获诺奖已11年，这个材料如今发展怎样？

先丰纳米 2022-11-09

2021年10月4日起，诺贝尔生理学或医学奖、物理学奖以及化学奖得主相继宣布。这些科学家的研究成果不仅扩展了人类的认知，也成为人类知识的重要财富。作为2010年的诺贝尔奖材料-石墨烯，虽然已经过去11年，但在2021年的各大顶刊上，石墨烯表现依旧亮眼。

Adv Energy Mater：多孔石墨烯基单原子催化剂

单原子催化剂（SACs）可以提高析氢反应（HER）和氧还原反应（ORR）的本征催化活性。然而，由于合成过程复杂和稳定性欠佳，SACs应用仍然存在巨大挑战。2021年9月15日，Adv Energy Mater期刊报道了一种通过激光辐照合成单原子催化剂的方法，并获得一种介孔氧化石墨烯（MGO）。
氮掺杂MGO (NMGO) 的表面悬空键从Co或Fe金属泡沫中提取金属原子，并通过适当的合成方法将它们转化为SAC。值得注意的是，Co-NMGO电催化剂仅需146mV的过电位即可获得10mAcm⁻²的电流密度。同样，Fe-NMGO电催化剂在酸性溶液中用于ORR的起始电压为0.79V。理论（DFT）计算表明，Co-NMGO在−0.1V时的最佳HER反应自由能为−0.17eV，在用于ORR时，Fe-NMGO的极限电位小于Co-NMGO。这项工作为合成SACs及其机理的理解开辟了一条新的途径。

文献链接DOI: 10.1002/aenm.202101619

Adv Energy Mater：3D多孔石墨烯用于高负荷锂硫电池

锂硫（Li–S）电池作为下一代高密度储能装置已引起了广泛的关注。近日，Adv Energy Mater期刊报道了一种用于高质量锂硫电池的三维多孔石墨烯/聚丙烯腈硫（3DHG/PS）复合阴极，用于解决锂硫电池中可溶性多硫化物的严重穿梭效应。
该项工作中制备的石墨烯框架具有3D多孔独特结构，确保了厚电极内的快速电子和离子传输，因而提供了足够的空间来缓解电极的体积膨胀。此外，原位拉曼光谱结果表明，3DHG/PS复合阴极内的共价硫从根本上避免了可溶多硫化锂的形成，有效地降低了不期望的穿梭效应。凭借这些优势，3DHG/PS阴极在连续1500次循环后，每循环显示出0.012%的超低容量衰减率、15.2mgcm⁻²的高质量负载下的高比容量和优异的速率性能，这项工作将促进3D多孔石墨烯在高负荷电化学能量存储设备中的应用，并促使Li-S电池向实际应用的方向发展。

文献链接DOI: 10.1002/aenm.202100448

J Hazard Mater：磁性氧化石墨烯高效回收重稀土元素

使用各种磁性材料用于水处理时，对磁性材料表面耐酸碱腐蚀能力进行调控可以大大延长其使用寿命。2021年9月29日，J Hazard Mater报道了一种使用磁性氧化石墨烯高效回收稀土元素的工作。
研究人员将氧化石墨烯和磁性Fe₃O₄通过氨基接枝反应制备出磁性氧化石墨烯复合材料，所制备的磁性氧化石墨烯复合材料在酸和碱溶液中具有长期稳定性，在去除水中代表性稀土元素Ho（III）方面表现出优异的性能，吸附容量可达到72.1mg Ho(III)/g ，超过了先前报道的大多数磁性材料的吸附容量。此外，即使经过 18 次吸附-解吸循环，磁性复合材料的依然保持结构完整性和稳定物理化学性质。研究还发现，该吸附剂对其他重稀土元素（如 Er(III)、Eu(III)、Lu(III)、Tm(III)、Y(III) 和 Yb(III)）也表现出优异的吸附性能。

文献链接DOI: 10.1016/j.jhazmat.2021.127370

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