大多数块状石墨烯的生产采用自上而下的方法，即剥离石墨，但该方法通常需要大量的溶剂和高能混合、剪切、超声波或电化学处理。虽然将石墨化学氧化为氧化石墨烯可促进剥离，但它需要强氧化剂，且在后续还原步骤中会使得石墨烯出现穿孔结构缺陷。自下向上合成高质量石墨烯的方法，如果采用化学气相沉积或先进的合成有机方法，往往局限于超微量;如果采用整体溶液，则会产生缺陷。在这里，我们通过快速焦耳加热廉价碳源（例如煤，石油焦炭，生物炭，炭黑，废弃食品，橡胶轮胎和混合的塑料废料），可以在不到一秒的时间内获得克量级的石墨烯。该产品以其生产工艺命名为快速石墨烯（FG），在堆叠的石墨烯层之间显示出涡轮层排列结构（即，几乎没有顺序）。FG合成不需要加热炉，不需要溶剂或反应气体，其产量取决于来碳源的含量。当使用高碳源（例如炭黑，无烟煤或煅烧焦炭）时，产量为80%至90%，而碳纯度可达99%以上，且生产过程不需要任何净化步骤。拉曼光谱分析显示FG存在一个低强度或缺失的D带，这表明FG是迄今报道的石墨烯中最低缺陷浓度之一，并证实了FG的涡轮应变堆积，这与涡轮应变石墨有着明显的区别。FG层的无序取向有利于其在复合材料形成过程中混合后迅速剥落。FG合成的电能成本仅为每克7.2千焦耳，这可使FG适用于塑料，金属，胶合板，混凝土和其他建筑材料的大块复合材料中。
 
Fig. 1由多种碳源合成FG。a，FJH过程示意图。b–d，CB-FG的HR-TEM图。e，来自各种碳源的FG的表征结果：拉曼光谱，XRD光谱和TEM图。
 
 
Fig. 2 FJH关键参数。a，CB-FG的拉曼光谱。b，CB-FG在不同电压下的I2D/G和ID/G比。c，CB-FG在不同温度下反应的时间-温度图。 d，CB-FG在不同的持续时间内反应的时间-温度图。e、不同压缩比下的CB-FG的拉曼光谱。f, c中CB-FG样品的拉曼光谱。g，d中CB-FG样品的拉曼光谱。
 
 
Fig. 3 分子动力学模拟。
 
 
Fig. 4 CB-FG的扩大规模和应用。a，用于合成FG的不同尺寸和形状的FJH石英管。b，FG在水-Pluronic（F-127）溶液中的分散度（1%）。c，FG在5 g l^-1的各种有机溶剂中的分散度。d，水泥与FG混合的机械性能。
 
       相关研究成果于2020年美国休斯顿莱斯大学化学系James M. Tour课题组，发表在Nature (https://doi.org/10.1038/s41586-020-1938-0)上。原文：Gram-scale bottom-up flash graphene synthesis