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基础研究 | 我区石墨烯基础研究领域取得新研究成果

基础研究 | 我区石墨烯基础研究领域取得新研究成果基础研究 | 我区石墨烯基础研究领域取得新研究成果

近日,内蒙古农业大学副教授郭泽宇在纳米材料国际知名期刊《碳》(Carbon)发表基于纳米纤维模板法制备中空石墨烯微管及在场发射中的潜在应用(Hollow‘graphene’microtubes using a polyacrylonitrile nanofiber template and their potential applications of field emission”)的最新成果。该成果通过制备石墨烯微管的工艺为规模化生产直径可调的石墨烯微管提供了可能性,在实验室实现了将二维的石墨烯通过简单的方法转变为一维的管状结构,这种直径可调的石墨烯微管在生物医学、药物载体、农业化肥、生物质光合作用等方面都具有潜在的应用。

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二维的石墨烯纳米片转变为一维的石墨烯纳米管过程示意图

该项目得到了国家自然科学基金、内蒙古自然科学基金、内蒙古科技计划(关键技术攻关)项目、内蒙古青年科技英才支持计划——科技领军人才项目、内蒙古高等学校科学研究项目、内蒙古农业大学高层次引进人才科研启动项目的大力支持。

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(a)碳纤维和氧化石墨烯共存状态;(b)—(f)石墨烯纳米管的扫描电镜微观图;(g)和(j)为石墨烯纳米管的透射电镜微观图;(h)和(k)为TEM高分辨图像显示的石墨烯层数和石墨条纹;(I)和(m)分别为石墨烯纳米管的拉曼(Raman)光谱和X射线光电子(XPS)能谱。

该科研团队研发了一种将石墨烯纳米片连接起来形成石墨烯空心微管(GHMs)的简易化制备过程,通过改变反应条件,可在100-500纳米范围内调节管径。科研团队研究发现,在氨气气氛下对氧化石墨烯(G-O)/PAN碳纤维进行退火时,石墨烯纳米片边缘的N原子可以取代C原子,石墨烯片可以无缝连接。G-O/碳纳米纤维框架作为约束模板,石墨烯薄片围绕其弯曲形成管状结构。该研究成果在器件的场发射方面具有可观的应用前景,其场发射特性为:低的导通电压0.18 V/μm (J=10 μA/cm²)、低的阈值场0.35 V/μm (at J=10 mA/cm²)和高的场发射稳定性。

原文链接:

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0008622320305510

(基础研究处 内蒙古农业大学科技处)

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