長春應化所石墨烯材料的制備及其應用研究獲進展

　　中國科學院長春應用化學研究所研究員牛利等圍繞二維石墨烯材料理論設計、制備合成、性質表征以及其在電分析化學領域的應用開展了系列研究工作，設計制備了石墨烯片層、薄膜和石墨烯雜化材料，并進一步探索了石墨烯及其雜化材料的化學結構特征和反應機理，將石墨烯及其雜化材料應用在傳感分析、復合材料以及能源環境領域，取得了系列重要研究進展。日前該成果榮獲2015年吉林省自然科學獎一等獎。

　　石墨烯是碳原子緊密堆積成單層二維蜂窩狀結構的一種碳質新材料，因具有極好電學、力學、熱學以及光學性能，可廣泛應用于航空航天、醫學檢驗、食品安全、能源環境、電子信息、化學傳感等領域。

　　長春應化所科研人員針對傳統氧化剝離法產率低、缺陷多、可控性差等問題，率先提出微波輔助氧化插層剝離法，該方法成本低、具有良好的可加工性，而且易于放大，容易實現批量化制備高導電性、高透過率的石墨烯材料；首次在國際上采用電化學還原石墨烯氧化物制備二維單層石墨烯膜，可以在導電和不導電基底上形成任何尺寸的不同圖形，且制備簡單有效，特別是在柔軟的塑料上形成薄膜，有很好的應用前景；采用水/油兩相界面自發生長的方法實現了石墨烯納米片層完全轉移到界面上成膜，并能快速地轉移到各種基底上，所制備的石墨烯納米膜顯示出可調的光學透明性和導電性，以及高度可逆光誘導的轉換，這些特征為未來石墨烯在納米器件領域的應用奠定了基礎；利用物理吸附、化學接枝以及物理/化學復合修飾方法對石墨烯材料進行化學衍生和改性，發展了殼聚糖、偶氮染料、離子液體、硅烷、二茂鐵、聚乙烯吡咯烷酮、磷脂單層膜、聚賴氨酸、聚乙烯亞胺、金屬納米材料、光催化活性材料等多種具有特殊性能的石墨烯及其雜化材料，詳細研究了這些材料的化學結構特征，并對反應機理進行了初步探索；領先探索了新型石墨烯及其雜化材料在電極界面修飾、分析傳感及能源領域等方面的應用。

　　長春應化所科研人員在石墨烯改性及其應用方面的工作受到國內外同行的廣泛關注。近五年發表文章總計104篇，SCI他引總計7400余次，20篇核心論文SCI他引4652次，8篇代表論文SCI他引2556次。其中兩篇論文在2009年Anal.Chem.發表的7972篇論文中SCI引用排名分別列第一、第二位，基于石墨烯的葡萄糖檢測的論文被評為2011中國百篇最具影響力的論文。關于DNA檢測的論文入選ScienceWatch:What’sHotinChemistry(Toptenlist)。至2014年底，這兩篇論文在2009年以來發表在Anal.Chem.的所有論文引用中排名第二、第三位。