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石墨烯由于其獨(dú)特的二維納米結(jié)構(gòu)，且具有高強(qiáng)度、高熱穩(wěn)定性、高化學(xué)穩(wěn)定性以及優(yōu)良的導(dǎo)熱性等特性，在防腐涂料領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。石墨烯、氮化硼等二維材料由于其特殊的結(jié)構(gòu)使其具有不透過(guò)性，作為金屬基底與腐蝕環(huán)境的阻隔層而保護(hù)基底不被自然環(huán)境所腐蝕。通過(guò)化學(xué)氣相沉積法及塊體剝離法可分別制備直接生長(zhǎng)于金屬表面的大面積石墨烯、氮化硼薄膜，或粉狀的石墨烯、氮化硼納米片。通過(guò)化學(xué)氣相沉淀法，二維材料可以在任意形狀的金屬基底的所有暴露面上生長(zhǎng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)金屬表面的全面保護(hù)。

近日，清華大學(xué)材料學(xué)院朱宏偉教授團(tuán)隊(duì)在《先進(jìn)材料》（Advanced Materials）上在線發(fā)表了題為“石墨烯體系中的陽(yáng)離子-π相互作用”（Cation-π Interactions in Graphene Containing Systems for Water Treatment and Beyond）的長(zhǎng)篇綜述論文，系統(tǒng)總結(jié)了石墨烯體系中的陽(yáng)離子-π相互作用在水處理（膜分離、吸附）、新材料合成、納米發(fā)電、能量存儲(chǔ)及溶液/復(fù)合材料分散等應(yīng)用中所發(fā)揮的關(guān)鍵作用，分析了陽(yáng)離子-π相互作用的影響機(jī)理，綜述了現(xiàn)階段相關(guān)理論工作進(jìn)展，討論了石墨烯體系中的陽(yáng)離子-π相互作用研究中存在的問(wèn)題，展望了未來(lái)潛在的研究方向。 陽(yáng)離子-π相互作用是一種非共價(jià)相互作用，在自然界，尤其是生命體中普遍存在，在諸多生命反應(yīng)進(jìn)程中必不可少。近年來(lái)，陽(yáng)離子-π相互作用在生物學(xué)、化學(xué)、物理學(xué)中的重要性被廣泛關(guān)注。石墨烯是碳原子以sp2雜化軌道組成六角型呈蜂巢晶格的二維碳納米材料，可被視為一種獨(dú)特的芳香族大分子。陽(yáng)離子和石墨烯中離域π電子之間的相互作用會(huì)引起陽(yáng)離子在石墨烯表面的富集、溶液中離子及石墨烯結(jié)構(gòu)中電子的重新分布，進(jìn)而影響石墨烯材料的本征性質(zhì)及基于石墨烯的器件的性能。深入理解石墨烯體系中的陽(yáng)離子-π相互作用，對(duì)于石墨烯特性的調(diào)控、器件的優(yōu)化設(shè)計(jì)具有重要意義。 石墨烯體系中的陽(yáng)離子-π相互作用及其應(yīng)用 近年來(lái)，朱宏偉教授團(tuán)隊(duì)在石墨烯等新型二維材料的可控制備、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其在能源（太陽(yáng)能電池、光電探測(cè)、光電催化）、環(huán)境（水處理、空氣凈化、土壤治理）、柔性傳感器件等領(lǐng)域開(kāi)展了大量研究工作，取得了一系列重要進(jìn)展。該綜述論文以石墨烯體系中的陽(yáng)離子-π相互作用為切入點(diǎn)，對(duì)相關(guān)研究報(bào)道進(jìn)行了梳理和討論，并對(duì)其發(fā)展趨勢(shì)和前景進(jìn)行了展望。 