近日，合肥工業(yè)大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院“黃山青年學(xué)者”從懷萍教授科研團隊利用石墨烯納米片的二維宏觀組裝成功研制了一種新型泡沫狀石墨烯/二氧化錫復(fù)合紙，實現(xiàn)了微觀上相互交聯(lián)的微/納米泡沫孔洞結(jié)構(gòu)和宏觀上完整的薄膜結(jié)構(gòu)的平衡設(shè)計，克服了緊密堆積的石墨烯結(jié)構(gòu)阻礙鋰離子傳輸和不能很好緩沖脫/嵌鋰過程中造成的體積變化的問題，也解決了過于疏松結(jié)構(gòu)造成的電化學(xué)穩(wěn)定性差和體積能量密度低的問題。這種組成和結(jié)構(gòu)上的優(yōu)勢使其具有快速傳輸電子和鋰離子的能力，展現(xiàn)了首圈放電容量為2064 mA h g-1的大比容量、在0.1 A g-1電流密度下循環(huán)8.5個月仍保持1678 mA h g-1的長循環(huán)穩(wěn)定性以及高倍率性能的優(yōu)異鋰離子電池性能，是一種有前途的高性能鋰離子負極材料。該研究成果在Elsevier著名能源期刊《納米能源》上發(fā)表（Nano Energy 2015, 13, 482-490）。

 

圖1. 新型泡沫狀石墨烯/二氧化錫復(fù)合紙的電池性能。

　　最近，該研究團隊在石墨烯的三維宏觀組裝方面，利用石墨烯納米片的光熱效應(yīng)研制了一種新型熱敏型石墨烯/聚異丙基丙烯酰胺/金納米顆粒高機械性能三元復(fù)合水凝膠。在激光近紅外照射下，借助石墨烯優(yōu)秀的光熱轉(zhuǎn)化能力使凝膠溫度升高，展示了快速催化降解污水中亞甲基藍染料的能力。研究成果發(fā)表在德國Wiley期刊《Small》上（Small, 2015, 11(9-10), 1165-1170）。

 

　　鑒于在石墨烯基宏觀組裝材料的設(shè)計、制備和功能研究相關(guān)領(lǐng)域的豐富積累，課題組受邀為英國皇家化學(xué)會國際頂尖綜述期刊《化學(xué)研究述評》撰寫題為《石墨烯基宏觀組裝體：一種新興材料體系》的評述論文（Chem. Soc. Rev. 2014, 43(21), 7295-7325）。該論文全面總結(jié)了國際上有關(guān)石墨烯宏觀組裝材料的研究及應(yīng)用方面的最新進展，展望了這類新型組裝材料在電子/光電子器件、傳感、電化學(xué)能源器件和水處理領(lǐng)域的應(yīng)用前景，并指出，隨著石墨烯理論研究和組裝手段的深入發(fā)展，石墨烯宏觀組裝體這一新型材料勢必帶來科學(xué)研究和實際應(yīng)用領(lǐng)域的深刻變革。

 

　　以上研究成果受到國家自然科學(xué)基金委、教育部“新世紀(jì)優(yōu)秀人才支持計劃”和合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)科點建設(shè)經(jīng)費等資助。