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功能化石墨烯的制备、性能调控及应用基础研究
成果信息
立项支持
  • 公布年份:
    2016
  • 中图分类:
    TB341
  • 关键词:
  • 成果简介:
    该项目属于分析化学领域。2015年石墨烯被列入十三五新材料规划,工信部、发改委、科技部三部委同时印发关于石墨烯产业创新发展的若干意见(【2015】435号)。材料的制备是研究其性能和探索其应用的前提和基础。化学制备方法难以获得大尺寸(≥2cm<'2>)石墨烯,因而限制了石墨烯在诸多领域的应用。该团队自2009年起,从低成本、绿色、大尺度制备石墨烯片层、薄膜和石墨烯杂化材料出发,探索了功能化石墨烯及其杂化材料的化学结构特征和反应机理,并将其应用在高灵敏、高选择性的传感分析,取得了许多创新成果:1、针对化学法所制备的石墨烯性能差、透光率低等问题,基于界面自组装原理,该团队采用软界面自发生长法制备出大尺寸石墨烯。该方法所制备的石墨烯薄膜的透光率可以十分接近石墨烯片层的理论值(可达96%),并以此为基础深入研究了其界面自组装的原理。此外,该团队打破了使用化学试剂制备石墨烯薄膜的传统,采用电化学还原沉积策略,并结合喷涂,滴涂技术,成功构筑了一种多基底、无试剂消耗、低成本制备石墨烯纳米薄膜的新方法。2.针对石墨烯易发生聚集、难修饰等问题,采用物理和化学方法将不同的化学功能基团和纳米材料引入到石墨烯纳米材料体系。不仅改善了石墨烯的分散性能,而且赋予石墨烯多种特殊的功能如氧化还原特性、光学特性、生物兼容性、光电化学催化特性。系统阐明了保护剂与石墨烯之间的作用机理,揭示了石墨烯和表面功能基团的协同效应,为功能化石墨烯的合成、改性及应用提供了新思路。3.基于石墨烯独特的光电催化特性,构筑了高灵敏度、高选择性功能化纳米传感平台,探索了石墨烯及其杂化材料在增强的电化学生物传感,模拟酶及能源相关领域的应用,建立了离子、气体、有机小分子和生物相关分子的检测系统,阐明了石墨烯的催化机制,发展了性能优异的传感新方法。该项目的8篇代表论文SCI他引3191次,20篇核心论文SCI他引5878次。其中电化学制备石墨烯薄膜的工作受到国内外同行关注,被Chem.Rev.评为“绿色”制备石墨烯纳米薄膜的新方法。基于石墨烯的葡萄糖检测的论文被评为2009年度“中国百篇最具影响国际学术论文”,并与世界著名的德国罗氏公司研发技术部,就石墨烯墨水用于全塑料可喷墨打印制备的一次性血糖浓度检测芯片制备方面开展合作,签署长期合作协议。关于DNA检测的论文入选Science Watch: What’s Hot in Chemistry (Top ten list)。相关的两篇论文在2009年Anal. Chem.发表的7972篇论文中SCI引用排名分别列第一、第二位。关于石墨烯-AuNPs用于葡萄糖检测的论文在2010-2011年间Biosens. Bioelectron.全部1294篇文章中他人引用排名第一位。
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