本文通訊作者為朱宏偉教授，第一作者為清華大學(xué)材料學(xué)院2016級(jí)博士生趙國(guó)珂。本研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金委基礎(chǔ)科學(xué)中心項(xiàng)目和面上項(xiàng)目資助。 論文鏈接： https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.201905756

一種利用鈷摻雜磁性氧化還原石墨烯協(xié)同過(guò)硫酸鹽去除水中內(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)明的目的是要解決現(xiàn)有去除水中內(nèi)分泌干擾物的方法去除效果差，成本高和產(chǎn)生有毒副產(chǎn)物的問(wèn)題。方法：一、將過(guò)硫酸鹽與預(yù)處理的水混合；二、調(diào)節(jié)反應(yīng)pH值；三、制備鈷摻雜磁性氧化還原石墨烯；四、投加鈷摻雜磁性氧化還原石墨烯；五、采用外磁場(chǎng)分離鈷摻雜磁性氧化還原石墨烯，即完成一種利用鈷摻雜磁性氧化還原石墨烯協(xié)同過(guò)硫酸鹽去除水中內(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(dá)88％～95％。本發(fā)明可以去除水中殘余內(nèi)分泌干擾物。

層間轉(zhuǎn)角在層狀堆垛的二維材料體系中提供了一個(gè)全新的自由度來(lái)調(diào)控其結(jié)構(gòu)與性質(zhì)。近幾年，相關(guān)方面的研究引起了廣泛的關(guān)注。早在2012年，何林課題組就開(kāi)始關(guān)注轉(zhuǎn)角對(duì)雙層石墨烯結(jié)構(gòu)和電學(xué)性質(zhì)的影響，測(cè)量了不同轉(zhuǎn)角雙層石墨烯的兩個(gè)范霍夫峰的峰間距能量與轉(zhuǎn)角大小的關(guān)系[1]，并預(yù)言該體系中的準(zhǔn)粒子具有可調(diào)控的手征性[2]，研究了應(yīng)變結(jié)構(gòu)在該體系產(chǎn)生的贗磁場(chǎng)和贗朗道能級(jí)[3]。2015年，何林團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)雙層轉(zhuǎn)角石墨烯體系費(fèi)米速度隨角度減小而迅速下降，證明在轉(zhuǎn)角為1.1度(第一魔轉(zhuǎn)角)附近時(shí)費(fèi)米速度降為零[4]，并于2017年，在轉(zhuǎn)角接近魔轉(zhuǎn)角的雙層石墨烯體系觀察到強(qiáng)電子-電子相互作用[5]。2018年初MIT的Pablo課題組在魔角雙層石墨烯觀察到電子-電子相互作用導(dǎo)致的關(guān)聯(lián)絕緣體態(tài)和超導(dǎo)態(tài)，魔角雙層石墨烯物性研究迅速成為過(guò)去兩年凝聚態(tài)物理研究的最大熱點(diǎn)。 近期，何林課題組發(fā)展了一套方法，能夠可控地制備利于掃描隧道顯微鏡系統(tǒng)（STM）研究的雙層轉(zhuǎn)角石墨烯，并利用STM研究了小角度雙層石墨烯的性質(zhì)，深入探索該體系由于電子-電子相互作用導(dǎo)致的平帶簡(jiǎn)并度解除和新奇強(qiáng)關(guān)聯(lián)量子物態(tài)的關(guān)聯(lián)。