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蘭州化物所開發(fā)出氮摻雜多孔石墨烯制備新方法并用于稀土分離

中國科學院蘭州化學物理研究所手性分離與微納分析課題組開發(fā)出一種多重限域的一步可控合成摻雜方法，制備出對稀土離子具有高分離選擇性的氮摻雜納孔石墨烯膜（專利申請?zhí)枺篊N 202010861481.0）。該研究在吸附了苯丙氨酸的氧化石墨烯膜的二維層間空間限域生長層狀鋅類水滑石，從而構(gòu)建類水滑石/苯丙氨酸/氧化石墨烯三明治型復合材料。由于鋅類水滑石層間夾層可作為密閉反應器，通過限域燃燒，可將苯丙氨酸中的氮原子摻雜到石墨烯晶格中。同時，形成的多孔鋅類水滑石可作為模板，通過孔區(qū)域內(nèi)限域燃燒在氧化石墨烯上蝕刻出孔徑可控的納米孔（圖1）。

圖1.多重限域策略可控合成氮摻雜納孔石墨烯示意圖

科研人員將獲得的氮摻雜納孔石墨烯（圖2）制備成膜用于稀土元素的分離，獲得了良好的分離選擇性，最高膜分離因子達到3.7。理論模擬表明，氮摻雜納孔石墨烯中的吡咯氮原子，在稀土離子的選擇性分離過程中起到主要作用。該制備方法簡單高效、膜分離穩(wěn)定性優(yōu)異。該研究不僅為雜原子摻雜納孔石墨烯材料的制備開辟了新途徑，而且為實現(xiàn)稀土離子的高選擇性膜分離提供了新思路，具有潛在的工業(yè)應用前景。相關研究成果發(fā)表在Cell Press旗下綜合類子刊上，博士生譚洪鑫為論文第一作者，研究員李湛和邱洪燈為論文共同通訊作者。

圖2.氮摻雜納孔石墨烯表征圖

合肥研究院等在熒光碳量子點的太赫茲光電特性研究中獲進展

中國科學院合肥物質(zhì)科學研究院固體物理研究所研究員徐文課題組與西南大學合作，利用太赫茲時域光譜（THz TDS）技術，探究熒光碳量子點（CQDs）的光電特性，發(fā)現(xiàn)在80-280 K溫度范圍內(nèi)，紅光熒光量子點（R-CQDs）在0.2-1.2 THz頻段為光絕緣體（即對THz光全透），而藍光熒光量子點（B-CQDs）隨THz頻率、溫度的增加出現(xiàn)絕緣體-半導體轉(zhuǎn)變。

該工作首次將THz TDS技術應用于熒光碳量子點的研究，為碳量子點粉末關鍵物理參數(shù)的實驗測量提供了新方法，有助于深入了解碳量子點的基本物理特性。同時，研究中觀測到熒光碳量子點在THz頻段的絕緣-半導體轉(zhuǎn)變這一物理現(xiàn)象，表明碳量子點可應用于THz光透射的調(diào)控，制備新型THz器件。

（a）兩種碳量子點的光致發(fā)光光譜；（b）兩種碳量子點的紫外-可見吸收光譜；（c）電子能級和光致發(fā)光電子躍遷示意圖

吉林大學楊柏團隊綜述：碳點，一種應用廣泛的新型碳基納米材料！

碳點（CDs）作為一種新型的碳基納米材料，由于其多樣的物理化學性質(zhì)和良好的生物相容性、獨特的光學性能、低成本、生態(tài)友好性、豐富的官能團（如氨基、羥基、羧基）、高穩(wěn)定性和電子遷移率等優(yōu)點，近年來引起了廣泛的研究興趣。

吉林大學楊柏教授等人發(fā)表的最新綜述中，在分析CDs的形成機理、微納米結(jié)構(gòu)和性質(zhì)特點的基礎上，對CDs的分類進行了全面的綜述，并介紹了CDs的合成方法和光學性質(zhì)，包括強吸收、光致發(fā)光和磷光。此外，各種應用領域的最新重大進展，包括光學（傳感器、防偽）、能源（發(fā)光二極管、催化、光伏、超級電容器），以及有前途的生物醫(yī)學，都得到了系統(tǒng)的強調(diào)。最后，作者展望了所面臨的關鍵問題、未來的研究方向和前景，以展示CDs基材料的全貌。相關論文以題目為“Carbon Dots: A New Type of Carbon-Based Nanomaterial with Wide Applications”發(fā)表在ACS Central Science期刊上。

