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（專利號：ZL 201410081975.1） 簡介：本發明公開一種超級電容器用中空球形多孔石墨烯的一步法制備方法，屬于炭材料制備技術領域。該方法以可塑性的煤瀝青為碳源，納米氧化鎂為導向模板，氫氧化鉀為活化劑，三者干法研磨混合后的混合物轉移至剛玉舟中，置于管式爐內在常壓或負壓的條件下進行加熱，一步法制得超級電容器用中空球形多孔石墨烯材料。本發明直接以富含芳環、廉價的煤瀝青為原料，大大簡化了制備工藝，增加了操作安全性。本發明具有工藝簡單、成

本發明公開了一種石墨烯-碳納米管復合全碳超輕彈性氣凝膠及其制備方法。它包括以下步驟：（1）將1重量份的氧化石墨烯分散于10~4000重量份的水中形成氧化石墨烯分散液；（2）將1重量份碳納米管分散于5~4000重量份的氧化石墨烯分散液中，得到氧化石墨烯-碳納米管分散液；（3）將氧化石墨烯-碳納米管分散液進行冷凍干燥或超臨界干燥，得到氧化石墨烯-碳納米管復合氣凝膠；（4）將氧化石墨烯-碳納米管復合氣凝膠采用化學還原法還原或高溫熱還原法還原，得到石墨烯-碳納米管復合全碳超輕彈性氣凝膠。本發明的工藝簡單，過程綠色環保，所得到的全碳超輕氣凝膠具有低密度、高導電率、高比表面積、彈性溫度范圍廣等優點。

本發明公開了一種超高比表面積硫氮共摻雜多孔石墨烯的制備 方法及產品，該方法包括：選用含角蛋白的生物質材料為原材料，以 其同時作為固體碳、氮、硫原料，首先初步碳化，再通過堿性溶液減 壓吸附，再經過高溫活化處理，然后酸洗真空干燥得到石墨烯。利用 角蛋白特殊鏈狀及環狀結構，將生物質角蛋白直接轉化為超高比表面 積的硫氮共摻雜多孔石墨烯。石墨烯的氮含量可高達 5.0at.％以上，硫 含量達 1.0at.％以上，比表面積高達 1

石墨烯是材料科學領域的一顆迅速崛起的明星，開啟了二維材料的大門。作為納米光電子器件廣泛使用的理想電極材料，石墨烯除了具有優異的彈性和剛度外，還具有最高的載流子遷移率(104-105 cm2 V-1 s-1)。然而，石墨烯作為一種典型的半金屬材料，它的零帶隙極大地限制了其在半導體工業的應用。自石墨烯被發現以來，它的零帶隙一直是世界范圍內最具挑戰性的難題之一。  多年來，人們一直致力于解決這一關鍵問題，最主要的打開石墨烯帶隙方法可以概括為下面兩種。第一種是通過摻雜、吸附、襯底相互作用、外加電場、應變、建立二維異質結等方法直接打開石墨烯的帶隙。不幸的是，在打開石墨烯帶隙的同時，保持其具有超高載流子遷移率的線性電子色散的多種嘗試，至今仍未成功。第二種方法是開辟新的路徑，尋找新的具有超高載流子遷移率（線性色散）的二維材料，如二硫化鉬、硅烯、鍺烯和磷烯等，它們構成了新的二維材料家族。遺憾的是，迄今還沒有發現任何具有類似石墨烯線性電子色散和超高載流子遷移率的二維半導體。 北京大學物理學院史俊杰教授及其研究團隊注意到：鈣鈦礦材料具有多樣的組成和結構，如ABX3(具有三個不同原子位置的三維結構)、A'2[An-1BnX3n+1] (二維Ruddlesden-Popper型結構)、A'[An-1BnX3n+1] (二維Dion-Jacobson型結構)、A'2An-1BnX3n+3(二維111型結構)和AnBnX3n+2(二維110型結構)等，為材料設計提供了一個理想和龐大的平臺。此外，鈣鈦礦結構中陽（陰）離子價態的劈裂和置換，陽（陰）離子的混合等，為組分工程提供了更多的可能性，從而極大地調節了所設計的鈣鈦礦材料的電子結構（帶隙和電子色散）及物理、化學性質，為尋找具有新奇性質的材料開辟了一條新的道路。圖注：左圖為二維Ca3Sn2S7鈣鈦礦結構示意圖，中圖為它的三維線性色散能帶圖（帶隙0.5 eV），右圖為它的光吸收系數，并與光伏明星材料MAPbI3及Si的光吸收系數作對比。 最近，他們在硫化物鈣鈦礦的研究中，意外發現了一種新奇的穩定且環境友好的二維鈣鈦礦半導體Ca3Sn2S7材料，它具有類似石墨烯的線性Dirac錐電子色散，直接的本征準粒子帶隙0.5 eV，超小載流子有效質量0.04m0，室溫下載流子遷移率高達6.7×104 cm2V-1s-1，光吸收系數高達105 cm-1（超越鈣鈦礦光伏明星材料MAPbI3）, 從一個全新的角度實現了打開石墨烯帶隙的夢想。該研究將會為二維鈣鈦礦材料的設計和研發提供新的思路，并進一步促進半導體產業的發展。

