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酞菁是一種具有優(yōu)異光電特性的廉價小分子半導體材料，但是其在常規(guī)有機溶劑中溶解性較差，且性能不佳，限制了其在有機憶阻器中的進一步應用。許宗祥課題組從分子設(shè)計層面出發(fā)，開發(fā)了在常規(guī)有機溶劑中具有高效分散特性的金屬酞菁納米線，通過溶液法制備出具有優(yōu)良紅外響應特性的薄膜，并以此構(gòu)建有機憶阻器，該器件是首次報道具有高穩(wěn)定性和較強紅外響應的有機憶阻器器件。

項目成果/簡介:1991 年發(fā)現(xiàn)的碳納米管（CNT）以及 2004 年發(fā)現(xiàn)的石墨烯（graphene），分別是一維和二維納米材料的典型代表，被認為是 21世紀的戰(zhàn)略性材料。 本項目發(fā)明了一類新的催化劑和大量制備 SWNTs 的方法，實現(xiàn)了高質(zhì)量單壁碳納米管的宏量制備（圖 1），純度達 70%以上，并達到了產(chǎn)業(yè)化規(guī)模（達 200 公斤/年以上）。采用機械共混及"原位"聚合 等方法，使SWNTs 有效地分散于高分子基質(zhì)中，獲得了以環(huán)氧樹脂、ABS 及聚氨酯等為基質(zhì)材料，電導率達 0.2 S/cm、導電臨界含量僅為0.06%、電磁屏蔽效果高達 49dB 的復合材料。 本項目首先發(fā)展了一種可大量制備的可溶性功能化石墨烯（SPFGraphene）的方法，實現(xiàn)了石墨烯的百克級制備（圖 2）。通過透射電子顯微鏡（圖 3）及原子力顯微鏡（圖 4）確定了石墨烯的二維平面結(jié)構(gòu)。 獲得了可溶性石墨烯材料及柔性透明導電薄膜（圖 5）；制備了基于石墨烯的高穩(wěn)定性有機光伏電池及復合材料。 圖 5、基于石墨烯的透明電極材料 所研制的單壁碳納米管及石墨烯已用于數(shù)十家科研機構(gòu)的研究和相關(guān)產(chǎn)品/樣機的研制，包括應用于國家 863 重大汽車電池項目（中科院物理所）和軍工衛(wèi)星電池項目（中國電子科技集團公司第十八研究所）等。已研制出晶體管、鋰離子電池、超級電容器（圖 6）以及高性能復合材料等多種產(chǎn)品，具有廣闊的應用前景。應用范圍:南開大學在碳納米材料的制備及應用研究方面取得了一批開創(chuàng)性成果，該項目技術(shù)的推廣，將促進我國新材料、微電子、儲能、資源保護等領(lǐng)域的技術(shù)進步和發(fā)展，為我國在這一新型納米材料領(lǐng)域占據(jù)有利地位，提高國際競爭力，做出重要貢獻。

1991 年發(fā)現(xiàn)的碳納米管（CNT）以及 2004 年發(fā)現(xiàn)的石墨烯（graphene），分別是一維和二維納米材料的典型代表，被認為是 21世紀的戰(zhàn)略性材料。 本項目發(fā)明了一類新的催化劑和大量制備 SWNTs 的方法，實現(xiàn)了高質(zhì)量單壁碳納米管的宏量制備（圖 1），純度達 70%以上，并達到了產(chǎn)業(yè)化規(guī)模（達 200 公斤/年以上）。采用機械共混及"原位"聚合 等方法，使SWNTs 有效地分散于高分子基質(zhì)中，獲得了以環(huán)氧樹脂、ABS 及聚氨酯等為基質(zhì)材料，電導率達 0.2 S/cm、導電臨界含量僅為0.06%、電磁屏蔽效果高達 49dB 的復合材料。 本項目首先發(fā)展了一種可大量制備的可溶性功能化石墨烯（SPFGraphene）的方法，實現(xiàn)了石墨烯的百克級制備（圖 2）。通過透射電子顯微鏡（圖 3）及原子力顯微鏡（圖 4）確定了石墨烯的二維平面結(jié)構(gòu)。 獲得了可溶性石墨烯材料及柔性透明導電薄膜（圖 5）；制備了基于石墨烯的高穩(wěn)定性有機光伏電池及復合材料。 圖 5、基于石墨烯的透明電極材料 所研制的單壁碳納米管及石墨烯已用于數(shù)十家科研機構(gòu)的研究和相關(guān)產(chǎn)品/樣機的研制，包括應用于國家 863 重大汽車電池項目（中科院物理所）和軍工衛(wèi)星電池項目（中國電子科技集團公司第十八研究所）等。已研制出晶體管、鋰離子電池、超級電容器（圖 6）以及高性能復合材料等多種產(chǎn)品，具有廣闊的應用前景。

1991 年發(fā)現(xiàn)的碳納米管（CNT）以及 2004 年發(fā)現(xiàn)的石墨烯 （graphene），分別是一維和二維納米材料的典型代表，被認為是 21 世紀的戰(zhàn)略性材料。 本項目發(fā)明了一類新的催化劑和大量制備 SWNTs 的方法，實現(xiàn) 了高質(zhì)量單壁碳納米管的宏量制備（圖 1），純度達 70%以上，并達 到了產(chǎn)業(yè)化規(guī)模（達 200 公斤/年以上）。采用機械共混及"原位"聚合 等方法，使 SWNTs 有效地分散于高分子基質(zhì)中，獲得了以環(huán)氧樹脂、 ABS 及聚氨酯等為基質(zhì)材料，電導率達 0.2 S/cm、導電臨界含量僅為 0.06%、電磁屏蔽效果高達 49dB 的復合材料。 本項目首先發(fā)展了一種可大量制備的可溶性功能化石墨烯 （SPFGraphene）的方法，實現(xiàn)了石墨烯的百克級制備（圖 2）。通過 透射電子顯微鏡（圖 3）及原子力顯微鏡（圖 4）確定了石墨烯的二 維平面結(jié)構(gòu)。