中美研究人員開發(fā)出碳納米管晶體管制造新工藝

據(jù)IEEE官網(wǎng)消息，臺積電公司、美國加州大學圣地亞哥分校和斯坦福大學聯(lián)合研究團隊開發(fā)出一種碳納米管晶體管制造新工藝，可制造出更小、更穩(wěn)定的碳納米管晶體管。業(yè)界認為碳納米管晶體管有望打破硅晶體管芯片無法進一步縮小的瓶頸，延續(xù)“摩爾定律”。研究人員將二氧化鉿和氧化鋁材料相結(jié)合，形成具有較高介電常數(shù)的介質(zhì)材料，以作為碳納米管晶體管結(jié)構(gòu)中的柵極電介質(zhì)。二氧化鉿和氧化鋁的綜合電特性，使得研究人員能夠構(gòu)造一個厚度小于4nm的柵極電介質(zhì)裝置。仿真實驗的結(jié)果表明，用這一方法制造出的碳納米管元件，與基于CMOS(互補式金屬氧化物半導體)的硅元件性能更為接近，且其尺寸還有望進一步縮小。該研究為碳基半導體的開發(fā)進一步拓寬了道路。

《化學工程雜志》：中國科學家開發(fā)氧化石墨烯納濾膜，有效過濾水中微污染物

中國科學院過程工程研究所（IPE）萬印華教授帶領的研究小組開發(fā)了一種穩(wěn)定的、均勻孔徑的氧化石墨烯納濾膜來去除OMPs。研究成果已于近日發(fā)表在《化學工程雜志》(Chemical Engineering Journal)上。研究人員表示，“與市面上銷售的聚酰胺納濾膜相比，GO膜具有靶向涂層，即使在長期操作、交叉流過濾或高壓下，也能對各種OMPs產(chǎn)生更高、更穩(wěn)定的過濾效果�！�

《ACS Nano》：石墨烯將光學數(shù)據(jù)傳輸速度提高1萬倍

韓國科學技術研究院（KIST）宣布，由光電子材料與器件中心的高級研究員Song Yong-Won Song博士領導的研究小組能夠產(chǎn)生的激光脈沖的頻率至少比現(xiàn)有技術水平高10,000倍。

通過將包含石墨烯的附加諧振器插入在飛秒（10-15秒）范圍內(nèi)工作的光纖脈沖激光振蕩器中，可以實現(xiàn)這一目標。通過將這種方法應用于數(shù)據(jù)通信，有望大大提高數(shù)據(jù)傳輸和處理速度。直接在銅線表面合成的石墨烯充當直徑控制的微纖維的集線器，以形成環(huán)形諧振器直接在銅線表面合成的石墨烯充當直徑控制的微纖維的集線器，以形成環(huán)形諧振器。

合肥研究院等在石墨烯材料的等離子體制備及應用研究中獲進展

中國科學院合肥物質(zhì)科學研究院等離子體物理研究所研究員王奇主持的安徽省重點研究與開發(fā)計劃項目《等離子體技術制備高質(zhì)量功能化石墨烯》通過安徽省科技廳組織的結(jié)題驗收。

在研究方面，研究團隊通過等離子體增強化學氣相沉積技術，實現(xiàn)了在較低溫度下、不同基底上制備石墨烯薄膜；基于等離子體法制備石墨烯，實現(xiàn)了高純度粉體石墨烯的可控制備；以實現(xiàn)石墨烯的功能化為目標、石墨烯的結(jié)構(gòu)修飾為研究重點，研究了通過修飾、摻雜、復合等手段對石墨烯電子結(jié)構(gòu)和表面化學特性的影響，為面向儲能器件應用的石墨烯材料制備提供了研究基礎。

在應用方面，研究團隊積極開展標準化工作，參與制定了3項石墨烯領域行業(yè)標準，與多家企業(yè)和清華大學、北京大學、中科院寧波材料技術與工程研究所、中科院山西煤炭化學研究所、中科院蘇州納米技術研究所等科研院所合作，共同制定了團體標準《鋰離子電池用石墨烯導電漿料》（T/CGIA 032—2020）；針對鋰離子電池導電劑，建立了全面評價技術參數(shù)和測試方法；針對石墨烯材料的自有特點，建立了相應的技術參數(shù)要求，為石墨烯漿料企業(yè)產(chǎn)品研發(fā)、質(zhì)量控制、電池企業(yè)采購漿料提供了指導和參考。

信息來源：蘭州化學物理研究所、合肥物質(zhì)科學研究院、瀟湘晨報、材料科學與工程、全球技術地圖、前瞻網(wǎng)、騰訊網(wǎng)等

（中國粉體網(wǎng)編輯整理/黑金）

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