Nano Res.│陕西理工大学于琦课题组：石墨烯绿色合成应用最近进展

背景介绍

绿色化学是指用化学方法降低反应过程中对人类环境有害的原料、催化剂、产物等的使用与产生，合成过程不使用有毒有害物质，从而在源头上消除污染。1998年，Anastas等提出了绿色化学应用前景：减少废物和有害物质的产生，满足安全、经济、环保的要求。近年来，石墨烯材料在绿色化学中的应用受到广泛重视。石墨烯是由sp²杂化的碳原子组成，在电学、光学、力学、热学及催化等领域具有优异的性能。现有的制备技术包括化学气相沉积、外延生长、电弧放电、热/化学还原等方法，其中化学还原法制备石墨烯具有广阔的应用前景，可进行大面积生长。但目前石墨烯的绿色高效工业化生产仍面临巨大挑战。例如，化学还原法制备石墨烯需添加强还原剂，通常是加入肼或其衍生物，反应产物会对环境产生一定的影响。因此，绿色、低成本、高效率的合成方式是促进石墨烯大规模应用的重要因素。

成果简介

陕西理工大学于琦等人系统地讨论了石墨烯在绿色化学的合成与应用。从传统理念到创新研究，对石墨烯的合成方法进行概述。与机械法和化学气相沉积法相比，还原法是目前较为常见的绿色合成方法，包括硼氢化物法、生物质法、植物提取物法等。本文关注了石墨烯在储能、催化、电化学、燃料等方面的应用与可持续发展，其独特应用为环境保护和可再生能源的发展提供了坚实的基础。同时，石墨烯作为一种潜在的绿色材料，在导电油墨、防腐涂料、冷却材料、锂电池和超级电容器等方面具有广泛的应用前景。然而，尽管石墨烯具有诸多优势，但在反应机理和实际应用中仍存在较多问题，如电子转移、杂质去除、缺陷及稳定性等。目前，基于其产业效益，更高效、环保、功能性强的石墨烯复活材料在实际应用中应引起足够重视。最后，文章进一步展望了石墨烯在细胞、超级电容器和生物医学等领域的应用前景。

石墨烯在绿色可持续发展中的应用

图文导读

图1 石墨烯在电容器、电极材料，催化和传感器中的性能与应用。

石墨烯具有诸多优异的性能，在化学、材料与物理等领域引起了广泛关注，特别是在电容器，电极材料，催化和传感器等方面具有广阔的应用前景。

课题组简介

于琦，副教授，本硕博毕业于吉林大学，获理学博士学位，2016-2017年在清华大学访问学习，2019年前往新加坡国立大学做访问学者，现任陕西省催化基础与应用重点实验室副主任，陕西理工大学石墨烯研究所所长，主要从事复合材料的实验与理论计算研究，在Chem. Rev.、Nano. Res.、Sci. China Mat.等学术期刊上发表SCI论文30余篇，先后主持国家自然科学青年基金1项、国际交流合作项目3项，国家自然科学基金重大研究计划培育项目子课题1项，撰写著作2部，授权国家发明专利8项，获汉中市自然科学优秀学术论文一等奖1项，汉中市自然科学一等奖1项、二等奖1项等。

文章信息

Qi Yu^*, Jianchao Jiang, Liyun Jiang, Qingqing Yang & Ning Yan. Advances in green synthesis and applications of graphene. Nano Research https://doi.org/10.1007/s12274-021-3336-9.