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[专家学者] 北京大学化学与分子工程学院刘忠范

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发表于 2017-3-12 16:38:20 | 显示全部楼层 |阅读模式
刘忠范,男,汉族,北京大学化学与分子工程学院教授、中科院院士、发展中国家科学院院士,九三学社第十三届中央委员、院士工作委员会副主任。现任北京市石墨烯研究院院长、北京大学纳米科技中心主任、北京市低维碳材料工程中心主任等职。教育部学风建设委员会副主任和科学技术委员会委员,国家自然科学基金委员会第十四届专家评审组专家,中国化学会常务理事和纳米化学专业委员会主任,中国微米纳米技术学会常务理事。
《物理化学学报》主编,APL Materials、《科学通报》、《化学学报》副主编,Adv. Mater.,Small,Nano Res.,ChemNanoMat,Graphene Technology,NPG Asia Mater.,Natural Science Review,J. Photochem.Photobiol.C Phtotochem. Rev.等国际期刊编委或顾问编委。第十二届全国人大代表,北京市人民政府专家咨询委员会委员,第十三届全国政协常委。2018年1月,当选政协北京市第十三届委员会副主席。
刘忠范,中科院院士、教授

刘忠范

刘忠范

◆北京大学教授 (1993- )
◆杰青(1994)
◆长江特聘教授(1999-)
◆中国科学院院士 (2011)
◆中组部“万人计划”杰出人才(2013)
◆北京大学纳米化学研究中心主任
◆北京大学纳米科学与技术研究中心主任
◆北京市低维碳材料科学与工程技术研究中心主任
联系电话:010-62757157
电子邮箱:zfliu@pku.edu.cn
个人主页:

研究方向: 1) 纳米碳材料和二维原子晶体材料的CVD生长方法;2) 碳材料化学;3)新型纳米光电器件与可穿戴技术。

教育经历:
◆长春工业大学学士(1983)
◆横滨国立大学硕士(1987)
◆东京大学博士(1990)
◆东京大学和冈崎国立共同研究机构分子研究所博士后(1990-1993)

获得奖励和荣誉:
1997年获香港求是科技基金会杰出青年学者奖
2005年获中国分析测试协会科学技术一等奖
2007年获高等学校科学技术奖自然科学一等奖
2008年获国家自然科学二等奖
2012年获中国化学会—阿克苏诺贝尔化学奖
2012年获宝钢优秀教师特等奖
英国皇家化学会会士
英国物理学会会士

主要社会兼职:
第十二届全国人大代表
九三学社第十三届中央委员、院士工作委员会副主任
北京市人民政府专家咨询委员会委员
教育部科技委化学化工学部委员
教育部教学指导委员会材料物理与材料化学专业教学指导分委员会副主任委员
中国化学会常务理事、纳米化学专业委员会主任
物理化学学报主编
化学学报副主编
科学通报副主编
APL Materials副主编
Adv. Mater.、Small、Nano Res.、Natural Science Review、ChemNanoMat、NPG Asia Materials、J. Photochem.and Photobiol. C. Photochem. Rev.等国际期刊编委或顾问编委。

