【NCM综述】武汉理工大学何大平团队：石墨烯组装膜作为电化学反应平台的研究进展

在交通、信息技术与医疗保健等领域的快速发展推动下，储能与便携设备的需求激增，对电化学技术提出了更高要求。当前，电池和超级电容器普遍面临能量密度低、倍率性能受限、循环寿命不足问题，电化学传感器亦受制于检测速度和重现性等瓶颈。电极基底材料在性能提升中发挥关键作用。然而，传统金属及其合金材料因易腐蚀、密度大且柔韧性差，难以满足新一代电化学器件的性能需求。石墨烯组装膜凭借其可将石墨烯本征优势跨尺度传递至宏观结构的特性，成为构筑高性能电极的新兴研究方向，在储能与传感等领域展现出巨大应用潜力。但其结构稳定性差等关键问题仍亟待解决，亟需深入探索其可控制备、结构性能调控及多场景应用，以推动电化学技术的持续发展。

近期，武汉理工大学何大平团队在《新型炭材料（中英文）》（New Carbon materials）上发表最新综述文章“A review of graphene assembled films as platforms for electrochemical reactions”。作者全面阐述了石墨烯组装膜在电化学系统中的应用和优势，强调了其对能源存储和传感器技术的重要影响。首先阐述了石墨烯组装膜的制备方法，包括蒸发诱导逐层自组装、喷涂、旋涂、高温热还原、化学气相沉积、湿法纺丝和真空过滤法，并对其各自的优缺点进行了系统分析。重点研究了通过高温热还原制备的自组装石墨烯组装膜的微观结构形貌和物理性质，并对其电导率进行了比较评估。随后，作者系统地回顾了石墨烯组装膜在电池、超级电容器和电化学传感器等方面的应用进展（如下图），强调了其对电极活性材料在电荷存储能力、离子扩散动力学和传感灵敏度方面的性能提升。最后，对未来的研究方向进行了展望，探讨了石墨烯组装膜在可扩展生产、缺陷工程以及下一代电化学器件的多功能集成等方面所面临的挑战。

图文摘要

文章信息

Zhu Yong-fang，Ji Xiao-dong，Pan Wen-kai，Wu Geng，Li Peng，Liu Bo，He Da-ping. A review of graphene assembled films as platforms for electrochemical reactions[J]. New Carbon Materials, 2025, 40(3): 518-538.

朱永芳，吉晓东，潘文凯，吴耕，李鹏，刘波，何大平. 石墨烯组装膜作为电化学反应平台的研究进展[J].新型炭材料（中英文）, 2025, 40(3): 518-538.

DOI: 10.1016/S1872-5805(25)60992-9

团队简介

刘波，武汉理工大学物理与力学学院博士后，合作导师为何大平教授。2024年于中国科学技术大学获得理学博士学位。研究方向聚焦于高安全性、低成本储能器件的构筑与关键能源材料开发，以第一作者或共同通讯作者身份在Angew. Chem. Int. Ed.、Adv. Energy Mater.、Adv. Funct. Mater.、eScience、Energy Storage Mater.等国际期刊发表学术论文10余篇。

何大平，武汉理工大学教授，博士生导师，物理与力学学院副院长，入选国家高层次人才计划。先后在中国科学技术大学、英国巴斯大学、剑桥大学从事博士后研究工作，现任湖北省射频微波应用工程中心主任、湖北省宏观石墨烯专业型研究所所长。主要研究方向为宏观石墨烯膜材的调控与制备、及其在电子器件、新能源等领域的应用。先后承担科技部重点研发计划专项课题、国家自然科学基金等项目10余项。目前已在Nature Chemical Engineering、PNAS、Nature Communication、Advanced Materials等国际期刊上发表学术论文100余篇，授权国家发明专利20余项。担任国际重要期刊（国际Q1区）《National Science Review》学科编辑，《Interdisciplinary Materials》编委。个人获“英国皇家学会牛顿学者”、湖北省“高层次人才计划”（创业领军）等荣誉；2023年带领团队获全国“工人先锋号”荣誉。实现多项成果转化。2019年创立汉烯科技有限公司，目前基于石墨烯的产品已经应用于航空航天，3C电子，能源信息等多个领域。