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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(guó)科學(xué)院蘭州化學(xué)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(duì)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(qǐng)?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(zhǎng)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(fù)合材料。由于鋅類水滑石層間夾層可作為密閉反應(yīng)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(shí)，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(dá)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(jiǎn)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(shí)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(yīng)用前景。相關(guān)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(diǎn)的太赫茲光電特性研究中獲進(jìn)展
中國(guó)科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院固體物理研究所研究員徐文課題組與西南大學(xué)合作，利用太赫茲時(shí)域光譜（THz TDS）技術(shù)，探究熒光碳量子點(diǎn)（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(diǎn)（R-CQDs）在0.2-1.2 THz頻段為光絕緣體（即對(duì)THz光全透），而藍(lán)光熒光量子點(diǎn)（B-CQDs）隨THz頻率、溫度的增加出現(xiàn)絕緣體-半導(dǎo)體轉(zhuǎn)變。
該工作首次將THz TDS技術(shù)應(yīng)用于熒光碳量子點(diǎn)的研究，為碳量子點(diǎn)粉末關(guān)鍵物理參數(shù)的實(shí)驗(yàn)測(cè)量提供了新方法，有助于深入了解碳量子點(diǎn)的基本物理特性。同時(shí)，研究中觀測(cè)到熒光碳量子點(diǎn)在THz頻段的絕緣-半導(dǎo)體轉(zhuǎn)變這一物理現(xiàn)象，表明碳量子點(diǎn)可應(yīng)用于THz光透射的調(diào)控，制備新型THz器件。
（a）兩種碳量子點(diǎn)的光致發(fā)光光譜；（b）兩種碳量子點(diǎn)的紫外-可見吸收光譜；（c）電子能級(jí)和光致發(fā)光電子躍遷示意圖
吉林大學(xué)楊柏團(tuán)隊(duì)綜述：碳點(diǎn)，一種應(yīng)用廣泛的新型碳基納米材料！
碳點(diǎn)（CDs）作為一種新型的碳基納米材料，由于其多樣的物理化學(xué)性質(zhì)和良好的生物相容性、獨(dú)特的光學(xué)性能、低成本、生態(tài)友好性、豐富的官能團(tuán)（如氨基、羥基、羧基）、高穩(wěn)定性和電子遷移率等優(yōu)點(diǎn)，近年來引起了廣泛的研究興趣。
吉林大學(xué)楊柏教授等人發(fā)表的最新綜述中，在分析CDs的形成機(jī)理、微納米結(jié)構(gòu)和性質(zhì)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，對(duì)CDs的分類進(jìn)行了全面的綜述，并介紹了CDs的合成方法和光學(xué)性質(zhì)，包括強(qiáng)吸收、光致發(fā)光和磷光。此外，各種應(yīng)用領(lǐng)域的最新重大進(jìn)展，包括光學(xué)（傳感器、防偽）、能源（發(fā)光二極管、催化、光伏、超級(jí)電容器），以及有前途的生物醫(yī)學(xué)，都得到了系統(tǒng)的強(qiáng)調(diào)。最后，作者展望了所面臨的關(guān)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(guān)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(tái)積電公司、美國(guó)加州大學(xué)圣地亞哥分校和斯坦福大學(xué)聯(lián)合研究團(tuán)隊(duì)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(rèn)為碳納米管晶體管有望打破硅晶體管芯片無(wú)法進(jìn)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(gè)厚度小于4nm的柵極電介質(zhì)裝置。仿真實(shí)驗(yàn)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(bǔ)式金屬氧化物半導(dǎo)體)的硅元件性能更為接近，且其尺寸還有望進(jìn)一步縮小。該研究為碳基半導(dǎo)體的開發(fā)進(jìn)一步拓寬了道路。
《化學(xué)工程雜志》：中國(guó)科學(xué)家開發(fā)氧化石墨烯納濾膜，有效過濾水中微污染物
中國(guó)科學(xué)院過程工程研究所（IPE）萬(wàn)印華教授帶領(lǐng)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(xué)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(zhǎng)期操作、交叉流過濾或高壓下，也能對(duì)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(xué)數(shù)據(jù)傳輸速度提高1萬(wàn)倍
韓國(guó)科學(xué)技術(shù)研究院（KIST）宣布，由光電子材料與器件中心的高級(jí)研究員Song Yong-Won Song博士領(lǐng)導(dǎo)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(shù)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(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。通過將這種方法應(yīng)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(dāng)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(dāng)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(yīng)用研究中獲進(jìn)展
中國(guó)科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)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(diǎn)研究與開發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目《等離子體技術(shù)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(yàn)收。
在研究方面，研究團(tuán)隊(duì)通過等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積技術(shù)，實(shí)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(shí)現(xiàn)了高純度粉體石墨烯的可控制備；以實(shí)現(xiàn)石墨烯的功能化為目標(biāo)、石墨烯的結(jié)構(gòu)修飾為研究重點(diǎn)，研究了通過修飾、摻雜、復(fù)合等手段對(duì)石墨烯電子結(jié)構(gòu)和表面化學(xué)特性的影響，為面向儲(chǔ)能器件應(yīng)用的石墨烯材料制備提供了研究基礎(chǔ)。
在應(yīng)用方面，研究團(tuán)隊(duì)積極開展標(biāo)準(zhǔn)化工作，參與制定了3項(xiàng)石墨烯領(lǐng)域行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，與多家企業(yè)和清華大學(xué)、北京大學(xué)、中科院寧波材料技術(shù)與工程研究所、中科院山西煤炭化學(xué)研究所、中科院蘇州納米技術(shù)研究所等科研院所合作，共同制定了團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)《鋰離子電池用石墨烯導(dǎo)電漿料》（T/CGIA 032—2020）；針對(duì)鋰離子電池導(dǎo)電劑，建立了全面評(píng)價(jià)技術(shù)參數(shù)和測(cè)試方法；針對(duì)石墨烯材料的自有特點(diǎn)，建立了相應(yīng)的技術(shù)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(gòu)漿料提供了指導(dǎo)和參考。
信息來源：蘭州化學(xué)物理研究所、合肥物質(zhì)科學(xué)研究院、瀟湘晨報(bào)、材料科學(xué)與工程、全球技術(shù)地圖、前瞻網(wǎng)、騰訊網(wǎng)等
（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/黑金）
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