近期代表性论文:
1.       CH Zhang, SL Zhao, CH Jin, AL Koh, Y Zhou, WG Xu, QC Li, QH Xiong, HL Peng*, ZF Liu*, Direct growth of large-area graphene and boron nitride heterostructures by a co-segregation method, Nature Commun.,6(2015)6519.
2.       T Gao, XJ Song, HW Du, YF Nie, YB Chen, QQ Ji, JY Sun, YL Yang, YF Zhang*, ZF Liu*, Temperature-triggered chemical switching growth of in-plane and vertically stacked graphene-boron nitride heterostructures, Nature Commun., 6(2015)6835.
3.       LM Zhang, JW Yu, MM Yang, Q Xie, HL Peng*, ZF Liu*, Janus graphene from asymmetric two-dimensional chemistry, Nature Commun., 4(2013) 1443.
4.       W Yan, WY He, ZD Chu, MX Liu, L Meng, RF Dou, YF Zhang, ZF Liu, JC Nie, L He*, Strain and curvature induced evolution of electronic band structures in twisted graphene bilayer, Nature Commun., 4(2013) 2159.
5.       YB Chen, XL Guo, ZW Xu, Y Hu, HT Xu, S Wang, ZY Shen, YF Zhang, LM Peng, F Ding, ZF Liu and J Zhang*, Helicity-Dependent Single-Walled Carbon Nanotube Alignment on Graphite for Helical Angle and Handedness Recognition, Nature Commun.,4(2013)2205.
6.       HL Peng*, WH Dang, J Cao, YL Chen, D Wu, WS Zheng, H Li, ZX Shen, ZF Liu, Topological insulator nanostructures for near-infrared transparent flexible electrodes, Nature Chemistry4(2012)281.
7.       K Yan, D Wu, HL Peng*, L Jin, Q Fu, XH Bao, ZF Liu*, Modulation-doped growth of mosaic graphene with single-crystalline p-n junctions for efficient photocurrent generation, Nature Commun., 3(2012)1280.
8.       BY Dai, L Fu, ZY Zou, M Wang, HT Xu, S Wang, ZF Liu*,Rational design of a binary metal alloy for chemical vapour deposition growth of uniform single-layer graphene, Nature Commum.,2(2011)522.
9.       YG Yao, QW Li, J Zhang*, R Liu, LY Jiao, YT Zhu*, ZF Liu*, Temperature-mediated growth of single-walled carbon-nanotube intramolecular junctions, Nature Materials 6(4)(2007)283.
10.   ZF Liu, K Hashimoto, A Fujishima*, Photoelectrochemical information storage using an azobenzene derivative, Nature347(1990)658.
11.   K Yan, L Fu, HL Peng, ZF Liu*, Designed CVD Growth of Graphene via Process Engineering, Acc. Chem. Res., 10(2013) 2263.
12.  L Liao, HL Peng*, ZF Liu*, Chemistry makes graphene beyond grapheme, J. Am. Chem. Soc.136(2014)12194.
13.   JY Sun, T Gao, XJ Song, YF Zhao, YW Lin, HC Wang, DL Ma, YB Chen, WF Xiang, J Wang, YF Zhang*, ZF Liu*, Direct Growth of High-Quality Graphene on High-k Dielectric SrTiO3 Substrates, J. Am. Chem. Soc., 136(2014)6574.
14.   D Wu, K Yan, Y Zhou, H Wang, L Lin, HL Peng*, ZF Liu*, Plasmon-Enhanced Photothermoelectric Conversion in Chemical Vapor Deposited Graphene p-n Junctions, J. Am. Chem. Soc., 135 (2013) 10926.
15.   M Lin, D Wu, Y Zhou, W Huang, W Jiang, WS Zheng, SL Zhao, CH Jin, YF Guo, HL Peng*, ZF Liu*, Controlled Growth of Atomically Thin In2Se3 Flakes by van der Waals Epitaxy, J. Am. Chem. Soc., 135(2013)13274.
16.   H Li, J Cao, WS Zheng, YL Chen, D Wu, WH Dang, K Wang, HL Peng*, ZF Liu*, Controlled Synthesis of Topological Insulator Nanoplate Arrays on Mica, J. Am. Chem. Soc., 134(2012)6132.
17.   LM Zhang, S Diao, YF Nie, K Yan, N Liu, BY Dai, Q Xie, A Reina, J Kong, ZF Liu*, Photocatalytic patterning and modification of graphene, J Am. Chem. Soc. 133(008)(2011) 2706.
18.   ZH Pan, N Liu, L Fu, ZF Liu*, Wrinkle engineering: a new approach to massive graphene nanoribbon arrays, J Am. Chem. Soc.133(2011)17578.
19.   KK Bai, Y Zhou, H Zheng, L Meng, HL Peng*, ZF Liu*, JC Nie, L He*, Creating One-Dimensional Nanoscale Periodic Ripples in a Continuous Mosaic Graphene Monolayer, Phys. Rev. Lett., 113(2014)086102.
20.   W Yan, MX Liu, RF Dou, L Meng, L Feng, ZD Chu, YF Zhang*, ZF Liu, JC Nie, and L He*, Angle-Dependent van Hove Singularities in a Slightly Twisted Graphene Bilayer, Phys. Rev. Lett.109(2012)126801.



