“石墨烯微结构的精准调控及其应用”首次实现石墨烯单晶量子点和单层石墨烯微结构的精准控制。 一、项目分类 重大科学前沿创新 二、成果简介 近年来，石墨烯领域未获得突破性应用成果，也未找到“杀手锏”应用领域，关键是石墨烯结构调控不到位。一个基本的共识是，对石墨烯材料的结构进行设计和调控，有助于在光电器件、能源转化存储、重大疾病诊疗、污染物治理等领域取得重大突破。上海大学吴明红院士领衔的研究团队聚焦“石墨烯微结构的精准调控及其应用”取得了开创性的研究成果，首次实现石墨烯单晶量子点和单层石墨烯微结构的精准控制，在Nature及其子刊上发表十余篇系列论文，获得国家自然科学二等奖。负责人吴明红是中国工程院院士、俄罗斯工程院和俄罗斯科学院外籍院士，获国家杰出青年基金、教育部长江学者及创新团队发展计划等支持。团队依托有机复合污染控制工程教育部重点实验室，推动基础科研成果向应用转化，在生物医学、环境治理等领域取得了相关应用突破。 一、主要理论突破 聚焦于研究主题，团队在以下三个方面取得重要突破： 1）为解决传统方法制备的石墨烯缺陷多，无法量产的问题，团队在分子水平上首次使用分子融合法实现了高品质单晶石墨烯量子点的可控制备。通过对单晶石墨烯量子点精准的物理化学性质调控实现了不同亚细胞器的定位，有力推动了石墨烯量子点在生物成像、重大疾病诊疗中的应用。 2）为解决单层石墨烯容易聚集的难题，团队通过“原位复合与还原”一步法调控策略，获得单层石墨烯复合催化材料。团队首次在该材料上观测到光生电子空穴对分离的皮秒级超快过程，发现并揭示了单层石墨烯高效抽取和快速传输光电子这一重要规律，为高质量单层石墨烯复合材料在催化等领域的广泛应用奠定了坚实的理论基础。 3）精确调节石墨烯层间距，可以将石墨烯有针对性地应用于离子筛分、污染物选择性吸附等广泛领域。团队通过金属水合离子的层间插入控制氧化石墨烯层间距，在国际上首次实现了层间距在超小尺度上（1 Å）的精确控制。 二、在黑臭水体治理、地表水水质提升上的应用 地表水内源污染治理的关键是削减河道污染负荷，重建水生生态。团队以层间距可控石墨烯为基质，发展了水环境污染生态修复的叠层材料。以石墨烯为基体的复合微生物在其表面生长并形成生物膜，通过石墨烯和生物膜的协同作用，对水体污染物进行高效截留、吸附并降解。该复合技术运行成本低，治理周期短，工艺简单，无需底泥疏浚即可将地表水提升至IV类水以上水质指标，对河水的COD、氨氮和总磷，去除率达到80%以上。目前，团队已与上海宝山区政府建立多个石墨烯治理黑臭水体示范基地，显著提升当地水质环境水平。 三、石墨烯负极材料的钠离子电池储能系统应用 锂资源的匮乏，不足以支撑锂离子电池在储能市场的广泛应用，其成本较高的弊端也逐渐显露。同时国内外化学储能市场需求越来越大，促使研究者们利用资源丰富的钠元素组装得到钠离子电池。 经过对钠离子电池材料体系筛选和研究，本团队核心材料选用普鲁士蓝及其类似物作为钠离子电池正极，碳基材料作为钠离子电池负极。其中普鲁士蓝制备主要采用沉淀法及水热法，能耗更低。此外，普鲁士蓝能够作为一种染料进行使用，其安全性非常高。经过一系列放大，正极普鲁士蓝材料的充放电比容量达到160 mAh/g，碳负极材料的充放电比容量达到300 mAh/g。经过中试线生产预制，单体电池工作电压在3.2 V左右，能量密度在100 Wh/kg以上。单体电池在穿刺、挤压、外部短路、及破坏后浸水测试的情况下，均没有发生自燃和爆炸等情况，安全性高。 目前，拟搭建5条钠离子电池储能全自动生产线及相关配套设施，研发生产低成本、高安全、长寿命钠离子电池关键材料，实现高性能钠离子电池产品产业化，预计至2026年项目达产后，年产值达约22.5亿元；年亩均产值1666万元。 四、石墨烯传感材料在呼吸式血糖仪中的应用 我国糖尿病人数众多，并逐年上升。血糖检测仪与检测试纸市场规模约为460亿元，然而国外品牌却占市场份额大半。现有血糖仪采取长期有创刺血检测，存在很大感染风险，给病友带来巨大的生理和心理上的痛苦。呼吸式血糖检测无创，吹气即可检测，完美解决市场痛点。 糖尿病患者呼吸的气体中，可检测的VOCs较异常，需要高灵敏度的气体传感器进行识别。但是，常规气敏传感材料检测限与响应恢复能力不足，且难以在复杂气体氛围中实现特异性检测。团队通过对石墨烯带隙和表界面特性的精确调控，实现皮秒级载流子空穴的形成，从而实现对气体分子的快速响应，解决气体传感器灵敏度、选择性和响应恢复迅速的关键科学问题。研发的呼吸式血糖仪可满足确诊病友的日常检查、实现医院、公共场所快速筛查、手机APP记录管理以及网上专家互动诊断等功能，具有无创伤、无痛苦、便捷即时（15s）等特点，是首款呼吸式血糖检测产品。目前已二类医疗器械证书，即将已进入临床阶段。