一種利用鐵錳雙相摻雜石墨烯激活單過硫酸鹽去除水中內(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)有方法去除水中內(nèi)分泌干擾物的去除效率低，成本高的問題。方法：一、將單過硫酸鹽與預處理的水混合；二、調(diào)節(jié)反應pH值；三、制備鐵錳雙相摻雜石墨烯；四、投加鐵錳雙相摻雜石墨烯；五、采用外磁場分離鐵錳雙相摻雜石墨烯，即完成一種利用鐵錳雙相摻雜石墨烯激活單過硫酸鹽去除水中內(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85％～96％。本發(fā)明可以去除水中殘余內(nèi)分泌干擾物。

1991年發(fā)現(xiàn)的碳納米管（CNT）以及2004年發(fā)現(xiàn)的石墨烯（graphene），分別是一維和二維納米材料的典型代表，被認為是21世紀的戰(zhàn)略性材料。 本項目發(fā)明了一類新的催化劑和大量制備SWNTs的方法，實現(xiàn)了高質(zhì)量單壁碳納米管的宏量制備（圖1），純度達70%以上，并達到了產(chǎn)業(yè)化規(guī)模（達200公斤/年以上）。 采用機械共混及"原位"聚合等方法，使SWNTs有效地分散于高分子基質(zhì)中，獲得了以環(huán)氧樹脂、ABS及聚氨酯等為基質(zhì)材料，電導率達0.2 S/cm、導

六價鉻對人體具有慢性毒害，可以通過消化道、呼吸道、皮膚和粘膜侵入人體，主要積聚在人體內(nèi)的肝、腎和內(nèi)分泌腺中。六價鉻有強氧化作用，所以慢性中毒往往以局部損害開始，逐漸發(fā)展到不可救藥。通過光催化可實現(xiàn)六價鉻還原為無毒害的三價鉻。現(xiàn)有光催化劑多數(shù)只能利用紫外光區(qū)域，催化性能較低。酞菁在可見光區(qū)域具有良好吸收效果，通過利用八甲基取代的酞菁銅納米棒與氧化石墨烯制備復合材料，可以有效提高光催化劑的光譜吸收范圍，實現(xiàn)太陽能的充分利用，同時加快電荷傳輸，實現(xiàn)在水溶液中高效還原六價鉻，在日常太陽光照下兩小時內(nèi)降解97%的水中的六價鉻。

一種利用鈷摻雜磁性氧化還原石墨烯協(xié)同過硫酸鹽去除水中內(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)物的問題。方法：一、將過硫酸鹽與預處理的水混合；二、調(diào)節(jié)反應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88％～95％。本發(fā)明可以去除水中殘余內(nèi)分泌干擾物。

一種利用鈰鐵雙相負載氧化石墨烯激活單過硫酸鹽去除水中內(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)分泌干擾物的方法成本高，副產(chǎn)物多，吸附劑難回收和去除效率低的問題。方法：一、將單過硫酸鹽與預處理的水混合；二、調(diào)節(jié)反應pH值；三、制備鈰鐵雙相負載氧化石墨烯；四、投加鐵錳雙相摻雜石墨烯；五、采用外磁場分離鐵錳雙相摻雜石墨烯，即完成一種利用鈰鐵雙相負載氧化石墨烯激活單過硫酸鹽去除水中內(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88％～97％。本發(fā)明可以去除水中殘余內(nèi)分泌干擾物。

近日，北京大學物理學院量子材料科學中心、電子顯微鏡實驗室高鵬課題組，與凝聚態(tài)物理與材料物理研究所劉開輝課題組、中國科學院大學和中國科學院物理研究所張余洋課題組等合作，利用透射電子顯微鏡的電子能量損失譜測量并結(jié)合第一性原理計算，揭示了h-BN/石墨烯異質(zhì)結(jié)構(gòu)中的轉(zhuǎn)角關(guān)聯(lián)耦合效應。研究發(fā)現(xiàn)，角度依賴的層間摩爾勢改變了石墨烯的能帶結(jié)構(gòu)，導致石墨烯M點層內(nèi)帶間躍遷能量紅移，并且晶格相對扭轉(zhuǎn)誘發(fā)的h-BN的布里淵區(qū)相對于石墨烯M點的旋轉(zhuǎn)也貢獻了新的帶間躍遷途徑。結(jié)果表明，在堆垛的二維材料器件中需要仔細考慮扭轉(zhuǎn)耦合效應帶來的影響避免意外干擾；同時，轉(zhuǎn)角連續(xù)可調(diào)的帶間躍遷也可以為新型光電器件設(shè)計提供新的自由度。該研究成果以《轉(zhuǎn)角h-BN/石墨烯中的可調(diào)帶間躍遷》（“Tunable Interband Transitions in Twisted h-BN/Graphene Heterostructures”）為題，于7月5日發(fā)表在《物理評論快報》（Physical Review Letters 2023, 131, 016201）。