我校博士生韩卓连续在《Scientific Reports》上发表研究成果

        《Scientific Reports》是英国著名“自然出版集团”（Nature Publishing Group）所属刊物，在国际学术领域拥有重要的影响力。近期，我校“动力工程及工程热物理”学科“化工过程机械”学位点博士研究生韩卓，在材料学院杨俊和教授、唐志红副教授等指导下，研究出一种低成本可控制备高强度石墨烯气凝胶的方法。相关研究成果连续3次在《Scientific Reports》上发表。

      该方法利用水热自组装结合特殊方法调控石墨烯水凝胶干燥过程中的水分干燥速率和收缩速率，制备出具有高机械强度（152KPa）的纯碳体系的石墨烯气凝胶。有趣的是，此方法在于通过改变气凝胶的微米级孔来调控其体积（如图1所示），对其大的比表面积（约390m2/g）并未造成影响。研究表明此种材料可吸附本身重量的20-40倍的有机溶剂，也可吸附水环境中的重金属离子，重复循环利用性好。该成果发表于 2014年5月份Scientific Reports（|4:5025|DOI: 10.1038/srep05025 ）。

图1 （a）具有相同质量相同比表面积却不同体积的石墨烯气凝胶 （b）不同尺寸石墨烯气凝胶的体积和其对应的密度 （c）不同尺寸石墨烯气凝胶的动态机械强度

      在此基础上，进一步研究对此种石墨烯多孔材料功能化处理，实现了TEPA对石墨烯气凝胶的化学改性（如图2所示），制备出结构稳定的TEPA改性石墨烯气凝胶。该材料对铅离子的吸附能力最高可达304.9 mg/g，处于国际领先水平，且吸附后易与水分离（如图3所示），保证了环境处理后不会造成因吸附物质引起的二次污染，且制作工艺简单，可实现批量生产，有望作为未来环境主要吸附材料之一。该最新研究进展在线发表于 2015年11月19日的Scientific Reports（5:16730|DOI:10.1038/srep16730 ）。
      此前，韩卓参与（第3作者）的石墨烯等纳米炭材料在锂-硫电池中应用研究成果也于 2014年4月在Scientific Reports （|4:4842|DOI: 10.1038/srep04842） 上发表。

 
图2 氧化石墨烯与四乙烯五胺水热反应过程机理示意图

 
图3 （a, b）TEPA改性石墨烯气凝胶吸附铅离子前后（c）TEPA改性石墨烯气凝胶的铅离子吸附动力学曲线

      该项研究得到了国家自然科学基金（51102168, 51102169, 51272157, 51202147，51472161）、上海市科委项目（12JC1406900，11ZR1424700，14520721700）、上海市教委创新项目（12YZ093）等项目的资助。韩卓还受到我校2015年优秀博士生激励计划支持。

供稿：材料学院

编辑：新闻中心 王丹