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近日，北京大學物理學院量子材料科學中心、電子顯微鏡實驗室高鵬課題組，與凝聚態(tài)物理與材料物理研究所劉開輝課題組、中國科學院大學和中國科學院物理研究所張余洋課題組等合作，利用透射電子顯微鏡的電子能量損失譜測量并結(jié)合第一性原理計算，揭示了h-BN/石墨烯異質(zhì)結(jié)構(gòu)中的轉(zhuǎn)角關(guān)聯(lián)耦合效應。研究發(fā)現(xiàn)，角度依賴的層間摩爾勢改變了石墨烯的能帶結(jié)構(gòu)，導致石墨烯M點層內(nèi)帶間躍遷能量紅移，并且晶格相對扭轉(zhuǎn)誘發(fā)的h-BN的布里淵區(qū)相對于石墨烯M點的旋轉(zhuǎn)也貢獻了新的帶間躍遷途徑。結(jié)果表明，在堆垛的二維材料器件中需要仔細考慮扭轉(zhuǎn)耦合效應帶來的影響避免意外干擾；同時，轉(zhuǎn)角連續(xù)可調(diào)的帶間躍遷也可以為新型光電器件設計提供新的自由度。該研究成果以《轉(zhuǎn)角h-BN/石墨烯中的可調(diào)帶間躍遷》（“Tunable Interband Transitions in Twisted h-BN/Graphene Heterostructures”）為題，于7月5日發(fā)表在《物理評論快報》（Physical Review Letters 2023, 131, 016201）。

本發(fā)明公開了一種用于制備納米二氧化鈦-石墨烯復合材料的方法，包括：（a）向濃度為1-4mg/mL的氧化石墨烯溶液中加入二氧化鈦納米顆粒，其中氧化石墨烯與二氧化鈦之間的重量比控制為10:1～1:10，并獲得分散液；（b）將所獲得的分散液置入反應釜中，在120-200℃的條件下執(zhí)行水熱反應2-12小時，然后經(jīng)過冷凍干燥處理即得到具備三維多孔結(jié)構(gòu)的納米二氧化鈦-石墨烯復合材料產(chǎn)品。本發(fā)明還公開了相應的復合材料產(chǎn)品及其特定用途。通過本發(fā)明，能夠以簡單、易于操作并適合大規(guī)模生產(chǎn)的方式來制備納米二氧化鈦-石墨烯復合材料產(chǎn)品，且其所制得的產(chǎn)品具備比表面積大的三維多孔結(jié)構(gòu)，并尤其適用于制作超級電容器或用于執(zhí)行環(huán)境污染處理。

聚苯乙烯泡沫塑料是一種價廉、質(zhì)輕、來源豐富的石油副產(chǎn)品，用途廣泛，在包裝、裝飾及廣告領域有著重要的地位。特別是近年來，我國制造業(yè)中真空實型消失模鑄造技術(shù)的飛速發(fā)展，需要應用大量的聚苯乙烯消失模；在廣告、裝飾裝潢領域，應用日趨廣泛。目前國內(nèi)外聚苯乙烯材料成形加工技術(shù)，有兩種方法：對大批量生產(chǎn)，采用一次發(fā)泡聚苯乙烯泡沫珠粒，在模具中發(fā)泡成型的方法。這種方法除需

本項目團隊基于泡沫除塵機理和激光散射測塵原理,以粉塵實時監(jiān)測技術(shù)、除塵劑智能配置技術(shù)、粉塵自動捕捉技術(shù)和系統(tǒng)智能調(diào)控技術(shù)等為核心，研發(fā)了一套智能化泡沫除塵系統(tǒng)。 一、項目進展 創(chuàng)意計劃階段 二、負責人及成員 姓名 學院/所學專業(yè) 入學/畢業(yè)時間 程丞 安全科學與工程學院/安全工程 2018/2022 劉蘇雨 安全科學與工程學院/安全工程 2018/2022 吳逸飛 安全科學與工程學院/消防工程 2018/2022 柴釧潤 安全科學與工程學院/安全工程 2019/2023 伍珊 安全科學與工程學院/安全工程 2019/2023 三、指導教師 姓名 學院/所學專業(yè) 職務/職稱 研究方向 李堯斌 安全科學與工程學院/安全工程 碩導/副教授 煤礦瓦斯防治理論與技術(shù) 四、項目簡介 本項目團隊基于泡沫除塵機理和激光散射測塵原理,以粉塵實時監(jiān)測技術(shù)、除塵劑智能配置技術(shù)、粉塵自動捕捉技術(shù)和系統(tǒng)智能調(diào)控技術(shù)等為核心，研發(fā)了一套智能化泡沫除塵系統(tǒng)。利用激光測塵儀和在線粒度分析儀對目標空間的粉塵濃度及粒徑分布進行實時監(jiān)測，自動調(diào)節(jié)水箱、藥泵的水、藥比例，通過360°可調(diào)的泡沫噴射裝置和漩渦氣泵調(diào)節(jié)泡沫噴射的方位及壓力，進而實現(xiàn)對粉塵的高效、精準捕捉和沉降，除塵效率高達98%，解決了現(xiàn)有除塵裝置存在的工作方式耗能、工作效率低等痛點問題，實現(xiàn)了除塵工作的高度無人化、智能化。

