科研进展

该研究团队在中科院科技服务网络计划（STS）“石墨烯产业化应用技术研发与应用示范”项目（执行期2019.1至2020.12，如图3所示）的支持下，进一步突破了石墨烯复合硅碳负极材料规模化制备技术，依托宁波富理电池材料科技有限公司建成了百吨级的石墨烯复合硅碳负极材料中试生产线。应用该高性能的石墨烯复合硅碳负极材料，进一步研制出能量密度达350-400Wh/kg的系列新型高能量密度锂离子电池，在2020年未来储能技术创新构想征集与挑战赛中获得长循环寿命高能量密度锂离子电池极限挑战类参赛项目一等奖；与宝能集团旗下昆山聚创新能源科技有限公司共同研发并实现310Wh/kg动力电池装车应用示范。近日，中国科学院科技促进发展局组织了该STS项目的结题验收。

二维聚合物（2DPs）是一类原子/分子稀薄的结晶有机2D材料。它们是开发具有异乎寻常的理化性质的前所未有的有机-无机二维范德华异质结构（vdWHs）的理想候选材料。近日，德累斯顿工业大学Xinliang Feng，Renhao Dong等报道了具有3.1 nm晶格的大面积（cm2）单层2D聚酰亚胺（2DPI）的水表面合成。

水和离子在纳米通道中的输运是近年来能源和环境研究的热点之一。近年来发展起来的二维（2D）材料是通过自堆积构造受限纳米通道的理想材料。其中，氧化石墨烯（GO）因其优异的溶液加工性能而成为最常用的起始材料。由于氧化石墨烯纳米结构的溶剂化作用通常会损害纳米通道的功能，因此日本神户大学Hideto Matsuyama等人采用一步法制备化学转化石墨烯（CCG），以同时获得所需的稳定性和纳米通道的功能。

然而在前期研究中发现，竖直石墨烯的实际应用受到其高度饱和现象的限制，无法在高能量、高功率的超级电容器上充分发挥优势。竖直石墨烯高度通常在几百纳米至几微米，其高度饱和是由于竖直石墨烯片层随着沉积时间增长而聚合，改变了等离子体中鞘层电势使其分布趋于均匀，导致沉积过程中的活性粒子分布也趋于均匀，失去了在竖直方向的沉积优势。

有鉴于此，天津大学彭文朝副教授和阿德莱德大学段晓光研究员等人，使用ZnCl2，KOH和CO2活化氮和硫共掺杂的石墨烯（N，S-G），以开发出不同的缺陷和功能，所制备的石墨烯材料用作过氧单硫酸盐（PMS）活化的无金属催化剂，并探究了所制成材料的不同活化途径。

澳大利亚阿德莱德大学段晓光、天津大学彭文朝等报道了对N、S共掺杂石墨烯通过ZnCl2、KOH、CO2进行活化，从而在石墨烯中引入不同结构缺陷同时实现了各种功能化，这种修饰的碳基催化剂能够通过活化过氧单硫酸钾盐用于降解苯酚。N、S共掺杂的石墨烯表现比N掺杂石墨烯更高的催化活性，同时KOH活化的N、S共掺杂石墨烯进一步改善氧化反应活性。

X射线扫描通过让我们无需手术就能看到人体内部，从而彻底改变了医学治疗。同样，太赫兹光谱仪可以穿透石墨烯薄膜，使科学家能够在不破坏或污染材料的情况下，对其电气质量进行详细的描绘。石墨烯旗舰将学术界和工业界的研究人员聚集在一起，开发并成熟了这一分析技术，现在一种用于石墨烯表征的新型测量工具已经准备就绪。

这种新材料是西北大学、佛罗里达大学和阿贡国家实验室的研究人员共同合作的成果，是从厚度只有一个原子的硼片开始的。这种单层硼烯（borophene）于 2015 年首次合成，此后形成了其他新型材料的基础，如球形笼状的硼磷烯（borospherene）。

Tour和他的同事在2020年推出的闪蒸工艺已被用于转换食物垃圾，塑料和其他碳源，方法是将它们暴露在电击中，从样品中除去除碳原子以外的所有物质。这些碳原子重新组装成有价值的涡轮层石墨烯，其未对齐的层比通过石墨剥落产生的石墨烯更可溶。这使得它更容易在复合材料中使用。

他们设计制备了负载于氮掺杂石墨烯上的铱（Ir）纳米颗粒（Ir@N-G-600）。该催化剂中Ir负载量低至6.98 μg cm-2，但在酸性和碱性介质中均表现出比Pt/C、RuO2、Ir/C等商业催化剂更优的HER、OER催化活性和寿命，在1.6 V槽压下实现稳定的10 mA cm−2电解水。进一步研究表明，该催化剂的高活性与稳定性归因于其中丰富的Ir-N配位，改变了Ir原子的电子结构，形成了更有利于HER、OER过程的电子构型。