
石墨烯是碳原子以sp2杂化方式构建的二维蜂窝状纳米片层,因其优异的理化性能和超大的理论比表面积,在光电、催化、传感器、环境修复等的领域都展现出良好的应用发展前景。石墨烯片层组装构建的三维网络结构气凝胶,不但良好保持了片层的优良特性,同时在环境修复应用中还便于回收和循环使用,是石墨烯应用的重要发展方向。溶胶-凝胶法是制备石墨烯气凝胶最常用的方法,但片层凝胶化组装过程不可避免会发生片层的面对面堆垛,最终得到的气凝胶比表面积小,结构较脆、易碎。目前虽有大量研究表明通过引入各式各样修饰结构,可抑制片层的堆垛,增强气凝胶的机械性能等,然而如何简单地仅通过调控纳米片层自身结构就能达到相同的目的却很难实现。
中国科学院城市环境研究所纳米环境功能材料研究组(付明来研究组)基于已有石墨烯研究基础,通过调控纳米片层上含氧结构的分布,破坏片层表面原本稳定的氢键网络,使纳米片层能在简单的水溶液中发生褶皱,实现片层的自我堆垛抑制,同时研究发现采用该片层构建的气凝胶具有更优异的机械弹性和疏水性。该气凝胶对常见油类和有机溶剂的吸附容量可达154-325 g/g,相对于常规气凝胶的吸附容量提高了224%-406%,可应用在水体中有机污染物的高效选择去除。
该研究成果基于纳米片层基础结构,充分利用二维材料结构优势,优化气凝胶性能,更强调了结构基础研究的重要性。相关论文“Tuning oxygen clusters on graphene oxide to synthesize graphene aerogels with crumpled nanosheets for effective removal of organic pollutants”发表在Carbon(Carbon 2019, 143, 897-907)上。
该研究得到国家自然科学基金、厦门市科技项目和中日合作项目的支持。
图:片层调控构建气凝胶过程示意及气凝胶的优异疏水性和弹性
免责声明:凡注明来源本网的所有作品,均为本网合法拥有版权或有权使用的作品,欢迎转载,注明出处。非本网作品均来自互联网,转载目的在于传递更多信息,并不代表本网赞同其观点和对其真实性负责。
石墨烯气凝胶应用于高体积比能量锂硫电池研究获进展
近日,中国科学院大连化学物理研究所二维材料与能源器件创新特区研究组研究员吴忠帅团队发展了一种三维石墨烯/纳米碳管多孔气凝胶材料,并将其应用于锂硫电池的硫单质载体和中间层一体化正极,获得高体积能量密度和优异循环稳定性的锂硫电池。相关研究成果发表在《纳米能源》(Nano Energy)上。
0评论2019-04-303208
研究人员3D打印石墨烯气凝胶 制成超级电容器电极
据外媒报道,研究人员正在使用3D打印,为超级电容器开发具有每单位表面积电荷存储最高的电极。加利福尼亚州大学圣克鲁兹分校(University of California Santa Cruz)和美国能源部劳伦斯利弗莫尔国家实验室(U.S. Department of Energy’s Lawrence Livermore National Laboratory)的合作了一项研究,3D打印了石墨烯气凝胶,从而研发出多孔三维支架,其中装载了氧化锰,可以产生更好的超级电容器电极。
0评论2018-11-132485
石墨烯气凝胶智能纤维领域取得进展
基于智能纤维多重刺激响应的功能集成这一需求,中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所气凝胶团队将石墨烯气凝胶纤维、相变材料及超疏水涂层巧妙复合,得到一种柔性、自清洁的石墨烯气凝胶智能相变纤维,实现了复合纤维的能源转换与存储、自清洁、智能调温、加热等多重刺激响应功能于一身。
0评论2018-06-222711
一种制备不同微观尺寸石墨烯气凝胶的方法
本发明提供了一种制备不同微观尺寸石墨烯气凝胶的方法,所得石墨烯气凝胶微观尺寸可控,制备方法简单易行,反应条件温和,产物无毒且环境友好,易实现批量生产,有望用于环境治理、传感器等领域。
0评论2018-06-142853
用3D打印各种形状石墨烯气凝胶
提起石墨烯,最出名的大概就是2010年两位科学家凭借对石墨烯的深入研究,分享诺贝尔物理学奖。复旦大学近日传出消息,该校与新加坡国立大学研究人员合作研发,寻找到全新的石墨烯高效率制备,这一技术核心将非常容易“放大”到产业。
0评论2018-01-182622
青岛大学刘敬权教授团队在石墨烯气凝胶领域取得重要进展
我校刘敬权教授和团队青年教师李晨蔚以及硕士毕业生姜德刚在石墨烯气凝胶领域取得重要进展。他们研发的任意形状超回弹气凝胶及其在可穿戴设备等领域中的应用成果“Superelastic and Arbitrary-Shaped Graphene Aerogels with Sacrifcial Skeleton of Melamine Foam for Varied Applications”发表在Advanced Functional Materials(https://doi.org/10.1002/adfm
0评论2017-12-272543
一种磁性石墨烯气凝胶的制备方法
本发明涉及一种磁性石墨烯气凝胶的制备方法,该方法以多巴胺修饰氧化石墨烯与铁离子交联后,通过加热还原,自组装成三维石墨烯水凝胶结构,经过冷冻干燥和热处理后,原位得到磁性石墨烯气凝胶材料。
0评论2017-09-083100
被评为密度最小的3D打印结构——3D打印石墨烯气凝胶
近日,纽约州立水牛城大学工业与系统工程助理教授ChiZhou、堪萨斯州立大学工业和制造系统工程助理教授DongLin和中国兰州大学副教授张强强合作研发了3D打印石墨烯气凝胶,已被吉尼斯世界纪录评为“密度最小的3D打印结构”。
0评论2017-07-122171