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石墨烯是材料科學(xué)領(lǐng)域的一顆迅速崛起的明星，開啟了二維材料的大門。作為納米光電子器件廣泛使用的理想電極材料，石墨烯除了具有優(yōu)異的彈性和剛度外，還具有最高的載流子遷移率(104-105 cm2 V-1 s-1)。然而，石墨烯作為一種典型的半金屬材料，它的零帶隙極大地限制了其在半導(dǎo)體工業(yè)的應(yīng)用。自石墨烯被發(fā)現(xiàn)以來，它的零帶隙一直是世界范圍內(nèi)最具挑戰(zhàn)性的難題之一。  多年來，人們一直致力于解決這一關(guān)鍵問題，最主要的打開石墨烯帶隙方法可以概括為下面兩種。第一種是通過摻雜、吸附、襯底相互作用、外加電場(chǎng)、應(yīng)變、建立二維異質(zhì)結(jié)等方法直接打開石墨烯的帶隙。不幸的是，在打開石墨烯帶隙的同時(shí)，保持其具有超高載流子遷移率的線性電子色散的多種嘗試，至今仍未成功。第二種方法是開辟新的路徑，尋找新的具有超高載流子遷移率（線性色散）的二維材料，如二硫化鉬、硅烯、鍺烯和磷烯等，它們構(gòu)成了新的二維材料家族。遺憾的是，迄今還沒有發(fā)現(xiàn)任何具有類似石墨烯線性電子色散和超高載流子遷移率的二維半導(dǎo)體。 北京大學(xué)物理學(xué)院史俊杰教授及其研究團(tuán)隊(duì)注意到：鈣鈦礦材料具有多樣的組成和結(jié)構(gòu)，如ABX3(具有三個(gè)不同原子位置的三維結(jié)構(gòu))、A'2[An-1BnX3n+1] (二維Ruddlesden-Popper型結(jié)構(gòu))、A'[An-1BnX3n+1] (二維Dion-Jacobson型結(jié)構(gòu))、A'2An-1BnX3n+3(二維111型結(jié)構(gòu))和AnBnX3n+2(二維110型結(jié)構(gòu))等，為材料設(shè)計(jì)提供了一個(gè)理想和龐大的平臺(tái)。此外，鈣鈦礦結(jié)構(gòu)中陽（陰）離子價(jià)態(tài)的劈裂和置換，陽（陰）離子的混合等，為組分工程提供了更多的可能性，從而極大地調(diào)節(jié)了所設(shè)計(jì)的鈣鈦礦材料的電子結(jié)構(gòu)（帶隙和電子色散）及物理、化學(xué)性質(zhì)，為尋找具有新奇性質(zhì)的材料開辟了一條新的道路。圖注：左圖為二維Ca3Sn2S7鈣鈦礦結(jié)構(gòu)示意圖，中圖為它的三維線性色散能帶圖（帶隙0.5 eV），右圖為它的光吸收系數(shù)，并與光伏明星材料MAPbI3及Si的光吸收系數(shù)作對(duì)比。 最近，他們?cè)诹蚧镡}鈦礦的研究中，意外發(fā)現(xiàn)了一種新奇的穩(wěn)定且環(huán)境友好的二維鈣鈦礦半導(dǎo)體Ca3Sn2S7材料，它具有類似石墨烯的線性Dirac錐電子色散，直接的本征準(zhǔn)粒子帶隙0.5 eV，超小載流子有效質(zhì)量0.04m0，室溫下載流子遷移率高達(dá)6.7×104 cm2V-1s-1，光吸收系數(shù)高達(dá)105 cm-1（超越鈣鈦礦光伏明星材料MAPbI3）, 從一個(gè)全新的角度實(shí)現(xiàn)了打開石墨烯帶隙的夢(mèng)想。該研究將會(huì)為二維鈣鈦礦材料的設(shè)計(jì)和研發(fā)提供新的思路，并進(jìn)一步促進(jìn)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

