科研进展

二维纳米流体膜在蓝色能源收集方面具有广阔的应用前景，随着低成本二维材料(粘土材料)的研究和纳米流体技术的发展，有望在提高器件输出功率密度的同时，实现二维纳米流体膜的低成本、大规模生产，走向商业化。但将其推向实际应用仍面临一些挑战。例如膜的表面污染、孔径堵塞和机械破坏，以及便携式器件的封装等。因此，需要进一步提高膜的输出功率密度、机械强度和韧性，并将研究重点放在可实际应用的器件设计上。

碳点（CDs）因其具有丰富的官能团，良好的导电性，制备简单等优点，在构筑纳米复合材料方面具有独特的优势。近年来不少课题组通过引入碳点优化材料的形貌和导电性，以提升其催化性能。然而目前碳点的引入对电催化析氧过程的影响尚不清楚，相关的理论研究较少。所以协同利用碳点优化材料的形貌和导电性，并深入研究碳点的引入对电催化析氧过程的影响，或许能够为碳点在提升电催化性能方面提供借鉴。

氧化石墨烯(GO)作为一种极具吸引力的2D碳纳米材料，已被广泛用作纳米构建模块以制备具有层状结构的先进纳滤膜。相邻GO纳米片之间的2D亚纳米通道可以充当分子筛，允许比通道小的分子穿透，同时阻止所有较大的溶质。因此，GO基膜被认为在水净化、分子分离和脱盐方面非常有前景。然而，GO纳米片在水中的静电斥力使得GO基膜不稳定，从而严重阻碍其在实际水处理过程中的应用。

有鉴于此，研究人员设计了一种镍基电催化剂，其外壳由氮掺杂碳制成。此外镍电极上的石墨烯涂层，能够防止氧化镍的形成，从而极大地延长氢燃料电池的使用寿命，且这些电极对一氧化碳的耐受性也更强（铂金材料很容易因为吸附一氧化碳而被迅速毒化）。

本文从自供能器件的基本能量转化原理出发，介绍了石墨烯在电化学、光伏、摩擦电、水伏以及热电、压电、热释电等多种供能类型的自供能传感器件中的应用，并展望了基于石墨烯的自供能传感器件的未来发展、挑战和前景。

研究发现，悬空石墨烯提供了纯净的等离激元环境，其品质因子高达33，对应的传输距离超过3 μm。这是室温下目前报道的石墨烯等离激元具有的最高传输性能记录，对比同等条件下氧化硅基底上的石墨烯等离激元性能提升一个数量级以上。此外，该工作发现悬空高度可作为新型等离激元原位调制手段，可显著调节等离激元波长、传输距离和群/相速度等性能。科研团队利用这种调控优势，开发出一种新型等离激元开关器件，其电磁能流开关比高达14。得益于石墨烯的电学可调性质，这种新型等离激元开关可以通过栅极电压调控。悬空石墨烯等离激元兼具长传输距离、高可调谐性和可控的能量传输的优异性能，这为其将来在信息光子器件中的诸多应用奠定了良好的基础。

拉曼光谱和XRD的结果表明，与纯的GPs相比，在较低热处理温度下，催化剂的加入有助于GPs结构缺陷的修复，提高其石墨化程度。催化动力学研究表明，硼的加入能显著降低石墨化反应的活化能，加快石墨化过程。在2000℃下热处理，加入硼催化剂的GPs电导率约为3400 S·cm-1，比纯GPs高47%,石墨化度提高了80%。硼催化石墨化是降低GO石墨化温度、大幅降低GPs生产成本的有效方法，获得的GPs可广泛应用于柔性器件、电磁屏蔽等领域。