催化剂

从氧化石墨中获得石墨烯材料在负载金属催化剂中具有很大的应用潜力，但在通过化学气相沉积制备的高质量石墨烯(CVDG)上均匀负载金属纳米粒子仍然是一个挑战。

采用计算机模拟与实验相结合的手段，设计开发了一种高效、稳定、低成本的纳米多孔镍、石墨烯双改性的MoS2复合材料（NPNi-MoS2/RGO）作为HER催化剂。他们通过密度泛函理论计算，发现Ni原子吸附在MoS2的边缘，能够使吸氢自由能接近最佳值。MoS2与石墨烯形成异质结构，吸氢自由能更接近最佳值，进一步提高了HER活性（图1）。此外，MoS2/石墨烯双层异质结构有一个接近于0的能隙（0.07 eV），说明异质结构有利于电子的传输。

不同于惰性的二维平面石墨烯，三维石墨烯材料中的高密度边界位点可以作为活性中心催化质子吸附与还原产生氢气。这是国际上首次提出通过对石墨烯材料的形貌调控，实现其在非掺杂、不负载助催化剂条件下的高效电催化分解水析氢。

在制备过程中调变初始原料浓度、加入表面活性剂、改变碳化温度和加入功能小分子等方法可以控制碳材料的形貌和尺寸。表面富集羰基和羟基的碳材料可高效地催化硝基苯液相还原反应，其性能优于多种常用的碳材料如碳纳米管、纳米金刚石和石墨等。

在长期深入研究碳纳米材料催化的基础上，进一步发展为催化剂“穿铠甲”的概念，利用SBA-15的孔道对金属纳米颗粒尺寸的限域作用，通过化学气相沉积法成功实现了均一的单层石墨烯壳层封装3d过渡金属及其合金纳米粒子。

湖南大学物理与微电子科学学院鲁兵安副教授的研究团队采用了一种简单、低成本的静电纺丝方法大规模制备出多孔的WO3/石墨烯纳米纤维复合薄膜材料，所制备的复合薄膜具有光谱吸收范围广、优良的电子传输性能使得其具有优异的降解活性。

确实，单看作品名称就会感受到“高、“精”的含义：槲芪散主要成分与肝癌细胞增殖机制、雄性田鼠基因表达、病毒聚合酶PA亚基N段蛋白表达、石墨烯用于环境净化纳米催化剂——对于这些一般人看上去十分难懂的题目，在决赛作品公开展示上，海淀区某中学的一名女生，用漫画吸引大家：“亲，看过来，一点都不深奥喔！”