氧化鐵石墨烯復(fù)合材料目前涉及的電化學(xué)方面的應(yīng)用包括鋰離子電池、超級(jí)電容器和燃料電池。氧化鐵（包括Fe3O4，α-Fe2O3和γ-Fe2O3）是制作電化學(xué)器件非常有前途的材料，不僅具有成本低、無毒性、化學(xué)穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，還具有較高的理論電容量。但在實(shí)際使用時(shí)又因?yàn)樽陨韺?dǎo)電性的不足以及反應(yīng)的循環(huán)穩(wěn)定性差等問題受到了限制。石墨烯因其具有超高的比表面積，較高的導(dǎo)電性，優(yōu)異的化學(xué)和熱力學(xué)穩(wěn)定性，以及獨(dú)特的光、熱、機(jī)械性能，成為了非常合適作為制作電化學(xué)能源存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)化器件的材料。負(fù)載氧化鐵在石墨烯上，不僅能夠彌

本發(fā)明涉及一種可磁性分離回收的石墨烯復(fù)合二氧化鈦光催化劑及其制備方法。通過兩步水熱法合成，首先將石墨烯與磁性顆粒復(fù)合制備成磁性石墨烯，再與水熱法合成的二氧化鈦納米顆粒復(fù)合，制備出三元復(fù)合光催化劑，該催化劑由石墨烯、二氧化鈦、納米磁性顆粒三部分組成，磁性納米顆粒負(fù)載于石墨烯片層上形成磁性石墨烯，具有較大的比表面積，同時(shí)具有磁性；金紅石型二氧化鈦具有三維有序納米結(jié)構(gòu)，負(fù)載于磁性石墨烯片層上，形成磁性分離的石墨烯復(fù)合金紅石型二氧化鈦光催化劑，該催化劑具有大比表面積，納米顆粒具有磁性，可分離回收，具有高效催化性能。

