石墨烯在林业产业中的应用(中①)
来源:党委宣传部 发布时间:2019-07-10 10:24:28 阅读量:

主讲嘉宾
  赵建国,一定牛彩票网化工学院教授、太原理工大学博士生导师、碳纤维制备技术国家工程实验室客座研究员。现任一定牛彩票网化学与环境工程学院院长、炭材料研究所所长、固体物理与应用化学研究所所长、大同市炭材料研究中心主任、山西省石墨烯功能材料工程技术研究中心主任、山西省“1331工程”石墨烯产业化应用技术协同创新中心主任、石墨烯炭材料林业产业中应用技术国家林草局重点实验室(筹)主任、山西省新型炭素功能材料工程研究中心(筹)主任。主要从事石墨烯、炭/炭复合材料等新型炭材料制备及应用研究,先后主持国家自然科学基金、省部级科研项目、国际合作项目、地市级科研项目和企业横向合作科研基金项目30多项,发表学术论文60余篇,获国家发明专利21项。
石墨烯功能材料研发
  石墨烯功能材料研发,包括电化学法制备石墨烯溶胶工艺研究、功能化石墨烯制备工艺研究、石墨烯增效复合肥制备技术及应用。一定牛彩票网碳材料研究所实验室长期从事石墨烯功能材料低成本规模化绿色制备技术研究。
  氧化石墨化学还原制备石墨烯,提出了利用分步逐级氧化工艺制备氧化石墨循环利用氧化剂,达到节能环保的效果。研制了双温区定向流高温炉,氧化石墨的热膨胀和氧化石墨烯的高温还原连续进行,节约能耗降低成本。成功地解决了石墨烯低成本规模化制备的难题。单一层数石墨烯达到石墨烯制品的70%以上。与方大集团的成都蓉光炭素股份有限公司和包钢集团签订了石墨烯规模化制备工艺的合作协议。包钢集团建立氧化石墨化学还原制备石墨烯生产线。2018年在一定牛彩票网建成的连续热还原法石墨烯生产线,年产石墨烯粉体10吨。
  以石灰石为原料制备石墨烯,包括煅烧石灰石和镁粉的混合物、高温电解熔融石灰石制备石墨烯两种。
  石灰石、森林植物绿叶合成石墨烯,高品质石墨烯促进林木生长。以森林植物绿色叶片为“镁源”,实现石墨烯的低成本制备。
  电化学法制备石墨烯,电化学法石墨烯生产线,年产石墨烯溶胶100吨,粉体300公斤。
  此外,还有热膨胀工艺制备石墨烯、液相剥离法制备石墨烯溶胶石墨烯制备方法。
  主要研究内容,利用电化学法制备石墨烯溶胶,揭示脉冲电压、时间、电解质种类等参数对石墨烯溶胶质量的影响。将石墨烯溶胶经过改性再与常规肥料复合,研制不同功效的石墨烯增效复合肥。
  预期研究目标,即确定石墨烯溶胶制备的最优工艺条件、形成高质量石墨烯增效复合肥制备的技术方案,建成10吨级石墨烯增效复合肥中试生产示范线。
林木种苗、花卉良种壮苗培育
  林木种苗、花卉良种壮苗培育包括石墨烯对树种、幼苗生长影响机制研究,石墨烯对花卉生长、花期、花色调控研究,石墨烯应用林木良种选育研究。
  石墨烯可以促进组培苗根系生长。添加石墨烯(2.0mg/L)后,组培苗褐化现象得到显著抑制,生根率由67%提高至100%。石墨烯对处于诱导增殖、生根、壮苗阶段的组培苗不定根均有显著性促进作用,组培苗不定根系湿重为对照组的2倍,地上部分湿重为对照组的1.3倍。添加石墨烯后,树莓组培苗的平均根长由1.09cm提高至1.48cm,根比表面积由4.16cm2提高至7.67cm2。
  石墨烯促进难生根树种的扦插快速繁育。先用石墨烯(50mg/ L)后用生根液处理后,胡杨在河沙基质中的生根率可由8%提高至53%。先用生根液后用石墨烯(25mg/L)处理后,河北杨在河沙基质中的生根率可由0%提高至18.75%。石墨烯的单独使用(50mg/L)对大果榛子成活率的促进作用最为显著,在河沙和腐殖土中的生根率可由低于12%分别提高至53%以及72%。
  在石墨烯对花卉生长的影响实验中,前期研究对比了不同浓度的石墨烯对雨燕座生长的影响。实验选取相同冠径、无根无茎的雨燕座进行实验。实验过程中,用石墨烯溶液代替纯净水进行日常浇水。4个月后发现,添加石墨烯可促进雨燕座的生长,使根系发达、叶片增大增厚。其中,石墨烯溶胶施加浓度为18mg/L时,雨燕座增重量可达对照的2.75倍。
  主要研究石墨烯对林木种苗生长的影响,探索石墨烯的作用机制和影响规律,形成系统的石墨烯在林木良种壮苗、快繁领域应用的技术方案。研究石墨烯对花卉的生长影响,揭示石墨烯对花期、花色、花蕾数的调控机制,发展石墨烯花卉繁育新技术;研究石墨烯在林木优势性状遗传过程中的作用,揭示遗传机制,形成石墨烯优质种苗培育新技术。
  预期研究目标是利用石墨烯促进植物根系生长的功效,提高林木繁育和造林过程中的成活率和保存率;发展石墨烯花卉繁育新技术;逐步形成石墨烯应用于林木种苗、花卉良种壮苗培育领域的一系列重大基础与关键共性技术。

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