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单壁碳纳米管和石墨烯的制备及其在能源、光电器件和复合材料等方面的应用
项目成果/简介:1991 年发现的碳纳米管（CNT）以及 2004 年发现的石墨烯（graphene），分别是一维和二维纳米材料的典型代表，被认为是 21世纪的战略性材料。 本项目发明了一类新的催化剂和大量制备 SWNTs 的方法，实现了高质量单壁碳纳米管的宏量制备（图 1），纯度达 70%以上，并达到了产业化规模（达 200 公斤/年以上）。采用机械共混及"原位"聚合 等方法，使SWNTs 有效地分散于高分子基质中，获得了以环氧树脂、ABS 及聚氨酯等为基质材料，电导率达 0.2 S/cm、导电临界含量仅为0.06%、电磁屏蔽效果高达 49dB 的复合材料。 本项目首先发展了一种可大量制备的可溶性功能化石墨烯（SPFGraphene）的方法，实现了石墨烯的百克级制备（图 2）。通过透射电子显微镜（图 3）及原子力显微镜（图 4）确定了石墨烯的二维平面结构。 获得了可溶性石墨烯材料及柔性透明导电薄膜（图 5）；制备了基于石墨烯的高稳定性有机光伏电池及复合材料。 图 5、基于石墨烯的透明电极材料 所研制的单壁碳纳米管及石墨烯已用于数十家科研机构的研究和相关产品/样机的研制，包括应用于国家 863 重大汽车电池项目（中科院物理所）和军工卫星电池项目（中国电子科技集团公司第十八研究所）等。已研制出晶体管、锂离子电池、超级电容器（图 6）以及高性能复合材料等多种产品，具有广阔的应用前景。应用范围:南开大学在碳纳米材料的制备及应用研究方面取得了一批开创性成果，该项目技术的推广，将促进我国新材料、微电子、储能、资源保护等领域的技术进步和发展，为我国在这一新型纳米材料领域占据有利地位，提高国际竞争力，做出重要贡献。
南开大学
2021-04-11
单壁碳纳米管和石墨烯的制备及其在能源、光电器件和复合材料等方面的应用
1991 年发现的碳纳米管（CNT）以及 2004 年发现的石墨烯（graphene），分别是一维和二维纳米材料的典型代表，被认为是 21世纪的战略性材料。 本项目发明了一类新的催化剂和大量制备 SWNTs 的方法，实现了高质量单壁碳纳米管的宏量制备（图 1），纯度达 70%以上，并达到了产业化规模（达 200 公斤/年以上）。采用机械共混及"原位"聚合 等方法，使SWNTs 有效地分散于高分子基质中，获得了以环氧树脂、ABS 及聚氨酯等为基质材料，电导率达 0.2 S/cm、导电临界含量仅为0.06%、电磁屏蔽效果高达 49dB 的复合材料。 本项目首先发展了一种可大量制备的可溶性功能化石墨烯（SPFGraphene）的方法，实现了石墨烯的百克级制备（图 2）。通过透射电子显微镜（图 3）及原子力显微镜（图 4）确定了石墨烯的二维平面结构。 获得了可溶性石墨烯材料及柔性透明导电薄膜（图 5）；制备了基于石墨烯的高稳定性有机光伏电池及复合材料。 图 5、基于石墨烯的透明电极材料 所研制的单壁碳纳米管及石墨烯已用于数十家科研机构的研究和相关产品/样机的研制，包括应用于国家 863 重大汽车电池项目（中科院物理所）和军工卫星电池项目（中国电子科技集团公司第十八研究所）等。已研制出晶体管、锂离子电池、超级电容器（图 6）以及高性能复合材料等多种产品，具有广阔的应用前景。
南开大学
2021-02-01
Fe2O3 层状纳米阵列、具有层状结构的 Fe2O3/PPy 柔性复合材 料及制备和应用
本发明涉及一种 Fe2O3 层状纳米阵列、具有层状结构的 Fe2O3/PPy 柔性复合材料及其二者的制备方法和应用，属于材料领域。 该 Fe2O3 层状纳米阵列利用特定规格的 ZnO 纳米棒模板作为原料制 备，该 Fe2O3/PPy 柔性复合材料采用气相原位化学聚合法复合 Fe2O3 层状纳米阵列和 PPy 得到。气相原位聚合方法更为简单、易实现，可 控性较好。Fe2O3 层状纳米阵列具有特殊的层状结构，具有比表面高
华中科技大学
2021-04-14
单壁碳纳米管和石墨烯的制备及其在能源、光电器件和复合材料等方面的应用
1991年发现的碳纳米管（CNT）以及2004年发现的石墨烯（graphene），分别是一维和二维纳米材料的典型代表，被认为是21世纪的战略性材料。 本项目发明了一类新的催化剂和大量制备SWNTs的方法，实现了高质量单壁碳纳米管的宏量制备（图1），纯度达70%以上，并达到了产业化规模（达200公斤/年以上）。 采用机械共混及"原位"聚合等方法，使SWNTs有效地分散于高分子基质中，获得了以环氧树脂、ABS及聚氨酯等为基质材料，电导率达0.2 S/cm、导
南开大学
2021-04-14
氧化石墨烯/酞菁纳米棒复合杂化材料用于可见光催化剂还原六价铬
