美國科學家意外發現了一種直接從天然氣生產氧化石墨烯的新方法，這一突破有望降低生產成本並產生清潔氫氣。此項發現來自德州農工大學（Texas A&M University, TAMU）的一個研究團隊，該研究在學校的科學城進行。這項技術的出現最初是為了改善氫氣的生產，研究團隊發現他們製造的碳材料實際上是一種有價值的碳納米材料，廣泛應用於電池、電子產品和先進製造領域。
該校的副教授大衞·斯塔克（David Staack）表示，氫氣是團隊的初始目標，而碳被視為次要產品。他指出：「隨著研究的進展，我們意識到所生產的碳材料實際上是最有價值的成果之一。」
對於這個項目，研究團隊開發了一種基於等離子體的工藝，利用甲烷（天然氣的主要成分）和非熱等離子體-水界面來生產高純度的氧化石墨烯。該過程同時生成氫氣作為副產品。斯塔克表示，目前大多數氧化石墨烯都是通過化學密集型工藝從石墨中製造出來的。他強調：「我們採取了一種非常不同的方式。我們不是從大宗材料開始並將其打破，而是從甲烷分子構建材料。」
研究團隊成功開發新方法生產氧化石墨烯
氧化石墨烯是一種單原子厚的碳材料，因其強度、電導率和多功能性而特別著名。它在能源儲存應用中廣泛使用，包括鋰離子（Li-ion）電池，並且也用於塗層、複合材料及其他先進材料。傳統的製造過程在很大程度上依賴於石墨，而大部分石墨是從美國以外進口的。同時，美國有限的石墨及相關材料供應，引發了對新方法生產氧化石墨烯的興趣。
根據研究團隊的説法，這一過程是首次報告的可擴展方法，能夠從天然氣中生產氧化石墨烯。研究顯示，它可以在常規條件下生產高純度的單層氧化石墨烯。該校的教授兼共同首席研究員米卡·格林（Micah Green）強調了這一成就的價值。他透露：「這是行業推動從石化來源生產高價值碳納米材料的新舉措之一。碳不再排放，而是重新導向形成固體功能材料。」
研究團隊還發現，所製造的材料性能與市售的氧化石墨烯相似，這意味著它也有潛力大幅降低生產成本。格林進一步指出，氧化石墨烯特別有價值，因為它能夠輕易地在水中分散，這使得它可以被納入塗層、墨水以及廣泛的製造應用中。他在新聞稿中指出：「我相信作為一所大學，我們有責任開發並轉化科學為有用技術，以造福我們的州。行業期待大學探索可能性，改變我們的商業運作方式。」
同時，斯塔克提到，這一過程提供了一種同時生產能源和先進材料的方法。他總結道：「目標是開發出經濟上合理的解決方案，同時降低排放。」該研究成果已發表於《自然通訊》（Nature Communications）期刊上。
項目 規格 氧化石墨烯厚度 單原子厚 主要成分 甲烷 副產品 氫氣