化学修饰石墨烯的自组装

石墨烯是具有单原子厚度的二维碳纳米材料，具有优异的电学、力学、光学和热学性能，在光电子器件、纳米与生物技术、催化和复合功能材料等领域有着广泛的应用。石墨烯从结构上可以看成是二维共轭大分子，但不溶解、不熔化，不能直接形成稳定分散的溶液。本项目将用化学修饰克服这一缺陷，并以化学修饰石墨烯片作为一种新型二维组装基元，系统研究其在溶液和界面上的自组装行为，建立或发展复合组装体系，发现新的自组装现象和新组装结构，弄清自组装的基本原理，总结石墨烯片自组装的客观规律和特色。揭示二维石墨烯片与零维或一维组装基元的异同点。通过该项目将能基本弄清石墨烯的分子行为与自组装特性，丰富石墨烯自组装体系，获得关于石墨烯自组装的新知识，制备出系列具有优异光电功能或高催化活性的石墨烯基新材料，为研制新型能源或传感器件提供材料基础与技术支撑。

化学修饰石墨烯从结构上可看成是二维共轭双亲性大分子，从而是独特的自组装基元。 本项目系统研究了化学修饰石墨烯的大分子性质及其自组装行为。建立了各种石墨烯可控组装技术，包括电化学，化学和水热还原诱导组装技术。建立了选择沉淀技术对石墨烯片尺寸进行了有效分离，并利用LB技术进行了石墨烯单层或多层组装。 成功利用自组装技术之辈了石墨烯水凝胶及其复合凝胶，石墨烯多孔电极，并将其用于制备高性能超级电容器。利用化学选择氧化技术制备了水溶性多孔石墨烯片，并将其组装成透明导电薄膜。 纳米孔的存在有效地提高了石墨烯的透光性和催化活性能。利用化学修饰石墨烯薄膜制备了各种生物及气体传感器。 共发表和接受标注资助的SCI论文39篇，论文已经被引用1000篇次以上， 获得2013年教育部高校优秀科技成果一等奖1项。