科學家發(fā)表石墨烯和孔石墨烯材料的化學和應(yīng)用前景研究進展綜述文章

科學家發(fā)表石墨烯和孔石墨烯材料的化學和應(yīng)用前景研究進展綜述文章

近日，中國科學院大連化學物理研究所二維材料與能源器件研究組研究員吳忠?guī)浐椭袊茖W院金屬研究所、清華-伯克利深圳學院成會明合作，應(yīng)邀發(fā)表題為《石墨烯和孔石墨烯材料的化學和應(yīng)用前景》（The Chemistry and Promising Applications of Graphene and Porous Graphene Materials）的綜述文章。

石墨烯是我國“十三五”重點發(fā)展新材料之一，被列為先進基礎(chǔ)材料、關(guān)鍵戰(zhàn)略材料和前沿新材料。由于石墨烯具有超薄二維結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的力學、光學、電學等性質(zhì)，據(jù)預(yù)測近期有可能在儲能、薄膜和涂層、復(fù)合材料等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)較大產(chǎn)業(yè)化進展。該研究團隊一直致力于高質(zhì)量石墨烯材料宏量可控制備、石墨烯宏觀體的設(shè)計與組裝，及高效電化學儲能器件（鋰離子電池、超級電容器、柔性/微型儲能）等方面的應(yīng)用基礎(chǔ)研究，取得了一系列原創(chuàng)性研究成果。

基于前期的研究基礎(chǔ)，該團隊系統(tǒng)綜述了石墨烯和孔石墨烯材料的化學和應(yīng)用前景研究進展。首先，該綜述詳細介紹了石墨烯的表界面化學、組裝化學和功能化學，重點總結(jié)了不同孔石墨烯材料（包括面內(nèi)造孔材料，二維層狀孔、三維組裝孔材料）的構(gòu)筑方法，揭示了不同孔結(jié)構(gòu)的調(diào)控機制和表面化學修飾的重要性。其次，該綜述深入討論了不同石墨烯和孔石墨烯材料在超級電容器、二次電池、電催化、海水淡化、氣體分離等重要應(yīng)用中的構(gòu)效關(guān)系，強調(diào)了多孔石墨烯材料具備石墨烯和多孔材料雙重優(yōu)勢。最后，該綜述簡要討論了石墨烯和孔石墨烯材料所面臨的挑戰(zhàn)，從仿生化學、組裝化學、表界面化學等角度提出了可行性解決方案及未來的發(fā)展方向。該綜述為理解石墨烯化學、石墨烯材料的可控制備與理性構(gòu)建及其重要應(yīng)用提供了一定的科學指導(dǎo)。

該綜述發(fā)表在《先進功能材料》（Advanced Functional Materials）上。上述工作得到國家重點研發(fā)計劃項目、國家自然科學基金項目、博士后基金項目等資助。