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发表于 2018-3-14 16:44:12 | 显示全部楼层
红星新闻:近年您一直从事石墨烯领域的研究,目前来说国内的石墨烯研究进展到哪一步了?和国外相比处于什么样的水平?

  刘忠范:我一直从事石墨烯研究,有十年多的经历。我可以先举一组最新统计的数据,在石墨烯领域,中国学者发表的文章已经接近六万篇,第二名是美国,有两万多篇,从发表文章数量上已经遥遥领先。申请和石墨烯相关的专利,中国现在已经占到69.6%,一多半的石墨烯专利都是中国人申请的,也是遥遥领先。所以,我一般愿意讲中国的石墨烯无论从基础研究还是产业化应用,应该都是走在世界前列的。

  红星新闻:这个行业有标准吗?

  刘忠范:暂时还在制定之中。几层算石墨烯,现在也没有明确的说法。严格意义上讲只有一层叫石墨烯,但是现在一般放宽说十层以内差不多就是。国际上也没有一个明确的标准,而且学术标准和产业标准不会完全一样,产业标准不可能按一层去做,这样的话谁都做不了,肯定要放宽。

  只关注现在 会失去石墨烯产业的未来

  红星新闻:这两年石墨烯概念很火,您怎样看这种现象?

  刘忠范:可以这么讲,中国肯定是最火的。石墨烯的研发门槛其实很高,很多人误认为投一点钱就可以做石墨烯企业,其实不是这个样子。

  我认为,石墨烯产业的未来,究竟哪一些东西能存活下来现在还是未知数,有些人现在拿一些简单的概念性产品说事赚钱,我认为这个太短视。我觉得至少在近期、中期和长期都应该布局,否则我们只关注现在,会失去石墨烯产业的未来。

  红星新闻:您认为石墨烯未来应用的最大场景在哪里?

  刘忠范:不好说。因为石墨烯技术研发还处于初级阶段,很难看清楚,现在许多都是概念性的东西。

  石墨烯首先是一种新材料,这种材料的性质的确特殊,有多个之最。理论上讲是导电性最好的材料,也是导热性最好的材料,也是最薄最轻的材料,它的强度是钢的一百倍以上,所以这种集众多优点于一身的材料来说,它的用途是方方面面的。从导电性讲,有潜力替代ITO(导电玻璃),来做触摸屏。从导热性这个角度讲,它可以作为导热膜,比如手机的散热膜,因为它又是轻质高强的材料,所以说还可能在航空航天领域作为结构材料去考虑。

  企业进入石墨烯行业 要有足够风险意识

  红星新闻:您说的这种大规模“石墨烯淘金热”的现象是何时开始的?

  刘忠范:应该说五年前,2013年左右开始的。最近这三年愈演愈烈,目前全国有超过四千家企业号称做石墨烯相关产品。

  中国现在石墨烯的产量,粉体的产能每年超过三千吨,薄膜超过了二三百万平方米。可是市场上对这些东西暂时没有那么大的需求,那么可以想像,这么大的产能,这么大产量结果是什么?大家会竞争、降价。现阶段还是一个低水平、同质化竞争,带来的结果可想而知。

  红星新闻:企业想进入石墨烯行业需要具备什么样的条件?

