“超越石墨烯”二维纳米结构材料在生物传感领域中的应用

基于石墨烯独特的性能,激发了研究者去探索其它二维纳米材料,并建立了一类独特的"超越石墨烯"的新材料领域。这些二维非石墨烯材料具有直接带隙,比石墨烯及其前驱体更具优势,是非常有应用前景的新材料。其应用不仅局限于光电子,在生物传感技术领域也具有很强的发展潜力。讨论了过渡金属硫化物、过渡金属氧化物等二维纳米结构材料在生物传感器领域中的研究与应用。     

二维材料:结构、制备与性能

以石墨烯为代表的二维材料具有独特的二维层状结构,表现出优异的物理、化学、电子和光学性能,在众多领域具有应用潜力。自石墨烯被发现以来二维材料就受到了广泛关注。二维材料按组成分为单质、非金属化合物、金属化合物、盐类和有机物5大类,本文结合二维材料的最新研究进展,概述了各种二维材料的结构特征,归纳了二维材料的制备方法,评述了二维材料在电子/光电子器件、催化、能量储存和转换、传感器和环境治理等领域的潜在应用。     

二维金属有机骨架材料制备技术的研究进展

金属有机骨架（MOFs）材料是一种由金属离子或团簇通过配位键与有机配体自组装形成的有机-无机杂化多孔材料。二维MOFs材料具有比表面积大、孔隙率高、孔结构可调、电子传递能力强以及活性位点直接暴露在二维平面上等独特优点,这使得它们在气体吸附、催化、储能及传感等多个领域均有很好的应用前景。随着二维材料的迅速发展,越来越多的新型二维MOFs材料被合成制备出来。结合近几年国内外研究现状,综述了界面生长法、表面活性剂辅助法和剥离法等3种二维MOFs材料的制备方法,分析了各种方法的优点和不足之处,并对其未来的发展进行了展望。今后,开发一种成本低、产率高、易于工业化生产且环境友好的二维MOFs材料制备技术将是该研究领域的重点发展方向。     

石墨烯基复合材料的制备及其在超级电容器中的应用

石墨烯作为一种具有独特二维结构的新型无机纳米材料,因其优异的力学、热学、电学和光学性能,使其成为应用在电化学领域的理想材料。详细综述了石墨烯基复合材料的各种制备方法,并对其在超级电容器中的应用现状进行了系统总结。     

功能化层状硅酸镍在磁、电及催化领域的应用

二维纳米材料层状硅酸镍（Ni-PS）具有片层结构规则有序、比表面积高和层间性能可调等优点,作为功能材料在磁、电及催化等领域具有广泛的应用前景。本文在综述了Ni-PS的合成机理和制备方法的基础上,介绍了引入有机Si源、利用金属离子（或氧化物）进行掺杂、合成纳米管以及与碳基材料进行复合等手段来调控Ni-PS的结构和性能,详细阐述了Ni-PS或作为前体在制备高质量金属纳米粒子、电极材料、磁性载体和重金属离子吸附剂等方面的应用,着重指出Ni-PS的独特层状结构能够在还原过程中限制金属扩散和保护纳米粒子不被氧化和烧结长大,可用于制备新型高效Ni基催化剂,被广泛应用于制合成气、催化制氢/加氢及分子链催化重构等。最后,提出了Ni-PS在材料领域的发展方向和建议：深入研究Ni-PS的合成技术和改性方法,制备高性能、多功能Ni-PS及复合材料,进一步拓展其在功能材料和工程材料领域的应用。     

MXene材料在电催化还原CO2中的应用

MXene是一种新兴的二维过渡金属碳化物、氮化物和碳氮化物的总称。其具有独特的二维风琴状结构、良好的导电性，丰富的官能团及亲水基团，因此在电催化还原CO₂领域中有着广泛的应用。本文综述了MXene材料的结构与性能，制备方法以及MXene材料及其复合材料在电催化还原CO₂领域的研究进展，并对其未来发展方向进行了展望和总结。     