例如，何林課題組與合作者發(fā)現(xiàn)當(dāng)小轉(zhuǎn)角體系的平帶被部分填充時(shí)，電子-電子相互作用會(huì)解除平帶的谷贗自旋簡(jiǎn)并度，在體系中產(chǎn)生很大的軌道磁矩（每個(gè)莫爾約10μ_B），由于軌道磁矩和磁場(chǎng)的耦合，谷極化態(tài)的劈裂能量會(huì)隨著外加磁場(chǎng)線性增大[6]。同樣的結(jié)果也在應(yīng)變引起的平帶中觀察到了，當(dāng)雙層石墨烯的轉(zhuǎn)角接近魔角時(shí)，體系中微小的應(yīng)變結(jié)構(gòu)可以使兩個(gè)范霍夫峰之間出現(xiàn)一個(gè)新的零能量平帶（贗朗道能級(jí)），何林課題組與合作者發(fā)現(xiàn)電子-電子相互作用會(huì)解除贗朗道能級(jí)的谷贗自旋簡(jiǎn)并度，產(chǎn)生軌道磁性態(tài)[7]。這些結(jié)果表明小轉(zhuǎn)角石墨烯體系是研究二維軌道磁性態(tài)和量子反常霍爾效應(yīng)的理想平臺(tái)。在角度大于魔角的小轉(zhuǎn)角雙層石墨烯中，何林課題組與合作者證明電子-電子相互作用依然會(huì)起重要作用，并有可能產(chǎn)生完全不同于魔角雙層石墨烯的新奇強(qiáng)關(guān)聯(lián)量子物態(tài)。例如在1.49度的樣品中，他們證明電子-電子相互作用解除了體系平帶中的自旋和谷贗自旋的簡(jiǎn)并度，產(chǎn)生了一種全新的自旋和谷極化的金屬態(tài)[8]，這一結(jié)果進(jìn)一步拓寬了轉(zhuǎn)角體系新奇強(qiáng)關(guān)聯(lián)量子物態(tài)的研究范圍。 除了電學(xué)性質(zhì)受層間轉(zhuǎn)角的調(diào)制，在雙層轉(zhuǎn)角石墨烯體系，由于層間堆垛能與層內(nèi)晶格畸變引起的應(yīng)變能的競(jìng)爭(zhēng)，其原子結(jié)構(gòu)也會(huì)隨著角度發(fā)生改變。最近，何林課題組系統(tǒng)研究了雙層轉(zhuǎn)角石墨烯結(jié)構(gòu)隨著角度的演化，發(fā)現(xiàn)當(dāng)轉(zhuǎn)角大于魔角時(shí)，體系可以看作兩個(gè)獨(dú)立的剛性石墨烯層發(fā)生扭轉(zhuǎn)，層內(nèi)晶格畸變幾乎可以忽略（定義為非重構(gòu)結(jié)構(gòu)）；當(dāng)轉(zhuǎn)角小于魔角時(shí)，由于莫爾條紋周期較大，層間堆垛能占主導(dǎo)，從而引起晶格畸變產(chǎn)生堆垛的疇界（domain wall）網(wǎng)格（定義為重構(gòu)結(jié)構(gòu)）。這種疇界的兩邊都是Bernal堆垛的雙層石墨烯（分別為AB堆垛和BA堆垛），能傳輸谷極化的電流（圖一）。我們利用STM證明非重構(gòu)和重構(gòu)的兩種結(jié)構(gòu)在魔角附近都能穩(wěn)定存在。進(jìn)一步，我們發(fā)現(xiàn)利用STM針尖脈沖可對(duì)魔角雙層石墨烯的非重構(gòu)和重構(gòu)結(jié)構(gòu)進(jìn)行切換，從而開(kāi)關(guān)其二維導(dǎo)電拓?fù)渚W(wǎng)格。同時(shí)，我們發(fā)現(xiàn)在強(qiáng)關(guān)聯(lián)效應(yīng)中起到重要作用的魔角雙層石墨烯平帶的帶寬也能在這一過(guò)程中被調(diào)控[9]。相關(guān)成果近日刊發(fā)在物理學(xué)期刊《Physical Review Letters》上。何林教授課題組博士生劉亦文為第一作者，美國(guó)洛斯阿拉莫斯國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的蘇贏博士為文章的共同第一作者，何林教授為通訊作者。