  刘忠范:我觉得最重要的是要有足够的风险意识,一定要想到这个东西不是那么简单可以做出来的,要有耐心,有一个长期的思想准备。风险估计不足的结果,就是半途而废,劳民伤财。石墨烯跟石墨只有一字之差,有很多人打着石墨烯旗号,其实搞不懂是石墨还是石墨烯。

  红星新闻:石墨烯产业发展之路如何才能走得更稳健、更长远?

  刘忠范:首先我觉得大家期待不要太高,尤其是不要太着急。其次,做好真正的“政产学研”结合。

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发表于 2018-3-20 09:57:31 | 显示全部楼层
北京大学刘忠范教授当选第十三届全国政协常委
刘忠范,男,汉族,北京大学化学与分子工程学院教授、中科院院士、发展中国家科学院院士,九三学社第十三届中央委员、院士工作委员会副主任。
现任北京市石墨烯研究院院长、北京大学纳米科技中心主任、北京市低维碳材料工程中心主任等职。教育部学风建设委员会副主任和科学技术委员会委员,国家自然科学基金委员会第十四届专家评审组专家,中国化学会常务理事和纳米化学专业委员会主任,中国微米纳米技术学会常务理事。
《物理化学学报》主编,APL Materials、《科学通报》、《化学学报》副主编,Adv. Mater.,Small,Nano Res.,ChemNanoMat,Graphene Technology,NPG Asia Mater.,Natural Science Review,J. Photochem.Photobiol.C Phtotochem. Rev.等国际期刊编委或顾问编委。
第十二届全国人大代表,北京市人民政府专家咨询委员会委员,第十三届全国政协常委。2018年1月,当选政协北京市第十三届委员会副主席。

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发表于 2018-5-5 15:54:22 | 显示全部楼层
北大刘忠范彭海琳团队:新技术可生长无褶皱的石墨烯!

理论上,原始石墨烯材料具有最高的电学、热学和机械性能,可用于制造快速、节能的电子和光学器件。但是在实践中,生长大量适用于高性能电子器件的单晶超平滑石墨烯是非常困难的。现有的CVD技术在石墨烯生长期间会形成很多褶皱,这会大大降低石墨烯材料的导热性和导电性,从而削弱了石墨烯电子器件的性能。

无褶皱的石墨烯

无褶皱的石墨烯
  近日消息,北京大学纳米化学中心刘忠范彭海琳团队通研究出一种新的技术,通过精心设计的基板,可以生长出高质量的石墨烯,而不会产生常规生长过程中经常形成的麻烦的褶皱。该技术生长出的超平滑的石墨烯材料与通过常规方法生长的有褶皱的石墨烯相比电学性质大大改善。相关成果发表在了《ACS Nano 》杂志上。(ACSNano2017,DOI:10.1021/ acsnano.7b06196)。

  现有的CVD技术一般使用铜箔作为生长基底以形成大的超薄石墨烯片。然而,北京大学纳米化学家彭海林及其同事猜测,石墨烯和铜生长基底之间的材料特性不匹配可能引起石墨烯褶皱的原因。石墨烯和铜(100)(通常用于生长它的铜的结晶形式)在给定的温度下以不同的速率膨胀,导致机械应变并引起起皱。所以,彭和他的同事们搜索了晶体结构更好的铜基板。他们现在报告说,生长在Cu(111)薄膜上的石墨烯非常光滑。更重要的是,它的电子迁移率是电流在材料中移动的一个衡量标准,可达11,000cm2V-1s-1。这是使用实际方法大面积生长的石墨烯达到的最高水平。该团队使用10厘米的蓝宝石晶片作为支撑,能够生长具有适当晶体结构的Cu(111)薄膜。石墨烯被转移后,铜-蓝宝石晶圆可以重新使用。彭说,这种方法可以与半导体行业使用的技术相兼容。下一步是制造。 他说:“我们正努力实现这种无皱的单晶石墨烯的大规模生产。

