科研进展

近日，来自德国埃尔朗根-纽伦堡大学Andreas Hirsch教授领导的研究团队在Advanced Materials上以Evolution of Graphene Patterning: From Dimension Regulation to Molecular Engineering为题发表综述文章，系统地概述了当前发展起来的石墨烯图案化策略，重点介绍了化学图案化。除了介绍传统自上而下、自下而上的技术方法基本概念和重要进展外，文章还对石墨烯图案化未来的发展和挑战进行了展望。

在文章中，方敏团队综述了多孔材料在锂离子电池中的应用研究，介绍了锂离子电池常用的聚合物基复合材料和多孔材料的种类，系统分析了基于多孔材料的聚合物基复合材料的热物理性能和稳健性，还总结了多孔材料对锂离子电池的热管理效应。

该文章报道了一种负载于垂直石墨烯上铜基催化剂的重构改性方法：还原-氧化-还原预处理法，实现了铜基催化剂对二氧化碳还原活性的提高和选择性的控制。

项目组通过简便的冷冻干燥法和气相沉积法得到了具有牢固蜂窝结构的超疏水石墨烯/聚乙烯醇气凝胶；在其复杂多变的孔径和超疏水性的协同作用下，石墨烯/聚乙烯醇气凝胶仅在重力下就可以分离水滴粒径小于自身孔径数倍的油包水乳液，而且具有超高通量(3255 L/m2 h)和超高纯度(99.9%)，比需要外部压力驱动的二维聚合物或无机膜高出1-2数量级。并通过CFD仿真模拟将不可观测的分离过程可视化，发现了水滴的回弹、涡流、聚集、拦截及破碎等现象，提出涡流分离机制：涡流会加快破乳行为，促进在超疏水表面回弹的水滴聚拢，从而水滴被拦截。这一新方法制备的超疏水石墨烯/聚乙烯醇气凝胶在高速高精度的油水乳液分离中具有广阔的应用前景。

虽然石墨烯/硝酸纤维素膜在正常状态下保持电绝缘，但在高温下会立即变为导电：一旦遇到火焰侵蚀，硝酸纤维素在高温下会迅速分解，并诱导其电阻发生明显的转变，导致报警传感器的转换过程从电绝缘转变为电子导电状态

掺杂氮和硫的石墨烯结构可有效提高电化学性能，但石墨烯的无序排列导致电荷在快速充电速度下储存在石墨烯表面。本研究通过对碳纳米管进行电化学解压缩，使石墨烯纳米带具有井然有序的阶梯边缘，降低了钾离子在充放电反应之间的高能垒，从而实现了高性能的钾离子电池。

近日，北京航空航天大学沈志刚教授等人在SCIENCE CHINA Materials发表研究论文，通过液相反应实现了CuCl2对石墨烯的p型掺杂，并以所获得的掺杂石墨烯粉体为导电填料制备了石墨烯基导电油墨，其印刷图案的电导率达到3.13 × 104 S m−1。随后，为了简化油墨的制备过程，将CuCl2直接加入到石墨烯基导电油墨中，实现了在油墨体系中对石墨烯的p型掺杂，使印刷图案的电导率达到3.64 × 104 S m−1。

青岛科技大学王辉教授为通讯作者。值得一提的是青岛科技大学本科生陈函楚为第二作者，系统总结并撰写了锂离子电池中的粘结剂工作机理部分。该工作得到了山东京博集团、山东省“泰山学者”计划、中央引导地方科技发展专项资金、山东省自然科学基金和国家自然科学基金的资助支持。