科研进展

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。

氧化石墨烯在水溶液中稳定性较差，制约了其在实际光热产水中的应用。一般，提高氧化石墨烯稳定性的方法包括物理交联法和化学交联法。物理交联法制备的氧化石墨烯膜强度较低，难以长期在酸性溶液中稳定，而化学交联法通常会消耗氧化石墨烯表面的含氧亲水基团，不利于水传输。基于此，华中科技大学赵强教授和龚江研究员联合提出了利用自交联的聚离子液体作为交联剂，在温和条件下制备稳定的氧化石墨烯复合膜材料的方法，并将复合膜材料应用于太阳能海水淡化生产淡水。

本工作通过实验表征为轨道磁驱动的QAH行为提供了令人信服的证据，这种行为可以通过电场、磁场以及载波信号进行调节。本工作制备的双层石墨烯所观测到的QAH相不同于以往的观测，这是由于其独特的铁磁和铁电顺序，其特征是量子化的异常电荷、自旋、谷和自旋谷霍尔行为。

构建一种在酸碱溶液中具有长期稳定性的新型磁性氧化石墨烯吸附剂势在必行。此外，为了进一步增加有效结合位点，各种有机化合物对磁性氧化石墨烯进行了氨基功能化。目前合成氨基功能化磁性氧化石墨烯的方法主要是酰胺化法和水热法。酰胺化法用的酰胺化试剂价格比较昂贵且制备过程繁琐，水热法涉及高温条件，这些不利因素很大程度上阻止了磁性氧化石墨烯的工业化应用。为了解决以上问题，本研究采一步法制备氨基功能化磁性氧化石墨烯复合材料。

利用氧化石墨烯(GO)的液晶特质，通过碱诱导、水热自组装法制备了高取向的三维同心环状GO水凝胶。并借助径向冷冻铸造技术，将同心环状结构诱导成仿蜘蛛网状的三维石墨烯骨架(sw-GS)。经热处理后，通过真空浸渍法，将 sw-GS引入至石蜡中，成功制备具有高密度导热网络的相变复合材料(sw-GS/PW)。