文章信息:
Wrinkle-Free Single-Crystal Graphene Wafer Grown on Strain-Engineered SubstratesACS Nano, 2017, 11 (12), pp 12337–12345
DOI: 10.1021/acsnano.7b06196

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发表于 2018-5-12 08:53:48 | 显示全部楼层
本帖最后由 zhongbei 于 2018-5-12 08:56 编辑

2018年4月初,研究人员根据全球科学家在Google学术搜索引文数据库中的数据,对h-指数大于100的2610名科学家进行排名,而近日,团队又仅针对纳米科学与纳米技术对1808位相关(已公开谷歌学术信息)的科学家的h-指数(≥20)进行排名。


本次纳米领域的排名中,刘忠范院士居世界46位.h-指数84,被引频次23652。


刘忠范主要从事低维材料与纳米器件、分子自组装以及电化学研究。其发展了纳米碳材料的化学气相沉积生长方法学,建立了精确调控碳纳米管、石墨烯等碳材料结构的系列生长方法,发明了碳基催化剂、二元合金催化剂等新型生长催化剂,提出了新的碳纳米管“气-固”生长模型;将有机小分子的自组装概念拓展到准一维碳纳米管领域,建立了多种化学自组装方法,并开拓了自组装膜电化学和基于扫描探针显微技术的针尖化学研究方法。
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发表于 2018-5-12 09:06:04 | 显示全部楼层

Chemical Society Reviews:化学气相沉积法制备二维六方氮化硼的最新进展



六方氮化硼的研究进程

六方氮化硼的研究进程

六方氮化硼的研究进程

近年来,在基础研究和实际应用中,二维六方氮化硼(h-BN)材料取得了重大进展。然而,可控制和可扩展的二维六方氮化硼材料制备一直是一个挑战。 最近,利用化学气相沉积(CVD)技术能够获得具有层数选择性和大面积均匀性的高质量六方氮化硼,这大大促进了2D材料的研究。近日,北京大学刘忠范院士和苏州大学孙靖宇、张力等人讨论了通过化学气相沉积在各种基材上的二维六方氮化硼的合成方面的最新研究成果,并且提出了遇到的挑战和未来的展望:1:有效控制生长BN的厚度均匀性仍然很困难;2:介电衬底上的直接生长会有所提高。

文献链接:Recent progress in the tailored growth of two-dimensional hexagonal boron nitride via chemical vapour deposition (Chem.Soc.Rev.,2018,DOI: 10.1039/C8CS00167G)


