科研进展

上海海洋大学于飞团队联合同济大学马杰教授团队以Ti-Mxene为前驱体，石墨烯为限域层，采用溶剂热法设计了一种二维钛酸钠/石墨烯(M-NTO/rGO)薄膜材料。有序的二维结构有效抑制了层间叠加，为Na+离子和电子提供了更多的传输路径和存储空间。Ti-MXene衍生的NTO被夹在rGO片之间，保持完整的二维结构，可以缓解NTO在充电过程中的体积变化，保持优异的脱盐性能和良好的循环稳定性。因此，应用限域转化的方法为实现有序结构的杂化材料提供了新的机会。

石墨烯量子点作为一种纳米级的石墨烯衍生物，由于其极小的尺寸、优异的光学性能和良好的生物相容性而在各个领域得到了广泛的应用。与贵金属基纳米材料相比，小尺寸的特性降低了石墨烯量子点的长期毒性，很容易从体内清除。这些特性促进了它们在生物成像、生物传感器、药物输送、光动力学治疗和PTT。最近，田等人提出了自己的观点。通过一锅水热法合成镍掺杂碳点(CDs)作为NIR-II响应性PTT试剂，而金属离子的引入可能诱发潜在的长期毒性。因此，开发不掺杂金属离子的NIR-II响应型GQD是迫切而又具有挑战性的。

本文通过简单的水热法成功地自组装了硫氮掺杂还原氧化石墨烯和MXene (S,N-rGO@MXene)的三维(3D)杂化多孔气凝胶。MXene的还原性质调整了rGO的亲水性,从而形成了一个可控的3D相互交联rGO / MXene。元素S和N的加入进一步提高了其电化学性能。

来自清华大学的学者研制了一种湿度驱动型柔性热导调节材料，其开关比达到了前所未有的14倍，它是由结构石墨烯和丝胶(GS)组成的。本文从实验和理论两个方面研究了微结构随湿度的变化。这种调节可以归因于丝胶的水化/脱水以及随后石墨烯-丝胶界面导热系数的变化。结果表明，GS可以很容易地通过染色涂覆在普通纺织品上，从而获得对环境湿度变化有显著和可逆响应的热管理服装。

通过优化氧化石墨烯前驱体的表面化学，并控制其纺丝和组装行为，该研究制备了一种可规模化且易于湿纺的强韧性和高导电性的石墨烯纤维。优化后的f-GO具有较少的结构缺陷和易于去除的含氧基团，具有良好的可纺性和流动性。湿纺f-GO纤维的抗拉强度达到791.7MPa，韧性达到8.3 MJ m-3。此外，通过温和的化学还原有效去除f-GO片上的含氧官能团，使纤维具有875.9 MPa的超高抗拉强度和1.06×105S m-l的优异导电性，优于大多数化学还原的GO纤维。这项工作为高性能石墨烯纤维和柔性可穿戴设备的大规模生产提供了一条全新的有前途的途径。

相比传统的金属电极，结合柔性聚氨酯的蜂窝状石墨烯电极材料，具有超高的柔性和可拉伸性，拉伸应变范围可高达 1000%，并且此次采用的是基于医疗级的超薄柔性聚氨酯薄膜，本身具有高度透气性、贴附性和生物兼容性，这让电极材料与皮肤实现了完全的共形贴合，具有抗运动的长效贴附稳定性，再加上微米级孔径的蜂窝状石墨烯，电极具有优异的透气性和舒适性。

日常生活中蕴藏着丰富的热能，如人体作为一个恒温源能够持续地散发热量，日常的电子设备在工作中也会产生大量的废热能。因此，开发高性能的柔性热电材料用于废热收集，对于设计自供电可穿戴电子设备以及智能热管理具有重要的意义。石墨烯基的柔性电材料近年来得到了飞速的发展，然而，受限于石墨烯的二维特性，在热电性能突破以及应用上仍然面临着巨大的挑战。

该工作采用形貌和微环境工程，解决了以GO/rGO为前驱体的M-N-C类催化剂在制备过程中容易团聚和M-N-C位点本征活性较低这两大难题，该研究提供了有效的策略来调控以石墨烯为衬底的单原子催化剂的形貌和微环境，以充分实现其在各种电催化应用中的潜在优势。

无褶皱超平整石墨烯薄膜的化学气相沉积（CVD）制备是近年来的研究热点和难点。金属衬底上已发展无褶皱石墨烯的生长方法，然而在绝缘衬底上无转移生长超平整石墨烯尚未报道。基于此，北京大学刘忠范院士课题组与苏州大学能源学院孙靖宇教授课题组近期在Advanced Functional Materials上发表题为“Toward Direct Growth of Ultra-Flat Graphene”的研究论文。