氧化鐵石墨烯復合材料目前涉及的電化學方面的應用包括鋰離子電池、超級電容器和燃料電池。氧化鐵（包括Fe3O4，α-Fe2O3和γ-Fe2O3）是制作電化學器件非常有前途的材料，不僅具有成本低、無毒性、化學穩定性好等優點，還具有較高的理論電容量。但在實際使用時又因為自身導電性的不足以及反應的循環穩定性差等問題受到了限制。石墨烯因其具有超高的比表面積，較高的導電性，優異的化學和熱力學穩定性，以及獨特的光、熱、機械性能，成為了非常合適作為制作電化學能源存儲和轉化器件的材料。負載氧化鐵在石墨烯上，不僅能夠彌

本發明涉及一種可磁性分離回收的石墨烯復合二氧化鈦光催化劑及其制備方法。通過兩步水熱法合成，首先將石墨烯與磁性顆粒復合制備成磁性石墨烯，再與水熱法合成的二氧化鈦納米顆粒復合，制備出三元復合光催化劑，該催化劑由石墨烯、二氧化鈦、納米磁性顆粒三部分組成，磁性納米顆粒負載于石墨烯片層上形成磁性石墨烯，具有較大的比表面積，同時具有磁性；金紅石型二氧化鈦具有三維有序納米結構，負載于磁性石墨烯片層上，形成磁性分離的石墨烯復合金紅石型二氧化鈦光催化劑，該催化劑具有大比表面積，納米顆粒具有磁性，可分離回收，具有高效催化性能。

簡介：本發明公開一種超級電容器用相互連接且卷起的網狀石墨烯材料的制備方法，屬于新型炭材料技術領域。該方法是以蒽油為碳源，納米碳酸鈣為模板，氫氧化鉀為活化劑，加入N,N?二甲基甲酰胺使三者混合均勻后，置于管式爐中，在氬氣氣氛下加熱，直接制備得到目標產物。本發明以廉價的碳酸鈣為模板，蒽油為碳源，制備的相互連接且卷起的超級電容器用網狀石墨烯電極材料具有容量高、可用能量密度大等優點。該材料用作對稱型超級電容器電極材料，在BMIMPF6離子液體電解液中，0.05A/g電流密度下，其比容為256F/g，可用能量密度高達143Wh/kg，可以和鋰離子電池的能量密度相媲美。  

本發明提供一種基于石墨烯/介孔碳納米復合材料生物傳感器及其制備方法。本發明包括采用水熱合 成法制備石墨烯/介孔碳納米復合材料，將其作為吸附酶固載材料；采用生物傳感及電化學原理，通過將 絲網和噴墨印刷相結合的方法制作檢測試紙，絲網印刷用于印制導電線路，采用非接觸的噴涂方式將敏 感生物元件噴印到電極支持物上，其中噴涂材料的噴涂量和噴涂面積可以控制。納米復合載體材料是在 石墨烯片層的兩面生長介孔碳，制成石墨烯/介孔碳復合材料，將其作為載體固載酶，與生

酞菁是一種具有優異光電特性的廉價小分子半導體材料，但是其在常規有機溶劑中溶解性較差，且性能不佳，限制了其在有機憶阻器中的進一步應用。許宗祥課題組從分子設計層面出發，開發了在常規有機溶劑中具有高效分散特性的金屬酞菁納米線，通過溶液法制備出具有優良紅外響應特性的薄膜，并以此構建有機憶阻器，該器件是首次報道具有高穩定性和較強紅外響應的有機憶阻器器件。

項目成果/簡介:1991 年發現的碳納米管（CNT）以及 2004 年發現的石墨烯（graphene），分別是一維和二維納米材料的典型代表，被認為是 21世紀的戰略性材料。 本項目發明了一類新的催化劑和大量制備 SWNTs 的方法，實現了高質量單壁碳納米管的宏量制備（圖 1），純度達 70%以上，并達到了產業化規模（達 200 公斤/年以上）。采用機械共混及"原位"聚合 等方法，使SWNTs 有效地分散于高分子基質中，獲得了以環氧樹脂、ABS 及聚氨酯等為基質材料，電導率達 0.2 S/cm、導電臨界含量僅為0.06%、電磁屏蔽效果高達 49dB 的復合材料。 本項目首先發展了一種可大量制備的可溶性功能化石墨烯（SPFGraphene）的方法，實現了石墨烯的百克級制備（圖 2）。通過透射電子顯微鏡（圖 3）及原子力顯微鏡（圖 4）確定了石墨烯的二維平面結構。 獲得了可溶性石墨烯材料及柔性透明導電薄膜（圖 5）；制備了基于石墨烯的高穩定性有機光伏電池及復合材料。 圖 5、基于石墨烯的透明電極材料 所研制的單壁碳納米管及石墨烯已用于數十家科研機構的研究和相關產品/樣機的研制，包括應用于國家 863 重大汽車電池項目（中科院物理所）和軍工衛星電池項目（中國電子科技集團公司第十八研究所）等。已研制出晶體管、鋰離子電池、超級電容器（圖 6）以及高性能復合材料等多種產品，具有廣闊的應用前景。應用范圍:南開大學在碳納米材料的制備及應用研究方面取得了一批開創性成果，該項目技術的推廣，將促進我國新材料、微電子、儲能、資源保護等領域的技術進步和發展，為我國在這一新型納米材料領域占據有利地位，提高國際競爭力，做出重要貢獻。