超導(dǎo)體臨界磁場(chǎng)是指在外加磁場(chǎng)下超導(dǎo)態(tài)轉(zhuǎn)變成正常態(tài)所需的磁場(chǎng)強(qiáng)度。它是超導(dǎo)的基本性質(zhì)之一，也是決定超導(dǎo)體應(yīng)用的一項(xiàng)重要指標(biāo)。第一個(gè)被發(fā)現(xiàn)的超導(dǎo)體——水銀，它的臨界磁場(chǎng)僅有幾十毫特斯拉。近年來人們發(fā)現(xiàn)，某些厚度僅有幾個(gè)原子層的薄膜可以在幾十特斯拉的磁場(chǎng)下保持超導(dǎo)，這大大超出了人們的預(yù)料。為了解釋這個(gè)現(xiàn)象，人們提出了伊辛配對(duì)機(jī)制，認(rèn)為這是由于這一類特殊材料的晶格不具備中心反演對(duì)稱性，參與超導(dǎo)配對(duì)的電子具有了鎖定的自旋取向所致。在此框架下，人們通過在非中心對(duì)稱的材料中尋找，又發(fā)現(xiàn)了多個(gè)具有巨大臨界磁場(chǎng)的超導(dǎo)體。然而，也有人認(rèn)為這完全是材料維度效應(yīng)所導(dǎo)致的，挑戰(zhàn)了伊辛配對(duì)機(jī)制。同時(shí)，伊辛超導(dǎo)理論的一個(gè)重要預(yù)言——臨界磁場(chǎng)的低溫發(fā)散行為也一直未被實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。最近，清華大學(xué)物理系張定副教授和薛其坤教授領(lǐng)導(dǎo)的中德合作團(tuán)隊(duì)，打破了此前理論的限制，首次在具有高對(duì)稱性的材料——錫烯薄膜中觀測(cè)到了數(shù)倍于理論預(yù)期的臨界磁場(chǎng)，并清晰地觀測(cè)到了溫度逼近絕對(duì)零度時(shí)臨界磁場(chǎng)的發(fā)散行為，給出了伊辛超導(dǎo)非常強(qiáng)的證據(jù)。北京時(shí)間3月13日，相關(guān)研究成果以《錫烯薄膜中的第二類伊辛配對(duì)機(jī)制》（“Type-II Ising pairing in few-layer stanene”）為題在線發(fā)表于《科學(xué)》（Science）上。圖1. 實(shí)驗(yàn)測(cè)得的錫烯超導(dǎo)中奇異的上臨界磁場(chǎng)行為。顏色代表樣品的電阻（紫色區(qū)間為正常態(tài)，深藍(lán)色區(qū)間為超導(dǎo)）。圓圈標(biāo)出了不同溫度下的上臨界磁場(chǎng)。實(shí)線和虛線代表了不同的理論模型，其中紅色為本工作中提出的第二類伊辛配對(duì)機(jī)制。左下和右上的示意圖分別畫出了錫烯的原子結(jié)構(gòu)和能帶。薛其坤教授研究團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)期從事原子級(jí)可控的高質(zhì)量薄膜的制備和物性探索，在二維超導(dǎo)領(lǐng)域發(fā)現(xiàn)了單層鉛膜超導(dǎo)、單層鐵硒/鈦酸鍶界面高溫超導(dǎo)和雙原子層鎵膜超導(dǎo)的格里菲斯奇異性等。2018年，團(tuán)隊(duì)核心成員張定副教授等人首次發(fā)現(xiàn)灰錫薄膜—錫烯—具有超導(dǎo)電性（ 《自然-物理》Nature Physics, 14，344（2018）），隨后發(fā)現(xiàn)其面內(nèi)上臨界磁場(chǎng)超過了常規(guī)超導(dǎo)體的上限—泡利極限。為了進(jìn)一步深刻理解錫烯的二維超導(dǎo)特性，研究團(tuán)隊(duì)與德國(guó)馬普固態(tài)研究所的約瑟夫-福森（Joseph Falson)博士和尤根-斯密特（Jurgen Smet）教授合作，利用極低溫強(qiáng)磁場(chǎng)下原位旋轉(zhuǎn)測(cè)量技術(shù)，系統(tǒng)測(cè)量了不同厚度錫烯樣品在近乎整個(gè)超導(dǎo)溫度區(qū)間上臨界磁場(chǎng)的變化行為，發(fā)現(xiàn)上臨界磁場(chǎng)不僅超出泡利極限，而且在溫度逼近絕對(duì)零度時(shí)仍無飽和跡象，這是典型的伊辛超導(dǎo)行為。由于錫烯具有中心反演對(duì)稱性，這些行為不能用現(xiàn)有的伊辛超導(dǎo)理論解釋。為了理解這一令人困惑的現(xiàn)象，清華大學(xué)物理系徐勇副教授和北京師范大學(xué)劉海文研究員等開展了深入的理論研究。論文鏈接：https://science.sciencemag.org/content/early/2020/03/11/science.aax3873

我們通過對(duì)熱固性樹脂材料和其它一些助劑的篩選，配制了一種導(dǎo)電性能和耐水性良好，并可以在較低溫度下固化成膜的石墨導(dǎo)電膠，其性能達(dá)進(jìn)口產(chǎn)品的水平。已通過國(guó)防科工委的項(xiàng)目鑒定，達(dá)國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平。

簡(jiǎn)介：本發(fā)明公開一種超級(jí)電容器用相互連接且卷起的網(wǎng)狀石墨烯材料的制備方法，屬于新型炭材料技術(shù)領(lǐng)域。該方法是以蒽油為碳源，納米碳酸鈣為模板，氫氧化鉀為活化劑，加入N,N?二甲基甲酰胺使三者混合均勻后，置于管式爐中，在氬氣氣氛下加熱，直接制備得到目標(biāo)產(chǎn)物。本發(fā)明以廉價(jià)的碳酸鈣為模板，蒽油為碳源，制備的相互連接且卷起的超級(jí)電容器用網(wǎng)狀石墨烯電極材料具有容量高、可用能量密度大等優(yōu)點(diǎn)。該材料用作對(duì)稱型超級(jí)電容器電極材料，在BMIMPF6離子液體電解液中，0.05A/g電流密度下，其比容為256F/g，可用能量密度高達(dá)143Wh/kg，可以和鋰離子電池的能量密度相媲美。  

