨烯。張亞婷等［5］以太西無煙煤作為前驅體，通過高溫熱處理技術及氧化還原法制備出超純微細石墨粉和煤基石墨烯。 唐躍剛等［6］以云南小發路高變質無煙煤為碳源，成功制備出晶形較好、純度較高的煤基石墨烯。……