吉林推荐2016年国家科学技术奖公示内容-长春应化所.pdf

吉林省推荐2016年度国家科学技术奖公示内容 项目名称：功能化石墨烯的制备、性能调控及应用基础研究 推荐奖种：自然科学奖 推荐单位：吉林省 推荐单位意见： 该项目研究从石墨烯片层、石墨烯薄膜、石墨烯/金属或半导体杂化材料的 制备出发，将石墨烯的应用扩展到电分析化学领域，包括常规分析和生物检测， 揭示了石墨烯及其杂化材料的电化学行为及界面反应机理。该项目已在Chem. Soc. Rev., Adv. Mater., ACS Nano等国内外核心刊物发表科研论文104篇， 授权国家发明专利5项，被SCI引用8000余次，已培养博士研究生12名、硕士 研究生4名。研究涉及石墨烯的制备、修饰、复合和电化学传感应用，以及石墨 烯的电催化机理的研究和探索。该研究工作具有的科学价值，为国际国内同行在 此领域的研究提供了一定的借鉴和指导，受到广泛关注和积极评价。 对照国家自然科学奖授奖条件，经评审，建议推荐该项目为2016年度国家 自然科学二等奖。 项目简介： 本项目属于分析化学领域。新型二维纳米材料石墨烯（2010 年诺贝尔物理 学奖），由于其优异的物理、化学性能，引起科技界新一轮“碳”纳米材料研究 热潮。2015 年石墨烯被列入十三五新材料规划，工信部、发改委、科技部三部 委同时印发关于石墨烯产业创新发展的若干意见（【2015 】435 号）。《意见》要 求，推进石墨烯产业发展关键技术创新。材料的制备是研究其性能和探索其应用 的前提和基础。目前发展的石墨烯制备方法在大规模生产和大尺寸石墨烯（≥ 2cm2 ）的可控制备上都存在尚未解决的难题，因而限制了其在电子器件方面的 广泛应用。该项目自2009 年起，从低成本、绿色、大尺度制备石墨烯片层、薄 膜和石墨烯杂化材料出发，探索了石墨烯及其杂化材料的化学结构特征和反应机 理并将其应用在传感分析、复合材料以及能源环境领域，并取得了许多创新成果： 1.发展了多种低成本、高效制备石墨烯纳米薄膜的新策略：国际上首次提出 了软界面自发生长法快速制备大尺寸石墨烯纳米薄膜并揭示了其界面自组装的 原理，该法制备的石墨烯纳米薄膜具有普适的基底转移特征和厚度可控性，膜材 料透光率十分接近石墨烯的理论值（可达96% ），该方法的潜在优势为石墨烯在 纳米器件领域的应用开辟了新途径；此外我们打破借助化学试剂还原制备纳米石 墨烯薄膜的传统，采用电化学还原策略发展了一种多基底、无试剂消耗、低成本 制备石墨烯纳米薄膜的新方法。 2.利用化学接枝以及物理/化学复合修饰方法对石墨烯材料进行化学衍生和 改性，设计合成了一系列官能团保护的石墨烯纳米材料，不仅提高了石墨烯材料 在多种介体中的分散性及稳定性，同时也将多种特殊的功能，如氧化还原特性、 光学特性、生物兼容性、光/ 电化学催化特性等，赋予到石墨烯材料体系中。 3.探索了石墨烯及其杂化材料在电极界面修饰、分析传感、复合材料以及能 源领域等方面的应用。传感分析应用主要包括：离子、气体、有机小分子和生物 相关分子的检测。复合材料主要包括：石墨烯透明导电薄膜、石墨烯改性的增韧 树脂、耐磨树脂等。能源材料包括：锂离子电池材料、燃料电池材料、超级电容 器材料以及光电化学材料。 前五年发表文章总计104 篇，SCI 他引总计8000 余次，20 篇核心论文SCI 他引5878 次，8 篇代表论文SCI 他引3191 次。其中电化学制备石墨烯导电薄膜 的工作受到国内外同行的一致采用，澳大利亚卧龙岗大学、法国史特拉斯堡大学、 日本东京工业大学等国内外多个研究组跟进我们的工作，被Chemical Review 评 为“绿色”制备石墨烯氧化薄膜的新方法。基于石墨烯的葡萄糖检测的论文被评 为2011 中国百篇最具影响力的论文，并与世界著名的罗氏公司研发技术部签署 长期合作协议。关于DNA 检测的论文入选Science Watch: What ’s Hot in Chemistry (Top ten list)，该工作被2014 年全球高被引科学家、美国华盛顿州立大学Yuehe Lin 教授，给出了高度评价。相关的两篇论文（代表作1 和2 ）在2009 年Anal. Chem. 发表的7972 篇论文中SCI 引用排名分别列第一、第二位。 客观评价： 20 4673 SCI 4652 本项目研究成果发表的 篇主要论文总他引 次，总