对于HEMT功率器件来说，p-GaN栅极HEMT器件结构是目前被认为最有希望作为商业化应用的方案。不过，仍然有一些问题亟待解决，如增加阈值电压、降低栅极漏电流、提高栅极击穿电压等。于洪宇课题组2017级南科大-英属哥伦比亚大学联培博士生周广楠介绍，闸极漏电与闸极工作电压对应用于电源开关的氮化镓HEMT器件尤为重要，能够影响电源系统功率损耗与输出功率。解决此项问题对于p-GaN栅极HEMT器件的商业化应用有重要的意义。

该工作首次将有机太阳能电池领域中两个功能性最强、应用最广泛的拉电子基团氟原子和酯基同时引入到了单噻吩的 β

本实用新型公开了一种石墨烯微型流量传感器，属于 MEMS 器件，用于气流流量测量，解决现有流量传感器功耗大、衬底存在热传导、响应时间长的问题。本实用新型之石墨烯微型流量传感器，衬底上具有凹槽，凹槽上架有隔热层，隔热层上溅射有加热体，加热体的两端溅射有电极。本实用新型的另一种微型流量传感器，衬底上具有凹槽，凹槽上架有隔热层，隔热层上覆盖有绝缘层，绝缘层上溅射有加热体，加热体的两端溅射有金属电极。本实用新型体积小、重量轻而且性能稳定，能有效降低衬底传热导致的测量误差，通过测量通入气体前后加热体的电阻差值

本发明公开了一种石墨烯光阴极及其制备方法；该石墨烯光阴极由光阴极底座、衬底层、碘化铯薄膜、金膜组成；该石墨烯光阴极的制备方法具体包括如下步骤：S1：采用化学气相沉积法在一定厚度的镍片上生长石墨烯；S2：利用腐蚀液溶解制备石墨烯后的镍片，留下石墨烯；S3：将石墨烯平铺至光阴极底座；S4：利用真空蒸镀法向第 3 步得到的光阴极底座蒸镀一层碘化铯薄膜；S5：利用磁控溅射法向第 4 步得到的光阴极底座溅射一层金膜制得石墨烯光阴极。由于石墨烯具有优越的导电性、超高的透光率、良好的光电转换效应以及较强的机械强度

本技术以 (甲基) 丙烯酸甲酯和二甲基乙醇胺为主要原料，在催化剂存在下，通过反应精馏获得高转化率高纯度的产品。同现有工艺相比，本技术采用反应精馏技术，具有原料消耗低，产品纯度高等优点，具有较强的技术优势。 对于年产5000吨 (甲基) 丙烯酸二甲氨基乙酯生产线，设备投资约1000万元。主要设备包括：反应精馏塔、泵、贮罐、精制塔等。

本发明公开了一种基于RBF神经网络预测控制的双进双出球磨机控制系统及控制方法，控制系统包括基于RBF神经网络模型的预测控制器、控制量初始化模块以及被控对象，被控对象为双进双出球磨机模型，其输出连续被控量经离散化后生成的离散被控量和被控量当前设定值输入控制量初始化模块和预测控制器，控制量初始化模块输出控制量初始值输入给预测控制器，预测控制器输出离散控制向量经零阶保持器转换为连续控制量输出给双进双出球磨机模型。控制方法采用RBF神经网络正向模型和RBF神经网络逆向模型实现对被控对象的预测控制。本发明可以对系统进行提前控制和调节，适用于大滞后系统的控制，被控量响应快、超调量小，同时具有良好的鲁棒性。

本发明公开了一种双单稳态组合的可实现短时闭合的永磁操动机构及方法，包括非导磁外壳(18)，设置在该非导磁外壳(18)内部的单稳态永磁机构(19)、非导磁材料垫块(9)、附属机构(20)，以及贯穿于非导磁外壳(18)并与其滑动连接的导杆(1)，以及包裹在导杆(1)之外并与其滑动连接、与非导磁外壳刚性连接的弹簧支撑柱(17)。本发明增加附属机构(20)，并提供合闸、分闸、短时闭合三种命令模式。合闸、分闸操作采用传统方式，短时闭合操作采用新型方式，并设有附属机构(20)辅助此操作，大大缩短了合闸保持时间，又缩短了机构分闸动作时间，最终实现短时闭合的效果。

本实用新型涉及一种用于废气处理的具有催化涂层的双介质阻挡放电装置，其包括壳体，壳体两端设有进气口和出气口，壳体侧面设有若干卡槽，用于放置板式电极及催化介质板。本实用新型具有等离子体‑催化模块一体化的结构特点，用于废气治理，可实现挥发性有机物、氮氧化物等多种气体污染物的等离子体‑催化高效协同脱除，并且针对不同废气组分，可通过催化剂配方调整实现对污染物的深度氧化；本实用新型相对于两段式等离子催化装置减少了催化剂模块，节省了空间，提高了污染物脱除效率；相对于传统的一段式等离子体催化装置，造成的气流压降损失较小，能量利用效率更高；在处理挥发性有机废气时，能有效抑制放电反应器内壁的沉积物的出现。

本成果包含如下内容：高转换效率的小面积碲化镉太阳电池制造技术，面积为1200mm×600mm 的碲化镉太阳电池组件规模化生产技术，年产30-50MW碲化镉太阳电池生产线及关键设备的设计。 主要技术指标： 组件效率超过12%。 应用范围： 用于太阳能直接发电，建立大规模光伏电站或小型户用光伏发电系统。国家扶持光伏发电系统的建设，每年新建在10GW以上。由于是薄膜太阳电池，出口不会受到限制。 项目目前已进入产业化阶段，成果权属为我校独自拥有。