石墨烯是一種二維零帶隙半導(dǎo)體,具有許多不同尋常的特性和應(yīng)用。石墨烯納米帶是石墨烯的一部分,其對稱性和寬度決定了它們的電性能,引起不尋常的量子力學(xué)現(xiàn)象。近日, 在金屬表面上制備的石墨烯納米帶的合成和研究已經(jīng)取得了成功,可以通過掃描探針顯微鏡研究。然而,由于表面參與石墨烯納米帶的合成和穩(wěn)定, 將這些技術(shù)擴展到三個維度是不可能的。
盡管大多數(shù)早期和當(dāng)前對三維石墨烯熔體材料的研究主要集中在室溫條件,但考慮到其在艱難條件下應(yīng)用的前景,如防輻射、滅火劑及氣體過濾等,這些材料在高溫下的動力學(xué)和熱機性能也非常值得深入研究和探索。因此,在更廣的溫度變化范圍內(nèi)探究和理解這些石墨烯材料對于“結(jié)構(gòu)-性質(zhì)”關(guān)系的延伸至關(guān)重要。
目前,市場上生產(chǎn)的是二維石墨烯材料。其合成成本高、工藝復(fù)雜、污染大,且通常受德華力或懸鍵作用的影響,制成粉末樣品后,容易堆積或團聚成石墨片,失去原有石墨烯材料的許多優(yōu)良特性。
三維石墨烯管可以快速有效的抓住有害有機物,黑色二氧化鈦作為光催化劑,二者結(jié)合從而快速地將有毒有機物降解為二氧化碳和水。
普通的石墨烯是二維的,類似于紙張平鋪,而研制的三維石墨烯管猶如立體蜂巢,比表面積和中空體積增加,對有毒有機物的抓取量大大增加。
目前三維石墨烯基材料面臨的較大挑戰(zhàn)主要有兩點:一是對三維石墨烯材料孔徑的準(zhǔn)確調(diào)控。眾所周知,均一的孔結(jié)構(gòu)不僅可以提高催化反應(yīng)的活性,而且可以產(chǎn)生獨特的光學(xué)性質(zhì)。其次是在不增加成本的情況下如何大規(guī)模生產(chǎn)少層甚至單層結(jié)構(gòu)石墨烯組裝而成的三維石墨烯基材料。氣相沉積方法雖然可以合成層數(shù)較少的三維石墨烯材料,但是其不僅耗費高而且合成過程中孔徑不易調(diào)控。
由于石墨烯膜被淹沒在水中時會變得膨脹起來,它不能過濾掉那些較微小的普通鹽離子。為此,找到一個通過物理方式來控制薄膜在水中膨脹程度的方法。該方法使它們比普通鹽離子的孔徑更小,從而過濾掉不想要的鹽、顆粒和分子。與此同時,這種薄膜仍然允許水流十分順利地通過。
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