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发表于 2018-5-15 08:30:34 | 显示全部楼层
中科院院士刘忠范:石墨烯未来将在塑料五大领域大显身手
中科院院士刘忠范曾被问“石墨烯未来的发展可能是怎样的“时答道:我给石墨烯材料设计了三种可能未来,第二种未来类似于塑料。二十世纪初发明的塑料现在已经无处不在,极大地便利了人类的生活。这种可能性对于石墨烯材料来说,也不是梦想,它的潜在用途极其广阔,尽管成为现实需要付出艰苦的努力。
石墨烯本身具有优异的热、电、机械性能,添加到塑料中能全面提高塑料的性能,并赋予塑料新的功能。
石墨烯添加到塑料中后,能使塑料的热导率提高10倍以上。
石墨烯的机械强度是钢的100倍,可极大提高塑料的机械性能。
石墨烯表面改性后可附加不同的基团,做出智能材料。
“塑料行业可以充分利用石墨烯的功能特点,开发出特殊性能的功能塑料,扩大塑料的应用利用,使传统的五大通用树脂与五大工程塑料的性能进一步提升,达到通用塑料工程化、工程塑料高性能化的目标,并且使塑料的附加值进一步提高,给塑料行业带来新的利润增长点,推动传统塑料产业转型升级,促进新旧动能转换。”
对于石墨烯的产业化及研究方向,主要在防静电功能塑料、导热功能塑料、高强度塑料、高气体阻隔塑料、高离子选择透过塑料膜五个方面,石墨烯将大展身手。
防静电功能塑料
塑料本身是绝缘材料,表面电阻高达1013Ω以上,限制了其在防静电、导电等领域的大规模应用。石墨烯具有优异的导电性能,且长径比较大,填充到塑料基体中,可得到高电导率低逾渗浓度的塑料。
导热功能塑料
塑料的热导率很低,因此限制了其在导热领域的广泛应用。石墨烯-塑料之间的界面耦合作用及石墨烯本身的热导率决定了石墨烯改性塑料的导热性能。
石墨烯添加到塑料中后,能使塑料的热导率由0.1-0.5W/m·K,达到5-10W/m·K,提高10倍以上,使塑料可应用于LED灯的散热件、汽车散热件、电子电器散热壳体等领域,取代部分的金属铝等常用散热材料,推进器件的轻量化,扩展塑料的应用领域。
高强度塑料
石墨烯的机械强度是钢的100倍,可极大提高塑料的机械性能。普通的泡沫塑料EPS机械强度较低,限制了其部分应用领域。
石墨烯作为添加剂添加到EPS中,其机械强度提高2倍以上,目前已经有石墨烯在发泡塑料领域的应用,并且应用于包装、军工等领域。也有利用石墨烯的高强度特性,开发新型的石墨烯汽车,使用石墨烯复合塑料做为汽车的骨架及结构件,大幅降低汽车的重量,节省能源。
高气体阻隔塑料
石墨烯是二维片层结构材料,具有超大的比表面积,并且对气体分子具有优异的阻隔性,添加到塑料中以后,形成的网络结构给气体扩散提供了弯曲的通道,延长了气体扩散路径,可大幅度提高塑料的气体阻隔性。在塑料密封领域,添加石墨烯可开发出耐一定压力的塑料密封圈、密封件。
离子选择透过塑料膜
石墨烯表面改性后可附加不同的基团,通过特定基团的选择与排列,做出智能材料。如:可透过水但不可透过油的膜,可实现油水分离,应用于油污处理等领域。可透过水但不可透过金属离子的膜,应用于工业污水处理、海水淡化、盐化工等领域。

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Chem. Soc. Rev. :2D MXenes在能量转换和存储系统中的应用

过渡金属碳化物和氮化物(MXenes)是一类二维(2D)无机化合物,是由几个原子层的过渡金属碳化物,氮化物或碳氮化物组成的材料。Ti3C2是第一个2D层状MXene,于2011年被分离出来,这种材料是一种类似于石墨烯的层状材料,是从3D的体材料MAX相(Ti3AlC2)里面衍生出来的。从那时起,材料科学家根据各种过渡金属(如Ti,Mo,V,Cr及其与C和N的合金)的组合,确定或预测了> 200种不同MXenes的稳定相。因为这一发现,MXenes在可充电电池、超级电容器、光催化剂、电催化剂、透明导电膜、电磁干扰屏蔽和传感器、原油和重金属的吸附剂、柔性高强度复合材料等领域具有广阔的应用前景。其中,电化学储能和能量转换是解决能源短缺问题的清洁可再生能源战略的重要内容。因此,有必要更新MXenes电化学和能源应用的最新进展和里程碑。

原始单层MXene纳米片的结构

原始单层MXene纳米片的结构

近日,在北京大学刘忠范院士、德国莱布尼茨固体材料研究所Mark H. Rummeli教授、济南大学刘宏教授团队带领下,与山东大学、苏州大学和波兰科学院合作,全面总结了MXenes研究的最新进展。首先回顾MXenes的结构类型、形貌及其合成路线。然后,综述了MXenes的力学、电子、光学和电化学性质。然后焦点转向它们在能量储存和转换方面令人兴奋的潜力。储能应用包括可充电锂离子电池、锂硫电池和超级电容器中的电极。在能量转换方面,介绍了光催化燃料的生产,如裂解水产氢和二氧化碳还原。此外,还讨论了MXenes在光催化降解水中有机污染物(如染料废水)方面的潜力,以及它们作为合成氨(以氮气为原材料)催化剂的前景。最后总结了它们的应用潜力,为正在升起的新星MXenes材料提供了一个展望未来的机会和可能性。相关成果以题为“Applications of 2D MXenes in energy conversion and storage systems”发表在了Chem. Soc. Rev. 上。