本發(fā)明涉及一種橋梁拱上填料用泡沫混凝土，所述泡沫混凝土由以下質(zhì)量份組成，PⅡ52。5或42。5水泥500600份，鋰渣60240份，水250300份，發(fā)泡劑24份，減水劑34份，耐堿玻璃纖維1030份，乳液防水劑25份，苯丙乳膠粉12100份，增稠劑13份。待泡沫混凝土澆筑28d后，在泡沫混凝土混凝土表面浸漬硅烷雜化有機硅防水涂料。本發(fā)明涉及的橋梁拱上填料用泡沫混凝土與普通泡沫混凝土相比沉降率低，吸水率低，耐久性更好，同時采用鋰渣作為填料，解決了廢棄鋰渣的污染問題。

成果與項目的背景及主要用途： 泡沫鋁材是一種新型的功能材料，一般孔隙率在 45％～98％之間，根據(jù)孔隙特點分為開孔與閉孔兩種，各國學者早在 40 年代后期就對泡沫金屬材料有所研究，但由于發(fā)泡工藝與孔的尺寸很難控制，一直未得到發(fā)展，直到 80 年代中期以后才取得長足進展，開發(fā)出了一些有工業(yè)價值的生產(chǎn)工藝。目前，日本與德國在研究、生產(chǎn)與應用泡沫鋁材與其他金屬泡沫方面居世界領先地位。我國對泡沫鋁材的研究始于 80 年代后期，并取得了一系列的研究成果，但尚未取得突破性的成就，仍處于起步階段。 目前，泡沫鋁的應用主要有：防火和吸音板、沖擊能量吸收材料、建筑板、半導體氣體擴散盤、熱交換器、電磁屏蔽物等方面。還應用于冶金、化工、航空航天、船舶、電子、汽車制造和建筑業(yè)等領域，應用范圍還在不斷擴大。 技術(shù)原理與工藝流程簡介： 本課題采取的是傳統(tǒng)的粉末冶金工藝，把鋁粉和造孔劑混合后，壓制成預制件，在熱水中將造孔劑溶解掉，然后在真空爐中對預制件進行真空燒結(jié)，就得到了開孔泡沫鋁。本試驗方法具有以下優(yōu)點： 1.采用的粉末冶金法可以制備復雜形狀的試樣，工藝簡單容易實現(xiàn)。 2.通過改變工藝參數(shù)可以十分容易地控制孔隙率、孔形狀及孔的大小。這一點是其它方法難以做到的。 3.采用的造孔劑為尿素、碳酸氫銨，成本低、形狀可控且容易去除。 技術(shù)水平及專利與獲獎情況： 1. B. Jiang, N.Q. Zhao, C.S. Shi, J.J. Li. Processing of open cell aluminum foams with tailored porous morphology. Scripta Mater 53(2005)781-785.(JCR 工程技術(shù)二區(qū)，2004 年影響因子 2.112,檢索號：952BD.同時被 Ei 檢索，檢索號：05289206237) 2. B. Jiang, N.Q. Zhao, C.S. Shi, X.W. Du, J.J Li, H.C.Man. A novel method for making open cell aluminum foams by powder sintering process. Mater lett 59(2005)3333-3336. (JCR 工程技術(shù) 三區(qū)，2004 年影響因子 1.186) 3. 姜斌，趙乃勤. 泡沫鋁的制備方法及應用進展.金屬熱處理. 30(2005)36-40.（Ei 檢索，檢索號：05279197817） 應用前景分析及效益預測： 泡沫鋁以其獨特的結(jié)構(gòu)而具有許多優(yōu)異的性能，它不僅具有多孔材料所具有的輕質(zhì)特性，還具有金屬所具有的優(yōu)良的力學性能和熱、電等物理性能，如滲透、阻尼、能量吸收、高比表面積、電磁屏蔽等性能。目前，泡沫鋁材已經(jīng)廣泛應用于防火裝飾材料、沖擊能量吸收材料、熱交換器等。由粉末冶金法制備的泡沫鋁工藝簡單，成本低廉，可以制備復雜形狀的試樣。并且通過改變工藝參數(shù)可以容易地控制孔隙率、孔形狀及孔的大小，這一點是其它方法難以做到的。所以本方法有推廣應用價值。 應用領域： 泡沫鋁的應用主要有：防火和吸音板、沖擊能量吸收材料、建筑板、半導體擴散器盤、熱交換器、電磁屏蔽物等方面。還可廣泛應用于冶金、化工、航空航天、船舶、電子、汽車制造和建筑業(yè)等領域。 合作方式及條件：合作開發(fā)

