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来自 生命科学 2020-03-17 04:54 的文章
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“石墨烯-TiO2(B)纳米管复合材料及其制备方法”获发明专利【js金沙国际】

js金沙国际,胡舒贺在讲述他的实验过程

近日,由中科院新疆理化技术研究所科研人员完成的石墨烯-TiO2(B)纳米管复合材料及其制备方法获得国家发明专利授权。

有一种材料叫石墨烯,它导电快、无毒、环保,能更好地处理有机染料废水。近日,在第28届全国青少年科技创新大赛上,吉大附中高三年级胡舒贺用人工合成的方法制备出了石墨烯包覆纳米TiO2复合材料,获金牌,这是我省科技创新大赛个人最好成绩。

石墨烯是一种二维结构的单原子厚度的碳原子层,由于超薄的厚度,很大的比表面积,极高的电导率等,使其在电子技术、能量储存等领域得到广泛的应用。石墨烯作为一种新型锂离子电池电极材料,已有研究证明相对于石墨来说,石墨烯具有较好的电化学性能,不仅充放电容量较高,可达 500mAh/g(理论容量:-700mAh/g),而且循环稳定性好。将TiO2与石墨烯复合到一起,其综合性能有所提高,而更接近应用领域。

昨日,记者在吉大附中看到了这个17岁的大男孩,他手中拿着经过百余次实验提取出的3克黑色粉末石墨烯。在此之前,英国物理学家安德烈曾用分离石墨的方法获取过石墨烯,并因此获得2010年物理诺贝尔奖。

新疆理化所科研人员发明了一种石墨烯-TiO2纳米管复合材料及其制备方法,该复合材料产物结构均为TiO2结构,形貌为石墨烯层上负载的TiO2纳米管,其中管径约为5~10nm,管长约为0.5-2m,是将钛盐加入到氧化石墨烯乙醇分散液中,采用溶胶凝胶法合成氧化石墨烯-TiO2复合凝胶,以NaOH作为溶剂,利用石墨烯和TiO2较好的电化学性能,将二者复合,提高Li+嵌/脱比容量性能和循环性能。该发明涉及的纳米材料制备方法具有成本低廉、环境友好、重复性好等优点。通过该方法获得的复合材料可应用于制备锂离子电池的负极材料。

少年无意间合成石墨烯

说起为什么对石墨烯感兴趣,起初胡舒贺是想为解决有机染料废水污染的问题找到一些思路。他在很多新闻事件中发现,有机染料废水已经成为世界性的重大问题,对其治理刻不容缓。现在纳米TiO2材料是一种很好的处理有机染料废水的新材料,但受到导电性限制。为了提高它的光催化效率,有人用贵金属修饰纳米TiO2,但是贵金属价格高,还需要添加有毒的辅助材料,不环保。所以,我就想利用导电性良好的石墨替代贵金属,提高TiO2的光催化活性。

在采用了水热合成与高温煅烧两种方法相结合的方式制备了新型材料之后,胡舒贺通过材料形貌、导电性、组分、结构、碳含量等表征进行理论估算,最后发现自己无意之中竟制备出了单层石墨,即石墨烯结构。

胡舒贺的这项研究课题还受到了英特尔公司中国执行总裁戈峻的关注,并获得了英特尔英才奖,胡舒贺也因此直接入选国际科学大赛国家冬令营集训队。

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