六价铬对人体具有慢性毒害，可以通过消化道、呼吸道、皮肤和粘膜侵入人体，主要积聚在人体内的肝、肾和内分泌腺中。六价铬有强氧化作用，所以慢性中毒往往以局部损害开始，逐渐发展到不可救药。通过光催化可实现六价铬还原为无毒害的三价铬。现有光催化剂多数只能利用紫外光区域，催化性能较低。酞菁在可见光区域具有良好吸收效果，通过利用八甲基取代的酞菁铜纳米棒与氧化石墨烯制备复合材料，可以有效提高光催化剂的光谱吸收范围，实现太阳能的充分利用，同时加快电荷传输，实现在水溶液中高效还原六价铬，在日常太阳光照下两小时内降解97%的水中的六价铬。
南方科技大学
2021-04-13
单壁碳纳米管和石墨烯的制备及其在能源、光电器件和 复合材料等方面的应用
1991 年发现的碳纳米管（CNT）以及 2004 年发现的石墨烯（graphene），分别是一维和二维纳米材料的典型代表，被认为是 21
世纪的战略性材料。
本项目发明了一类新的催化剂和大量制备 SWNTs 的方法，实现了高质量单壁碳纳米管的宏量制备（图 1），纯度达 70%以上，并达到了产业化规模（达 200 公斤/年以上）。采用机械共混及"原位"聚合等方法，使 SWNTs 有效地分散于高分子基质中，获得了以环氧树脂、ABS 及聚氨酯等为基质材料，电导率达 0.2 S/cm、导电临界含量仅为0.06%、电磁屏蔽效果高达 49dB 的复合材料。
本项目首先发展了一种可大量制备的可溶性功能化石墨烯（SPFGraphene）的方法，实现了石墨烯的百克级制备（图 2）。通过透射电子显微镜（图 3）及原子力显微镜（图 4）确定了石墨烯的二维平面结构。
南开大学
2021-04-13
Fe-MOF/Fe3S4复合材料及其作为纳米酶在检测马拉硫磷中的应用
本发明属于污染物检测技术领域，涉及一种Fe‑MOF/Fe<subgt;3</subgt;S<subgt;4</subgt;复合材料及其作为纳米酶在检测马拉硫磷中的应用。将六水合三氯化铁溶液和富马酸溶液混合，得到混合液A，然后进行回流反应，得到Fe‑MOF前驱体；将硫源加入到Fe‑MOF前驱体的乙醇分散液中，超声处理后，密封并进行水热反应，制得Fe‑MOF/Fe<subgt;3</subgt;S<subgt;4</subgt;复合纳米材料。本发明所提供的制备方法流程简便、原材料价格低廉、资源丰富，合成成本低，且产品性能稳定，适合大批量合成。通过溶液颜色变化可实现对马拉硫磷的可视化检测，具有高灵敏度、低检测限、宽线性响应范围和较好的选择性及稳定性。
南京工业大学
2021-01-12
纳米孔靶向测序检测方法
介武汉大学联合团队创新性开发了纳米孔靶向测序检测方法，能大幅提升病毒阳性检出率，并能实现当天同时检测新冠和其他10大类、40种常见呼吸道病毒并监测病毒突变。既往新冠病毒诊断依赖于qPCR核酸检测，但是该方法显示出较高的假阴性率和低敏感性，阳性检出率仅为30％至50％，从而导致临床高度疑似新冠感染患者或低病毒潜伏的“假痊愈患者”检测“假阴性”现象频发。此外，qPCR核酸检测无法同时检测其他秋冬季高发、症状与新冠相似的其他呼吸道病毒，给疫情防控和患者分流管理带来极大挑战。
武汉大学
2021-04-10
多模态纳米分子影像光热
纳米分子探针是一类能准确回答生物医学问题的功能性物质, 它介于药物与传统医疗器械之间，具有 “看得早、准、全”特征，是可视化探测分子细胞水平异常的利器，对于检测早期的肿瘤病变、老年退行 性病变（阿兹海默症）有重要的潜在价值。已有多种模态的肿瘤分子探针问世, 它们可通过分子成像对肿 瘤多种恶性表型特征进行检测, 为肿瘤精准治疗提供依据。本项成果利用对生物组织高穿透能力的近红外 激光照射源，激发磁光热三模态纳米探针，使其通过分子影像方式提供早期肿瘤病变形态及其分子生物学 信息，并在诊断的同时进行光热-光动力学联合协同治疗，实现早期肿瘤的安全及时诊治。上述多模态纳 米探针采用特殊的纳米组装技术制备，在探针的特异性肿瘤靶标挂接、诊治效率提升及纳米毒性控制三个 关键环节都取得了良好的成果，为推动这项探针新技术的临床前应用打下了坚实的基础。
中山大学
2021-04-10
纳米纤维增强有机玻璃
有机玻璃因其透光性优异、可加工性能好、不易破碎、重量轻而在车窗、面罩、眼 镜片、飞机窗盖等众多领域得到广泛应用，但其机械性能尤其力学强度和冲击韧性较低。 复合材料技术是提高有机玻璃力学性能的重要手段。采用常规微米直径的连续纤维作为 增强体的难点在于如何使基体与增强体的折射率相匹配。但若纤维的直径达到纳米级 （远小于可见光波长），基体与增强体之间折射率的匹配性问题将不再重要。 二功能特点 本项目基于同轴共纺复合纳米纤维制备增强有机玻璃。将具有较高力学性能和熔点 温度的聚合物如 PEEK 用作为芯层材料，将透光聚合物 PMMA 用作为壳层材料，经同轴共 纺制备出复合纳米纤维薄膜，再将若干层薄膜累叠一起经热压机熔融压制。由此得到的 复合材料既具备有机玻璃的透光性，又具有更优异的力学性能尤其抗冲击韧性。
同济大学
2021-04-13