該項(xiàng)目利用先進(jìn)激光誘導(dǎo)石墨烯技術(shù)（Laser Induced Graphene, LIG）成功制備出無(wú)基質(zhì)的大尺寸石墨烯紙，并可對(duì)其結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行精準(zhǔn)調(diào)控，為石墨烯的廣泛應(yīng)用提供了有力支撐。該方法不僅實(shí)現(xiàn)了石墨烯紙的連續(xù)/高效/低成本/大規(guī)模制備，還可對(duì)石墨烯紙進(jìn)行多尺度/圖案化/不同結(jié)構(gòu)的定制化制作，同時(shí)性能可調(diào)控的特點(diǎn)有效擴(kuò)展了石墨烯紙的多功能應(yīng)用。 目前，研發(fā)團(tuán)隊(duì)在實(shí)驗(yàn)室條件下已實(shí)現(xiàn)基于石墨烯紙的智能復(fù)合材料在自固化，全生命周期結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)和功能結(jié)構(gòu)層-阻燃/除冰方面的成功應(yīng)用。同時(shí)基于其可調(diào)控的結(jié)構(gòu)和性能，已開(kāi)展其在傳感、結(jié)構(gòu)功能表面、超級(jí)電容器和生物抗菌方面的應(yīng)用研究。該項(xiàng)目在智能傳感，能源存儲(chǔ)等領(lǐng)域受到行業(yè)多家企業(yè)的關(guān)注，后續(xù)將在智能復(fù)合材料一體化成型及結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)、高靈敏性可穿戴器件集成以及高性能蓄電池復(fù)合板柵材料等方面開(kāi)展交流合作。? 該項(xiàng)目所制備的石墨烯紙應(yīng)用非常廣泛，能應(yīng)用在在傳感、儲(chǔ)能、環(huán)境等方面。“原位激光誘導(dǎo)石墨烯”技術(shù)能滿足儲(chǔ)能領(lǐng)域、軍用高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)、民用可穿戴器件等各領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)化需求。

層間轉(zhuǎn)角在層狀堆垛的二維材料體系中提供了一個(gè)全新的自由度來(lái)調(diào)控其結(jié)構(gòu)與性質(zhì)。近幾年，相關(guān)方面的研究引起了廣泛的關(guān)注。早在2012年，何林課題組就開(kāi)始關(guān)注轉(zhuǎn)角對(duì)雙層石墨烯結(jié)構(gòu)和電學(xué)性質(zhì)的影響，測(cè)量了不同轉(zhuǎn)角雙層石墨烯的兩個(gè)范霍夫峰的峰間距能量與轉(zhuǎn)角大小的關(guān)系[1]，并預(yù)言該體系中的準(zhǔn)粒子具有可調(diào)控的手征性[2]，研究了應(yīng)變結(jié)構(gòu)在該體系產(chǎn)生的贗磁場(chǎng)和贗朗道能級(jí)[3]。2015年，何林團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)雙層轉(zhuǎn)角石墨烯體系費(fèi)米速度隨角度減小而迅速下降，證明在轉(zhuǎn)角為1.1度(第一魔轉(zhuǎn)角)附近時(shí)費(fèi)米速度降為零[4]，并于2017年，在轉(zhuǎn)角接近魔轉(zhuǎn)角的雙層石墨烯體系觀察到強(qiáng)電子-電子相互作用[5]。2018年初MIT的Pablo課題組在魔角雙層石墨烯觀察到電子-電子相互作用導(dǎo)致的關(guān)聯(lián)絕緣體態(tài)和超導(dǎo)態(tài)，魔角雙層石墨烯物性研究迅速成為過(guò)去兩年凝聚態(tài)物理研究的最大熱點(diǎn)。 