本综述的目的是介绍与能量存储和转换有关的MXenes性能的基础知识。最初,它们的基本原理,如它们的结构、形貌和性质,以及他们丰富的表征手段。应用部分介绍了MXenes的最新进展,并更新了可充电电池和超级电容器的实验进展。MXenes的多功能性能在锂离子电池和钠离子电池中作为负极材料,在锂金属电池中作为钝化材料,以及作为锂硫电池中的硫固定剂,具有优异的性能。此外,超级电容器已被证明可通过MXenes电极的多孔形貌得到增强。除了用于离子吸附的双对称电极之外,还制造了其他类型的超级电容器。这些包括掺入用作赝电容器的过渡金属氧化物复合材料以及电化学电容器。还对有机污染物的光降解以及HER和OER的电催化剂进行了实验更新。MXenes的许多方面仍然未知,这包括家族成员的数量、最终理论的储锂容量以及其他能源相关应用。未来,理论预测将继续通过不同的元素组合扩展MXenes家族。

文献链接:Applications of 2D MXenes in energy conversion and storage systems(Chem. Soc. Rev. , 2018, DOI:10.1039/C8CS00324F)


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刘忠范AM:石墨烯在传统玻璃上直接CVD生长的方法和机制
催化金属表面上CVD被认为是获得大面积高质量石墨烯薄膜的最有效方法,但对于实际应用,从金属催化剂到目标基板的转移过程不可避免地严重降低石墨烯的质量。而石墨烯在玻璃上的直接生长可以避免繁琐的转移过程,并赋予传统玻璃显著的导电性和导热性。石墨烯和玻璃的这种组合产生了一种新型玻璃,即所谓的“超级石墨烯玻璃”。鉴于此,刘忠范院士团队总结了石墨烯在玻璃表面上的生长方法以及特定生长机制,开发的典型技术包括直接热CVD生长,熔融床CVD生长,金属催化剂辅助生长和等离子体增强生长。重点放在对应于玻璃基板不同性质的生长策略上,全面了解非金属玻璃基板上石墨烯的生长情况以及“超级石墨烯玻璃”生产的最新进展。

石墨烯在传统玻璃上直接CVD生长的方法和机制

石墨烯在传统玻璃上直接CVD生长的方法和机制

Chen Z, QiY, Chen X, et al. Direct CVD Growth of Graphene on Traditional Glass: Methodsand Mechanisms[J]. Advanced Materials, 2018.
DOI:10.1002/adma.201803639
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.201803639

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灵活组装中新兴的能量收集和存储集成系统提供了一种有前景的解决方案。然而,仍存在与主要集成电源的能量密度不足,总效率有限和输出电压低有关的严峻挑战。苏大刘忠范孙靖宇团队报道了一种柔性钙钛矿太阳能电池(PSC)驱动的可光再充电锂离子电容器(LIC),它将能量收集和存储与自供电可穿戴应变传感器集成。
这种灵活的PSC-LIC模块可以提供8.41%的总效率和3 V的高输出电压,放电电流密度为0.1 A g-1。即使在1 A g-1的高电流密度下,它仍然可以获得超过6%的总效率,优于目前最先进的光电充电电源。因此,自供电应变传感器可以在没有任何外部电源连接的情况下显示生理信号的精确和连续数据记录,从而实现一个智能系统内的能量收集,存储和利用的协同作用。这种多功能集成平台有望为实用的自供电可穿戴电子产品带来显着优势。



