科研进展

目前，虽然已有较多关于石墨烯材料在不同环境领域应用的综述，但是全面介绍不同维度石墨烯结构的设计合成以及在水环境中去除污染物的相关综述较少。本文从不同维度石墨烯结构的制备工艺和结构特点出发，系统总结了其在吸附和膜分离领域去除水中有机污染物的应用进展和机理探究，并进行了相应的展望

本文，江南大学刘天西教授，南京工业大学汪勇教授等研究人员在《 Nano Lett》期刊发表名为“Chemically Laminating Graphene Oxide Nanosheets with Phenolic Nanomeshes for Robust Membranes with Fast Desalination”的论文，研究报道了通过高效脱盐的化学层压策略，制备了一种具有短穿透平面路径和紧凑纳米通道的GO/酚醛纳米网格杂化膜。

本研究采用简单的硫化-热解策略在还原氧化石墨烯上构建了具有核壳结构的Co9S8/Co肖特基异质结纳米颗粒催化剂，实现了快速的电荷转移和传质过程，展示出双功能ORR/OER活性，有望应用于中性可充电锌空气电池中。这项工作不仅为构建具有快速的电子转移和传质过程的双功能ORR/OER催化剂提供了新的见解，同时有助于推动高效稳定且环保的中性可充电锌空气电池的发展。

广西大学设计了基于羧基丁苯橡胶（XSBR）和亲水性丝胶（SS）非共价改性碳纳米管（CNTs）的氢键交联网络，然后制成多功能传感器。

本综述总结了过去五年在二维材料领域的重要进展，具体到以下几个部分：合成方法、性质、潜在应用和理论计算/模拟。虽然进展显著，但仍存在以下诸多挑战:

日本商工株式会社和 Miyaji 博士的研究小组开发出了将氧化石墨烯和苯扎氯铵等抗菌剂/抗病毒剂结合在一起的复合膜。我们证实，复合膜中的抗菌剂/抗病毒剂与基底材料之间通过氧化石墨烯产生了强烈的插层作用。从这一效果来看，即使在潮湿的环境中，氧化石墨烯上的抗菌/抗病毒剂也能得到强化，因此，该复合膜可作为抗水洗和耐潮湿的抗菌/抗病毒膜使用。

浙江大学许震、高超教授团队针对石墨烯基材料的3D打印及其在能量转储装置中的应用的最新研究进展进行了系统性的分析和概况。重点介绍了制备可打印的石墨烯基墨水的基本性能要求和理论分析，以及现有文献中可行的GO油墨制备策略；并就3D打印石墨烯材料的在能量转储领域的代表性应用，如电池，超级电容器，太阳能蒸汽发电机，和对电热转换等进行了评述。

将GQDs限制在蛋黄-壳结构内，可以缩短电子和离子传输的途径，提高硫的利用率并实现储能性能。Fe2O3核和SnO2壳均显示出与Li2S4、Li2S6和Li2S8 的强结合，这通过使用密度泛函理论计算得到验证。甜甜圈状GQD/Fe2O3@S@SnO2的锂硫电池在循环100次后显示出923mAhg–1的容量、约100%的库仑效率和重复测量后的可恢复倍率性能。构建的电池在45°C的高温下具有良好的耐受性。这些发现将使甜甜圈状蛋黄-壳设计能够广泛应用于开发其他新兴的高性能材料及其二次电池。

SiOC作为一种替代的硅基材料，由于其高可逆容量、可调化学成分和多种合成路线，在锂离子电池中具有巨大的潜力。然而，大规模将SiOC块研磨的SiOC粉末由于其较差的导电性而在商业应用中受到限制。本文，西安交通大学王红洁教授团队等在《Carbon》期刊发表论文，研究通过水热反应和静电自组装工艺制备三维（3D）层状SiOC@C/rGO复合材料。

近日，中国科学院山西煤炭化学研究所陈成猛研究员与苏方远副研究员（共同通讯作者）等人证明了超高温石墨化是一种提高炭电极超级电容器频率响应能力的有效方法。石墨化复合膜的高电导率和较少石墨烯边缘的暴露，有利于电子传输和电化学双电层的建立，从而提高高频超级电容器的响应速度。作者利用拉曼光谱和密度泛函理论(DFT)研究了边缘对离子吸附行为的影响，提出边缘可能是影响高频超级电容器频率响应的主要因素。同时将SC-2800成功地应用于交流滤波电路。这项工作将为高频超级电容器的合理设计提供一个新的见解。

研究通过简便的溶液混合和冷冻干燥技术制备碳纳米管（CNTs）/石墨烯/水性聚氨酯（WPU）/纤维素纳米晶（CNC）复合气凝胶（CNTs/石墨烯/WC），用于高性能压力传感器。结果表明，碳纳米管/石墨烯/WC复合气凝胶具有高传感性能和出色的隔热性能，可用作柔性、可穿戴电子产品。

韩国岭南大学Gibaek Lee教授课题组报道了利用表面改性的石墨碳材料(酸处理膨胀石墨(AEG)和碱蚀刻石墨(BEG))作为正极的铝离子电池。采用AEG作为正极材料的铝离子电池在电流密度为4 A/g下，电池比容量约88.6 mAh/g；在电流密度为10 A/g下，电池比容量可保持在80 mAh/g，超过10000次充放电循环后库伦效率约为99.1%。而采用BEG作为正极材料的铝离子电池在4 A/g的高电流密度下电池比容量约110 mAh/g，即使在10 A/g的超高电流密度下，超过10000次充放电循环，电池的容量几乎没有任何衰减。