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　　石墨烯纳米带是一种以带状形状存在的石墨烯资料，具有高电导率、高热导率、低噪声等特色。这些优秀质量使得石墨烯纳米带成为集成电路互连资料的一种抱负挑选，用以替代传统金属资料。

　　近来，安徽工业大学化学与化工学院闫岩、刘明凯教授与南京大学及新加坡国立大学协作，开发出了一种宏量制备石墨烯纳米带且高效完结其层间功用化的战略。相关效果以“Rapid Production of Kilogram-Scale Graphene Nanoribbons with Tunable Interlayer Spacing for an Array of Renewable Energy”为题宣布在《美国国家科学院院刊》上，论文的一起通讯作者是安徽工业大学化学与化工学院的闫岩教授、刘明凯教授，以及南京大学金钟教授和新加坡国立大学的林志群教授。安徽工业大学是榜首完结单位。

　　《美国国家科学院院刊》(Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America，一般简称为PNAS)是美国国家科学院的官方科学周刊杂志，创刊于1915年，录入的文献掩盖生物学、物理学、化学、资料学、数学和社会科学等范畴。与《天然》和《科学》杂志相同，《美国国家科学院院刊》是世界上基础科学范畴最负盛名的学术杂志之一，在SCI归纳科学类期刊中排名第三。这是安徽工业大学初次以榜首完结单位在该刊上宣布文章。

　　石墨烯纳米带是一种以带状形状存在的石墨烯资料，具有高电导率、高热导率、低噪声等特色。这些优秀质量使得石墨烯纳米带成为集成电路互连资料的一种抱负挑选，用以替代传统金属资料。一起，因为其具有共同的宽度依靠带隙和两边足够的孤对电子，石墨烯纳米带在高功用电子器材和纳米催化范畴也得到了科研工作者的亲近重视。但是，尽管已有报导多种制备石墨烯纳米带的办法，包含小分子有机组成、聚合物包埋切开、碳纳米径向切开、特定基体上外延成长等，但洁净石墨烯纳米带的宏量制备依然面对巨大应战。此外，怎么扩展石墨烯纳米带的层距离并使其功用化也是石墨烯纳米带研讨亟需处理的问题。

　　基于此，安徽工业大学闫岩教授、刘明凯教授提出了一种“冷冻-弯曲-紧缩”的战略，经过将大片层（均匀宽度~20微米）的氧化石墨烯与二氧化硅溶胶超声混合，并在低温低压下进行脱水枯燥和化学刻蚀，制备出了高纯度、高径向比的石墨烯纳米带资料（图1）。这种战略选用自上而下的办法，以单层的氧化石墨烯为质料，经过改动其拓扑结构，完结了高纯度石墨烯纳米带的宏量制备。该战略比小分子组成、径向剪切碳纳米管等办法更直接、更简练，得到的石墨烯纳米带的纯度也更高。

　　场发射扫描电镜相片证明了这种石墨烯纳米带具有典型的准一维结构。如图2所示，这种资料具有高的长径比，外表是类石墨烯层状褶皱结构，其丰厚的边际结构为石墨烯纳米带的功用化供给了可供调控的空间。透射电镜图片证明这种资料具有薄层结构和透明性。拉曼数据中，碳资料特征峰D峰和G峰份额的下降，证明从氧化石墨烯到石墨烯纳米带，部分共轭结构得到了有用修正，这种石墨烯纳米带也显示出高达72900 S/m的电子传导速率。

　　此外，经过在层间进行客体分子/纳米资料润饰，能够完结对石墨烯纳米带资料的功用化规划，然后明显拓展石墨烯纳米带的使用规模。研讨人员凭借“冷冻-弯曲-紧缩”的战略，将杂原子前驱体（六福磷酸铵）、单原子前驱体（乙酰丙酮钴）与石墨烯/二氧化硅进行混合，或以球形二硫化钼（零维），聚苯胺纤维（一维）或二硫化硒纳米片（二维）替代二氧化硅，并经过高温处理或化学处理，别离能够得到了氮/磷/氟共掺杂的石墨烯纳米带、钴单原子润饰的石墨烯纳米带、层间润饰二硫化钼的石墨烯纳米带、层间负载聚苯胺的石墨烯纳米带以及层间润饰二硫化硒的石墨烯纳米带资料，完结了对石墨烯纳米带资料的功用化规划。如图3所示。

　　这些新式的石墨烯纳米带基功用资料在新能源器材中表现出优异的储能和催化功用。例如，氮/磷/氟共掺杂的石墨烯纳米带资料作为非金属催化剂，在电催化氧复原反响中表现出挨近商业化铂碳的催化活性。钴单原子润饰的石墨烯纳米带资料在电催化产氢反响中的塔菲尔斜率仅为48 mV/dec，展现出与商业化铂碳（44 mV/dec）挨近的反响动力学。石墨烯纳米带包裹二硫化钼得到的复合资料，在电化学储锂方面表现出杰出的活性。在0.1 A/g电流密度下展现出1210 mAh/g的比容量。一起展现出杰出的循环稳定性，经过500次循环，容量仅衰减18.7%。石墨烯纳米带包裹聚苯胺纤维得到的复合资料，在超级电容器范畴表现出杰出的比容量（734 F/g）和倍率功用。石墨烯纳米带包裹二硫化硒得到的复合带状资料，作为钠离子电池正极资料，表现出486 mAh/g的电化学储钠功用。这些功用资料的开发，明显提升了石墨烯纳米带及其功用资料的使用场景（图4）。

　　综上所述，经过规划“冷冻-弯曲-紧缩”的战略，闫岩教授、刘明凯教授充沛展现了怎么经过界面工程宏量制备石墨烯纳米带资料，并经过改动支撑资料二氧化硅的尺度和用量，完结了对石墨烯纳米带层距离的有用调理。进一步，经过在石墨烯纳米带的层间引进功用化非金属原子、金属单原子、不同维度纳米资料，完结了对石墨烯纳米带的功用化规划，并在一系列新能源器材中得到了使用拓展。

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