柔性钙钛矿太阳能电池

柔性钙钛矿太阳能电池


Li, C.; Cong, S.; Tian, Z.; Song, Y.; Yu, L.; Lu, C.; Shao, Y.;Li, J.; Zou, G.; Rümmeli, M. H.; Dou, S.; Sun, J.; Liu, Z. Flexibleperovskite solar cell-driven photo-rechargeable lithium-ion capacitor forself-powered wearable strain sensors. Nano Energy, 2019.
DOI: 10.1016/j.nanoen.2019.03.061
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2211285519302563

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发表于 2019-7-16 09:21:36 | 显示全部楼层
污染,在石墨烯表面是常见的,它对石墨烯的性能有影响,并严重阻碍石墨烯的应用。低成本的生产大面积的洁净石墨烯薄膜仍然是一个巨大的挑战。近日,北京大学刘忠范、彭海琳等多团队合作,报道了一种简便且可规模化的合成尺寸达米级超洁净石墨烯(平均清洁度为99%)的化学气相沉积法,该方法依赖于CO2的弱氧化能力来腐蚀掉固有污染,即无定形碳。值得注意的是,无定形碳的消除能够显著减少转移和制备步骤中的聚合物残留,并有望大大提高石墨烯的电学和光学性能。大面积超洁净石墨烯的快速合成将为石墨烯的基础研究和工业应用开辟道路。

石墨烯

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Jincan Zhang, Kaicheng Jia, Li Lin, Hailin Peng,* Zhongfan Liu*, et al.  Large‐area synthesis of super‐clean graphene via selective etching of amorphous carbon by carbon dioxide. Angew. Chem. Int. Ed., 2019
DOI: 10.1002/anie.201905672

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发表于 2019-8-14 09:10:24 | 显示全部楼层
光子晶体光纤(PCF)与各种功能材料的集成极大地扩展了光纤的应用范围。石墨烯(Gr)与PCF的结合允许电可调性,宽带光学响应和全光纤集成能力。然而,之前的报道仅限于微米级样品,远远落后于米级水平的实际应用要求。

北京大学刘忠范和刘开辉及其合作者展示了一种新的混合材料,采用化学气相沉积法生产的Gr-PCF,长度可达半米。Gr-PCF显示出强烈的光物质相互作用,衰减约为8 dB cm -1。此外,基于Gr-PCF的电光调制器在~2V的低栅极电压下表现出宽带响应(1,150-1,600 nm)和大调制深度(在1550 nm处为~20 dB cm-1)。该研究可以实现基于这种Gr-PCF的工业级石墨烯应用,并为二维材料-PCF提供有吸引力的平台。

光子晶体光纤

光子晶体光纤

Graphene photonic crystal fibrewith strong and tunable light–matter interaction, Nature Photonics (2019)https://www.nature.com/articles/s41566-019-0492-5
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发表于 2019-9-21 10:19:35 | 显示全部楼层

重庆大学王治永

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发表于 2019-10-9 17:06:28 | 显示全部楼层
在材料合成过程中产生的晶界会影响材料的固有特性及其在高端应用中的潜力。这种效应经常在使用化学气相沉积法生长的石墨烯薄膜中观察到,因此在过去十年中引起了人们对控制无晶界石墨烯单晶生长的强烈兴趣。增大石墨烯尺寸和减小石墨烯晶界密度的主要方法分为单种子法和多种子法,其中成核密度降低和成核取向对准是在成核阶段实现的。

单晶石墨烯薄膜

单晶石墨烯薄膜
近日,北京大学刘忠范,彭海琳等总结了这两种方法的代表性方法的详细合成策略、相应的机理和关键参数,目的是提供全面的知识并概述单晶石墨烯薄膜可控生长的最新状态。最后,讨论了合成大面积单晶石墨烯薄膜的机遇与挑战。

JincanZhang, Hailin Peng,* Zhongfan Liu*, et al. Atomic‐Precision Gold Clusters for NIR‐II Imaging. Adv. Mater. 2019,
DOI: 10.1002/adma.201903266
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.201903266

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