一種利用過硫酸鹽及負載鐵錳雙相復合氧化石墨烯去除水中內(nèi)分泌干擾物的方法，它涉及一種去除水中內(nèi)分泌干擾物的方法。本發(fā)明的內(nèi)容是要解決現(xiàn)有去除水中內(nèi)分泌干擾物的方法去除效率低，成本高，副產(chǎn)物多，吸附劑難回收和不能大規(guī)模去除特定有機污染物的問題。方法：一、將過硫酸鹽與預處理的水混合；二、調(diào)節(jié)反應pH值；三、制備負載鐵錳雙相復合氧化石墨烯；四、投加負載鐵錳雙相復合氧化石墨烯；五、采用外磁場分離負載鐵錳雙相復合氧化石墨烯，即完成一種利用過硫酸鹽及負載鐵錳雙相復合氧化石墨烯去除水中內(nèi)分泌干擾物的方法。使用本發(fā)明的方法去除水中內(nèi)分泌干擾物的去除率可達85％～95％。本發(fā)明可以去除水中殘余內(nèi)分泌干擾物。

半焦是利用低變質(zhì)非煉焦煤低溫干餾所制得的固體產(chǎn)物，以其固定碳含量高（ >82% ）、電阻率高、化學活性高、灰分低（ <6% ）、低鋁、低硫（ <0.3% ）、低磷等特性，已逐步取代冶金焦而廣泛應用于電石、鐵合金、碳化硅等產(chǎn)品的生產(chǎn)。在半焦生產(chǎn)過程中，約有 10% 的半焦焦粉因粒度小，不符合生產(chǎn)工藝要求而未能加以利用。本項目 通過在半焦焦末中添加金屬、金屬化合物或非金屬及其化合物并進行中低溫熱處理，在比通常石墨化所必要的溫度更低時進行石墨化，并且因為金屬或非金屬粒子與碳原子的結(jié)合可同時實現(xiàn)功能化石墨粉的制備。可作為功能材料、添加劑、電極材料、貯氫材料等，廣泛應用于國防和民用領域，成為現(xiàn)代工業(yè)及高、新、尖技術(shù)發(fā)展必不可少的非金屬材料。

石墨電極在是冶金化工領域的大宗消耗材料，尤其是在鋼鐵冶金、鋁電解、鎂電解、多晶 硅、稀土冶金等高能耗產(chǎn)業(yè)，電極石墨的電阻率是影響產(chǎn)品能耗的關(guān)鍵因素之一，僅以鎂電解 為例，以目前最大的430kA金屬鎂電解槽來計算，陽極石墨電阻率每降低1Ωμ. m，將使每噸鎂 直流能耗下降375kWh，其節(jié)能效果十分明顯。目前我國電極石墨的電阻率一般在8-12Ωμ. m， 國外最先進指標為5Ωμ. m，我國的產(chǎn)品與國外相比差距較大，是造成冶金行業(yè)高能耗的原因之 一。本課題組開發(fā)了新型電極石墨制造工藝與配方，產(chǎn)品電阻率已經(jīng)達到5.02Ωμ. m,與國際最 好水平相當，對促進節(jié)能降耗具有重要價值。 該技術(shù)主要是優(yōu)化了新型石墨配方與制備工藝，大大降低石墨電阻率，同時提高了石墨電 極強度，經(jīng)過表面處理的石墨電極，抗氧化強度提高了188倍，大大延長石墨電極高溫腐蝕條 件下的使用壽命。