近期，何林課題組發(fā)展了一套方法，能夠可控地制備利于掃描隧道顯微鏡系統(tǒng)（STM）研究的雙層轉(zhuǎn)角石墨烯，并利用STM研究了小角度雙層石墨烯的性質(zhì)，深入探索該體系由于電子-電子相互作用導(dǎo)致的平帶簡(jiǎn)并度解除和新奇強(qiáng)關(guān)聯(lián)量子物態(tài)的關(guān)聯(lián)。例如，何林課題組與合作者發(fā)現(xiàn)當(dāng)小轉(zhuǎn)角體系的平帶被部分填充時(shí)，電子-電子相互作用會(huì)解除平帶的谷贗自旋簡(jiǎn)并度，在體系中產(chǎn)生很大的軌道磁矩（每個(gè)莫爾約10μ_B），由于軌道磁矩和磁場(chǎng)的耦合，谷極化態(tài)的劈裂能量會(huì)隨著外加磁場(chǎng)線性增大[6]。同樣的結(jié)果也在應(yīng)變引起的平帶中觀察到了，當(dāng)雙層石墨烯的轉(zhuǎn)角接近魔角時(shí)，體系中微小的應(yīng)變結(jié)構(gòu)可以使兩個(gè)范霍夫峰之間出現(xiàn)一個(gè)新的零能量平帶（贗朗道能級(jí)），何林課題組與合作者發(fā)現(xiàn)電子-電子相互作用會(huì)解除贗朗道能級(jí)的谷贗自旋簡(jiǎn)并度，產(chǎn)生軌道磁性態(tài)[7]。這些結(jié)果表明小轉(zhuǎn)角石墨烯體系是研究二維軌道磁性態(tài)和量子反常霍爾效應(yīng)的理想平臺(tái)。在角度大于魔角的小轉(zhuǎn)角雙層石墨烯中，何林課題組與合作者證明電子-電子相互作用依然會(huì)起重要作用，并有可能產(chǎn)生完全不同于魔角雙層石墨烯的新奇強(qiáng)關(guān)聯(lián)量子物態(tài)。例如在1.49度的樣品中，他們證明電子-電子相互作用解除了體系平帶中的自旋和谷贗自旋的簡(jiǎn)并度，產(chǎn)生了一種全新的自旋和谷極化的金屬態(tài)[8]，這一結(jié)果進(jìn)一步拓寬了轉(zhuǎn)角體系新奇強(qiáng)關(guān)聯(lián)量子物態(tài)的研究范圍。 除了電學(xué)性質(zhì)受層間轉(zhuǎn)角的調(diào)制，在雙層轉(zhuǎn)角石墨烯體系，由于層間堆垛能與層內(nèi)晶格畸變引起的應(yīng)變能的競(jìng)爭(zhēng)，其原子結(jié)構(gòu)也會(huì)隨著角度發(fā)生改變。最近，何林課題組系統(tǒng)研究了雙層轉(zhuǎn)角石墨烯結(jié)構(gòu)隨著角度的演化，發(fā)現(xiàn)當(dāng)轉(zhuǎn)角大于魔角時(shí)，體系可以看作兩個(gè)獨(dú)立的剛性石墨烯層發(fā)生扭轉(zhuǎn)，層內(nèi)晶格畸變幾乎可以忽略（定義為非重構(gòu)結(jié)構(gòu)）；當(dāng)轉(zhuǎn)角小于魔角時(shí)，由于莫爾條紋周期較大，層間堆垛能占主導(dǎo)，從而引起晶格畸變產(chǎn)生堆垛的疇界（domain wall）網(wǎng)格（定義為重構(gòu)結(jié)構(gòu)）。這種疇界的兩邊都是Bernal堆垛的雙層石墨烯（分別為AB堆垛和BA堆垛），能傳輸谷極化的電流（圖一）。我們利用STM證明非重構(gòu)和重構(gòu)的兩種結(jié)構(gòu)在魔角附近都能穩(wěn)定存在。進(jìn)一步，我們發(fā)現(xiàn)利用STM針尖脈沖可對(duì)魔角雙層石墨烯的非重構(gòu)和重構(gòu)結(jié)構(gòu)進(jìn)行切換，從而開(kāi)關(guān)其二維導(dǎo)電拓?fù)渚W(wǎng)格。