碳材料是通过在大气压下使用磁旋转电弧，通过乙炔的热分解而合成的。评估了加氢、注气位置、乙炔浓度和反应温度对热解产物形态的影响。还获得了碳球形颗粒和石墨烯纳米薄片。结果表明，大量的氢、低碳流量和高温可以促进碳材料从纳米球向石墨烯纳米薄片的形态转变。结合气相动力学模型和计算流体动力学模拟，临界温度为2500 K的反应区基本上可分为成核和表面生长，分别对应于升温区和高温维持区。影响石墨烯形成的基本因素可能包括片状核的形成，以及在结构的侧面活性部位处连续的平面生长。前体的低碰撞频率和高温有利于形成片状核。平面表面生长需要氢终止边缘的悬空键，并且需要高温才能诱导没有曲率的生长。
 
Figure 1. 实验装置的示意图
 

Figure 2. 在各种H/C比下C₂H₂合成的碳材料的TEM图像：（a）1；（b）4；（c）8；（d）12（3200K，C2H2 1 SLM）
 

Figure 3. 投影在TEM图像上CNSs直径的直方图，并具有正态分布曲线；左：R_HC1；右：R_HC4；D_av代表CNSs的平均直径
 

Figure 4. 各种气体注入位置下热解产物的TEM图像：（a）Case R_{HC8_p1};（b）案例R_{HC8_p2}
 

Figure 5. 不同乙炔浓度下热解产物的TEM图像：（a）R_{HC4_C1}（C₂H₂ 0.3 SLM）；（b）R_{HC4_C2}（C₂H₂ 0.1 SLM）
 

Figure 6. 在不同反应温度下热解产物的TEM图像：（a）R_{HC4_T1}（3400K）;（b）R_{HC4_T2}（3600K）；（c）热解产物的拉曼光谱
 

Figure 7. 在各种H/C比下的代表性纳米结构的HRTEM图像：（a）R_HC1，H/C=1；（c）R_HC4，H/C=4；（d）R_HC12，H/C=12。（b）CNS的type1核心的高放大倍数TEM图
 
       相关研究成果于2019年中国科学技术大学Taohong Ye课题组，发表在Carbon（https://doi.org/10.1016/j.carbon.2019.08.077）上。原文：The morphological transformation of carbon materials from nanospheres to graphene nanoflakes by thermal plasma。