科研进展

功能化还原氧化石墨烯泡沫(3D-FrGOF)用作工作电极，它既充当析氢反应（HER）催化剂又充当铀沉积基材。实验显示，U(VI)离子与3D-FrGOF在不饱和的情况下实现了4560 mg g-1的比电解沉积容量，库仑效率可达54%。此外，成功地将加标海水中的铀浓度从3 ppm降低到19.9 ppb，低于美国环境保护署对饮用水的铀限制(30 ppb)。

文章中作者设计了一种化学上坚固的纳米多孔石墨烯膜，并研究了亚纳米限域下的分子在各种有机液体中的传输。溶剂的性质可以调节溶质在石墨烯纳米孔中的扩散，当孔径接近溶剂最小的分子横截面时，连续流动就会中断。通过对膜载体进行整体工程设计，模拟孔形成和缺陷管理，实现了染料分子的高截取和超快有机溶剂纳滤和正己烷异构体的分离。该膜在一系列溶剂中表现出稳定的通量，与流经其大小与溶剂无关的刚性孔一致。纳米多孔石墨烯是一种丰富的材料系统，可以控制亚连续流，从而为一系列具有挑战性的分离需求提供新的膜。

研究提出一种环保且简单的方法，通过控制流量的H2O气体直接氧化还原石墨烯氧化物（rG），大规模生产具有丰富面内纳米孔的 hG 。基于获得的hG，3.0at.%B和2.1at.%N原子进一步共掺杂到hG中以形成B，N-hG。B，N-hG作为LOBs的阴极，由于其多孔结构以及B和N的协同效应，显示出良好的性能，最大放电容量为15340mahg−1和117次循环的长循环稳定性。

黄嘉兴教授主要从事二维软材料、新型块体纳米结构材料及与公共卫生相关的材料等领域的研究，尤其是在以氧化石墨烯为代表的二维软材料方面做出了一系列原创性的工作。截止2021年1月，黄嘉兴教授发表过140多篇文章，H指数79。

本文，北京理工大学李增领/陈南副教授团队与清华大学曲良体教授研究通过受控机械发泡和常压干燥技术的定制设计，制备了一种吸声系数接近 100% 的定制石墨烯气凝胶（CGA）作为吸声材料，可以根据个人需要在指定频率（2000-6000Hz范围内）有效吸收噪声。通过简单的堆叠，CGA 从单频吸收扩展到多频高效吸收。更重要的是单个气凝胶对不同频率的声音具有不同强度的电信号响应，这使得气凝胶可以构建成声学检测器，将噪声信号转换为电信号，实现声音指纹检测的目的。

本文，中国科学院宁波材料技术与工程研究所先进涂料与粘合剂余海斌团队在《Adv. Mater. Interfaces》期刊发表论文，研究描述了一种通过界面相互作用和有序石墨烯层的顺序桥接来设计超薄仿生石墨烯（B-G-WEP）复合涂层的简便且可扩展的方法。

基于此，来自悉尼大学陈元教授与新加坡南洋理工大学吴昆励博士和周琨教授合作，在Matter上发表标题为“The tripartite role of 2D covalent organic frameworks in graphene-based organic solvent nanofiltration membranes“的文章。突破对于二维COF在石墨烯薄膜（rGO）中的作用的常规看法 ，分析了COF在石墨烯薄膜用于有机分离中的三重作用。

在这项工作中，柔性芳纶蜂窝使石墨烯网络结构的抗压强度提高了1000倍，而密度仅提高了2.5倍。此外，石墨烯网络的吸声系数在 700 Hz 时对于 30 mm 的厚度约为 0.9。此外，在大于1000Hz的频率范围内，吸声系数在0.9以上。因此，石墨烯复合材料有望为低频区域吸声体的工程设计节省空间和重量。

石墨烯材料作为电极，一方面可以作为活性材料参与电化学反应。另一方面，它们可以作为导电添加剂来改善电池反应动力学，并作为缓冲结构来支持电极的结构完整性，在提升新型钠、钾、铝离子电池材料性能方面具有独特的优势。在这篇综述中，对通用的石墨烯基电极结构设计原则和提升性能机制进行了归纳、揭示和总结，阐明了石墨烯材料的优点，并重点介绍了可产生高能量密度、快速充电和持久性能的电池的石墨烯电极纳米结构的示例。

在这项工作中，提出了高度灵敏、选择性和可重复的电化学UA传感器，使用石墨烯 (Gr) 片、Cu(II)-聚多巴胺 (PDA) 复合物和Cu纳米颗粒（表示为CuNPs/Cu(II)-PDA/Gr）。特别是，进行了几何、频率、非共价、扩展紧密结合 (GFN2-xTB) 和密度泛函理论 (DFT) 研究，以提供对反应/催化位点、CuNPs/Cu(II)-PDA/Gr的相互作用和结构的合理解释。对传感界面中每个单独组件的关键作用进行了深入讨论，并与理论量子计算密切相关。据我们所知，这是第一项研究报告不仅如此简单但性能最佳的电化学UA传感器设计（宽线性范围、低检测限、出色的选择性、重现性），而且还报告了GFN2-xTB、DFT量子计算的应用在阐明每个组件以及整个传感器的工作原理。

本工作将一种功能化碳点改性石墨烯嵌入环氧化合物复合涂层，对涂装法处理后的钢基体进行了结构表征、自愈能力和腐蚀行为分析。结构表征表明，石墨烯通过功能化碳点的改性实现了在超纯水中的高度分散，以及在环氧树脂中表现出优异的界面相容性。电化学结果表明：分散良好的石墨烯可以有效提高环氧涂层的阻隔性能并赋予其一定的自修复性能。添加 0.5 wt.%的CDs-G后，CDs-G0.5%/EP涂层表现出最好的耐腐蚀性。浸泡50天后，CDs-G0.5%/EP涂层的阻抗模量提高了两个数量级，与纯环氧涂层相比，其透氧系数和吸水率大大降低。