石墨烯基复合材料在新能源转换与存储领域的应用现状、 关键问题及展望

石墨烯具有独特的二维结构、较大的理论比表面积、高载流子迁移率、高杨氏模量以及高热导率等特性,一直以来被视为新能源转换与存储领域的潜在应用材料。这些优势使其可以与一种或多种高活性的无机/有机材料通过共价键/非共价键进行复合,并通过协同效应来改善材料自身的缺陷,实现材料的性能最优化,进而拓展了其应用范围。因此,如何设计并合成具有一定功能作用的石墨烯基复合材料,构筑新型石墨烯结构,满足能源及其相关领域对于材料相关性质的要求,成为石墨烯材料领域的研究热点方向之一。本文综述了近年来石墨烯基复合材料的设计思路及该类材料在新能源转换与存储领域上的应用现状,并对其在各领域存在的关键问题进行了总结。最后,对石墨烯在各领域今后的研究和发展方向进行了展望。     

二维晶体Mxene的制备及催化领域的应用研究进展

二维材料是指电子仅可在两个维度的非纳米尺度上自由运动的材料,由于其独特而优异的物理化学性质,很快成为近年来的研究热点.二维晶体MXene材料具有良好的导热导电性、高热稳定性和抗氧化性,在催化领域显示出巨大的潜能可用于降解污染物、水解制氢、以及还原二氧化碳.介绍了MXene的结构及化学液相刻蚀、高温分解和气相刻蚀的制备方法,综述了MXene在催化领域的应用研究进展,展望了MXene在催化领域的应用前景和未来的研究方向.     

氟化物熔盐的制备及其应用进展

氟化物熔盐具有高温稳定性好、热导率高、比热容大、电化学窗口宽、饱和蒸汽压低和中子吸收截面小等一系列优点,是一种具有广阔应用前景的重要功能材料。本文介绍了氟化物熔盐的典型制备及净化方法（如真空除水法、氟氢化铵法、H₂-HF净化法、电化学净化法、添加还原剂法）,分析了不同方法去除熔盐中杂质离子的作用机制和技术特点。总结了氟化物熔盐在核能、冶金、功能材料制备、先进储能介质、表面处理技术、电子化学品、精细化工及熔盐电池材料等领域的应用及最新进展。突出了氟化物熔盐作为核反应堆冷却剂、熔盐电解质、高温储能材料及反应介质等方面的应用优势。指出了氟化物熔盐在制备及应用过程中存在的问题及发展趋势,并就其发展前景进行了展望。文章指出开展氟化物熔盐制备与纯化机制研究、探索氟化物熔盐净化过程中杂质的存在形式与迁移规律、阐明氟化物熔盐制备与净化机理、发展新的熔盐净化方法以减小熔盐的腐蚀性和降低成本对熔盐的工业化生产和应用至关重要。     

二硫化钼材料合成的研究进展

二硫化钼因具有催化效率高、稳定性好、层结构易于剥离拆分等优点,成为继石墨烯研究热潮后的又一代表性二维材料。材料的结构影响其性能,因此利用简单的方法制备结构独特和形貌均一的二硫化钼材料成为近年来材料学领域研究的热点之一。二硫化钼材料的制备方法包括物理法和化学法,重点介绍了利用化学法制备各种形貌二硫化钼材料。     

熔盐技术在新能源中的应用现状

随着科技的发展,熔盐以其独特的优势不断地应用于新能源领域。综述了熔盐技术在太阳能光热发电领域蓄热储能、新能源电池(燃料电池、锂电池)、熔盐反应堆的应用现状以及熔盐的研究现状,分析了目前面临的问题以及未来的发展方向。指出,熔盐由于具有较强的腐蚀性,要求反应器材料必须具备抗高温、耐腐蚀、保温性能好等特点,因此材料问题还需要不断地探索和改进;另外,熔盐混合配比也是未来研究的重点。     

二维黑磷的制备、表面功能化与光电催化

黑磷作为一种新型的单元素直接带隙半导体,因其独特的二维结构展现出诸多优异特性,在光电、生物、传感、信息等领域具有很大的应用潜力。近年来,针对黑磷的制备和应用,发展出许多新方法和新技术,例如：通过液相超声/剪切、高能球磨、电化学剥离和等离子体辅助剥离等技术实现了二维黑磷的高效制备;发展了系列物理、化学方法对二维黑磷进行表面修饰,抑制其与水、氧接触,提高了二维黑磷的稳定性并提升了光电等物理性能;借助构建异质结构、掺杂等方式改变黑磷表面电子态密度、增加活性位点,提高了二维黑磷材料的催化活性。从二维黑磷的制备、表面功能化与光电催化三方面出发,综述目前的研究现状和未来可能的发展方向。     

片状氧化铝粉体的熔盐法合成

片状氧化铝由于其独特的片状结构,在珠光颜料、化妆品、填料及抛光粉等领域得到了广泛的应用.本文采用熔盐法制备了片状氧化铝粉体,考察了熔盐种类和熔盐用量对粉体形貌的影响.以硫酸铝为铝源,复合硫酸盐(Na2SO4+K2SO4)为熔盐,辅以外加添加剂,合成出了厚度为200～400 nm,平均径厚比约为50的形貌较好的片状氧化铝.     