一、 項目簡介石墨是典型的層狀結(jié)構(gòu)材料，具有良好的導電性，潤滑性，化學穩(wěn)定性。被廣泛用于冶金、電氣、機械等工業(yè)領域。直接使用卻具有密度大，分散度差等缺點。 石墨烯是碳原子緊密堆積成的單層蜂窩狀晶格結(jié)構(gòu)的一種碳質(zhì)新材料，是一種二維晶體，是構(gòu)建其他維數(shù)碳質(zhì)材料（如零維富勒烯、一維碳納米管、三維石墨）的基本單元。其性能遠遠高于石墨材料。石墨烯的理論研究已有 60 多年的歷史，但一直以來，人們普遍認為這種嚴格的二維晶體結(jié)構(gòu)由于熱力學不穩(wěn)定性而難以獨立穩(wěn)定存在。直到 2004 年，英國曼徹斯特大學的研究組利用膠帶剝離高定向石墨的方法獲得了獨立存在的二維石墨烯晶體，為二維體系的實驗研究提供了廣闊的空間。目前石墨烯的制備方法有微機械剝離法、化學氣相沉積法（CVD）、外延生長法、電化學法、氧化石墨還原法等，其中機械剝離法得到的石墨烯片量少，隨機性大；CVD方法和外延生長法大多以SiC作為基底，成本高，可控性差；電化學方法的得到的石墨烯量較少，不易控制。氧化石墨還原法是通過在石墨表面引入含氧官能團，增大層間距，從而減小層之間的范德華力，然后通過超聲等方法改變其雜化狀態(tài)，再通過還原得到石墨烯。氧化石墨還原法以其低成本的優(yōu)點成為目前使用最廣泛的方法之一，本發(fā)明涉及一種采用溶劑熱法在低溫下制備氧化石墨烯的方法，屬于功能材料制備技術(shù)領域。二、 項目技術(shù)成熟程度目前氧化石墨烯的制備方法主要是Hummers方法。該方法在敞開體系中，需要在制備氧化石墨烯的過程中采用先降溫，再分兩步升溫的三步法, 以及冷凝回流等輔助設備，過程中需要精確控制反應溫度且溫度高達98 °C，制備出來的氧化石墨烯還需要長時間超聲，步驟繁瑣，產(chǎn)物的濃度較低，不適合大量生產(chǎn)。本項目采用溶劑熱法在低溫下制備氧化石墨烯，減少了氧化劑的用量和生產(chǎn)時間。氧化石墨可以通過處理得到具有不同分散特性的母液。也可以直接進行還原,得到石墨烯。而且樣品在不干燥的條件下極易溶于水等溶劑，產(chǎn)量較大，大大減少了超聲的時間。三、 技術(shù)指標（包括鑒定、知識產(chǎn)權(quán)專利、獲獎等情況）該項目已經(jīng)申請中國專利并于2013年獲得授權(quán) （ZL201110414315.7），與該項目相關(guān)的工作也在國際期刊上進行了發(fā)表，但是仍有很多問題一直困擾商業(yè)化進程。我們實驗室也一直在圍繞各種問題開展工作。四、 市場前景（應用領域、市場分析等）石墨烯的水熱前驅(qū)體為氧化石墨，具有完全拉伸的層間距和外層表面富氧官能團，因此可以根據(jù)需求進行各種定向修飾，從而實現(xiàn)其親水、親油、高分散度、高電導率等特性，作為添加劑可以有效改善化工、冶金、電氣工業(yè)材料的性能，從而實現(xiàn)高回報率。五、 規(guī)模與投資需求（資金需求、場地規(guī)模、人員等需求）以石墨為原料，首先需要制備石墨烯的前驅(qū)體氧化石墨，再經(jīng)后處理過程獲得各種性能石墨烯材料。由于后處理過程相對繁瑣， 耗時耗力，其資金投入完全取決于后處理工藝的優(yōu)化情況。前期投入100萬元，其中包括設備費40萬， 原料費10萬， 占地100平米，人員5-10人，完全可以達到每天生產(chǎn)1公斤石墨烯產(chǎn)品。六、 生產(chǎn)設備玻璃器皿，反應釜， 超純水裝置，烘箱，超聲波設備，電動攪拌器，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀，離心機等基本設施。七、 效益分析功能化石墨烯是高附加值產(chǎn)品，目前市場上以克為單價銷售，價格在500元左右。以每日1公斤生產(chǎn)量計算，每天銷售額會達到50萬元。八、 合作方式多種方式可以選擇，主要是河北工業(yè)大學負責產(chǎn)品研發(fā)升級，企業(yè)一方負責生產(chǎn)與銷售。九、 項目具體聯(lián)系人及聯(lián)系方式（包括電子郵箱）項目聯(lián)系人： 任鐵真電話： 022 60204909郵箱： [email protected]