同時(shí)，我們發(fā)現(xiàn)在強(qiáng)關(guān)聯(lián)效應(yīng)中起到重要作用的魔角雙層石墨烯平帶的帶寬也能在這一過(guò)程中被調(diào)控[9]。相關(guān)成果近日刊發(fā)在物理學(xué)期刊《Physical Review Letters》上。何林教授課題組博士生劉亦文為第一作者，美國(guó)洛斯阿拉莫斯國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的蘇贏博士為文章的共同第一作者，何林教授為通訊作者。

該項(xiàng)目利用先進(jìn)激光誘導(dǎo)石墨烯技術(shù)（Laser Induced Graphene, LIG）成功制備出無(wú)基質(zhì)的大尺寸石墨烯紙，并可對(duì)其結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行精準(zhǔn)調(diào)控，為石墨烯的廣泛應(yīng)用提供了有力支撐。該方法不僅實(shí)現(xiàn)了石墨烯紙的連續(xù)/高效/低成本/大規(guī)模制備，還可對(duì)石墨烯紙進(jìn)行多尺度/圖案化/不同結(jié)構(gòu)的定制化制作，同時(shí)性能可調(diào)控的特點(diǎn)有效擴(kuò)展了石墨烯紙的多功能應(yīng)用。

構(gòu)建三維多孔結(jié)構(gòu) CAD 模型，并通過(guò)增材制造技術(shù)制得相應(yīng)形 狀的三維多孔金屬結(jié)構(gòu)；在惰性氣體的保護(hù)氛圍下，將所制得的三維 多孔金屬結(jié)構(gòu)升溫至 900℃～1500℃，然后冷卻至室溫；然后進(jìn)行噴 砂和超聲清洗處理以獲得金屬模板；通過(guò)化學(xué)氣相沉積法在金屬模板 上生長(zhǎng)石墨烯薄膜；配置腐蝕液并在 60℃～90℃的溫度下回流溶解金 屬模板，經(jīng)洗滌和干燥處理后即得到三維石墨烯多孔材料產(chǎn)品。通過(guò) 本發(fā)明，能夠有效克服現(xiàn)有技術(shù)中所存

本發(fā)明公開(kāi)了一種利用微波燃燒對(duì)石墨烯進(jìn)行可控造孔的方法，采用硝酸鹽、醋酸鹽或者銀單質(zhì)和氧化石墨烯作為原料，首先將原料進(jìn)行均勻包覆、冷凍、干燥處理，通過(guò)控制原料的成份、濃度和冷凍與干燥的時(shí)長(zhǎng)，制得各種成分、各種均勻性的復(fù)合物；通過(guò)對(duì)該復(fù)合物進(jìn)行微波燃燒處理、控制微波處理時(shí)長(zhǎng)得到不同孔徑分布的多孔石墨烯；本發(fā)明提供的這種方法在 6～45s 反應(yīng)時(shí)間內(nèi)獲得多孔石墨烯，主孔徑在 5nm～200nm 范圍內(nèi)，快速簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)

本發(fā)明公開(kāi)了一種石墨烯支撐的微米金核殼結(jié)構(gòu)及其制備方法；制備方法包括下述步驟：(1)獲得聚苯乙烯微球乳液，并在聚苯乙烯微球乳液中加入改性溶液后進(jìn)行攪拌，獲得表面改性的聚苯乙烯微球乳液；(2)獲得微球金種子的凝膠溶液；(3)獲得表面有金殼層的聚苯乙烯微球的凝膠溶液；(4)將所述表面有金殼層的聚苯乙烯微球的凝膠溶液進(jìn)行烘干后獲得粉末狀的樣品；通過(guò)將樣品在四氫呋喃溶液中浸泡使其在金殼層內(nèi)壁生長(zhǎng)出石墨烯多層并除去聚苯乙烯微球，再進(jìn)行烘干后獲得石墨烯支撐的微米金核殼結(jié)構(gòu)。本發(fā)明中改進(jìn)的單分散法制備的聚苯乙烯微