本發(fā)明提供一種基于石墨烯/介孔碳納米復(fù)合材料生物傳感器及其制備方法。本發(fā)明包括采用水熱合 成法制備石墨烯/介孔碳納米復(fù)合材料，將其作為吸附酶固載材料；采用生物傳感及電化學(xué)原理，通過將 絲網(wǎng)和噴墨印刷相結(jié)合的方法制作檢測(cè)試紙，絲網(wǎng)印刷用于印制導(dǎo)電線路，采用非接觸的噴涂方式將敏 感生物元件噴印到電極支持物上，其中噴涂材料的噴涂量和噴涂面積可以控制。納米復(fù)合載體材料是在 石墨烯片層的兩面生長(zhǎng)介孔碳，制成石墨烯/介孔碳復(fù)合材料，將其作為載體固載酶，與生

集成電路產(chǎn)業(yè)需要大量高端薄膜生長(zhǎng)設(shè)備，上個(gè)世紀(jì)80年代，MBE作為一種尖端技術(shù)，國(guó)外就對(duì)中國(guó)進(jìn)行了技術(shù)封鎖，禁運(yùn)中國(guó)。甚至在今天，MBE仍然屬于美國(guó)對(duì)中國(guó)出口的管制類產(chǎn)品，每一臺(tái)都要經(jīng)過復(fù)雜的審批過程。

中試階段/n透明導(dǎo)電薄膜是平臺(tái)式材料，是光電產(chǎn)業(yè)上游重要產(chǎn)品。柔性透明導(dǎo)電薄膜可以用于大尺寸柔性觸控，柔性顯示與照明、薄膜太陽能電池，可穿戴設(shè)備等戰(zhàn)略性新興柔性光電子產(chǎn)業(yè)，解決陶瓷基透明電極面臨主要成分的資源短缺和固有的脆性等不利因素，在相關(guān)領(lǐng)域取代ITO薄膜及金屬網(wǎng)格。本項(xiàng)目開發(fā)從材料到薄膜加工工藝的全鏈條技術(shù)，開發(fā)一系列面向不同光電器件需求的產(chǎn)品。目前，團(tuán)隊(duì)通過第三方機(jī)構(gòu)認(rèn)證的樣品透過率導(dǎo)電性耐彎折特性處于國(guó)際先進(jìn)水平。目前，正在進(jìn)行小試階段的研發(fā)工作，高純?cè)虾筒糠盅b備可國(guó)產(chǎn)化。

研究團(tuán)隊(duì)在薄膜研究方面，前期工作主要集中在:1)高性能透明導(dǎo)電薄膜 研發(fā)。所制備的液晶光學(xué)窗口元件實(shí)現(xiàn)可見區(qū)平均透過率大于 90%，明視覺反射 率分別為:8 度 0.24%，15 度 0.21%，30 度 0.27%;方塊電阻低于 13 歐姆，理論 電磁屏蔽能力優(yōu)于 24dB，經(jīng)用戶確認(rèn)，性能指標(biāo)處于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先，達(dá)到國(guó)際先進(jìn) 水平。填補(bǔ)了高性能透明導(dǎo)電薄膜研發(fā)的空白，打破了西方國(guó)家在該領(lǐng)域的技術(shù) 壟斷。該研究工作為透明導(dǎo)電薄膜關(guān)鍵元件在國(guó)防軍工產(chǎn)品的裝備應(yīng)用提供理論 依據(jù)和技術(shù)支撐。2)1064 帶通