石墨烯负载纳米贵金属催化剂的制备与应用进展

石墨烯独特的二维结构以及特殊的电学、力学、热力学性能使石墨烯负载贵金属催化剂在许多催化反应中得到了广泛的应用,其制备和应用已成为了研究热点。综述了近年来石墨烯负载贵金属催化剂的合成方法及其在电化学反应、光化学反应、Suzuki偶联反应、加氢反应和氧化反应等领域的应用研究。     

软质纤维状纳米材料研究取得突破

<正>近日,中科院青岛生物能源与过程研究所的仿生智能材料团队在软质纤维状纳米材料方面有了新的研究进展。该课题组利用一种独特的蛋白质自组装结构——淀粉样纳米纤丝合成了边长接近半毫米的二维单晶金片。这种二维金单晶表面积超过104平方微米,厚度超过100纳米。该二维金单晶所具有的超过纳米尺度的几何形貌,对进一步拓展金单晶的应用空间具有重要价值。此外,这种肉眼可见的二维材料也可应用于光学及电子纳米器件、纳米天线1、传感和成像等领域。另外,通过与聚氨酯复合,他们制备了一种独特的柔性导电薄膜,具有应变应力传感行为。     

石墨烯及其复合材料的研究进展

石墨烯以其在力、热、光、电和磁等方面具有的优异物化性能和独特的二维结构成为国内外材料领域的研究热点。本文主要介绍了石墨烯的主要制备方法、石墨烯复合材料的分类、石墨烯复合材料的应用,并对国内外石墨烯的研究现状进行了评述。     

石墨烯的制备及其负载催化剂的应用研究进展

石墨烯是一种具有二维平面结构的新型碳纳米材料,其特殊的单原子层结构使其具有独特的理化性质。石墨烯具有多种形貌和结构,其形貌和结构与优异的物理和化学性质息息相关,因此,有关石墨烯的制备和应用研究已成为研究的前沿和热点之一。综述了石墨烯的制备方法、功能化方法以及在化学领域中的应用。重点阐述石墨烯应用于化学修饰电极、化学电源和催化剂载体以及气体传感器等方面的研究进展,并对石墨烯在相关领域的应用前景作了展望。     

二维二硫化钼材料的制备及应用进展

具有与石墨烯类似结构的二维(2D)二硫化钼材料以其优异的特性在近些年成为人们研究的热点。介绍了二维结构的二硫化钼材料常见的一些制备方法,以及在晶体管、传感器、锂离子电池和催化剂领域的潜在应用,并对二硫化钼未来的研究前景进行了展望。     

1，3，4-噁二唑类化合物合成及应用的研究新进展

1,3,4-噁二唑类化合物因具有独特的生物活性和光学活性而被广泛研究,该类化合物在农药、医药、材料等领域有广泛应用。将1,3,4-噁二唑环引入不同的化合物结构中,通过结构修饰能生成一系列具有广谱生物活性的化合物及电致发光材料。因此,1,3,4-噁二唑衍生物的合成也成了人们研究的热点。文章综述了近年来合成1,3,4-噁二唑类化合物的传统方法、微波辅助合成法、固相合成法,对其在医药、材料等方面的应用进行了总结,并对其发展趋势和应用前景作了展望。     

基于共轭微孔聚合物的二维膜材料构筑及其应用

共轭微孔聚合物(CMPs)是典型的多孔有机聚合物,具有丰富的微纳孔和结构可调控性.具有二维结构的CMPs膜材料既保留了CMPs材料的π-共轭骨架和纳米多孔结构,又兼具二维材料优异的可加工性.重点总结了近年来CMPs膜材料的制备方法,包括电化学法、界面聚合法、模板法等;同时介绍了CMPs膜材料在纳滤、分离、抑菌等领域的应用现状;最后指出宏观大尺度CMPs膜的制备技术开发及其微观结构、化学组成与性能调控是未来二维CMPs膜材料的重点发展方向.