Graphene aerogel for photocatalysis-assist uranium elimination under visible light and air atmosphere

DOI：10.1016/j.cej.2020.126256

单位：清华大学

通讯作者：叶高阳

铀从可溶离子到不溶性纳米粒子的光催化辅助转变有利于铀的提取，但在空气气氛下很少实现。首次提出了石墨烯气凝胶（GA），用于在可见光照射和空气气氛下从水中光催化去除铀。开发了一种新颖的石墨烯气凝胶（GA）GA-200，用于在可见光和空气气氛下从水中光催化去除铀。通过控制还原度，GA-200保留了用于锚定铀的官能团的数目， GA从氧化石墨烯中还原，还原度可通过改变水热温度来控制。部分还原的GA仍为官能团，具有较高的光电流响应和较窄的带隙，这有利于光催化活性，并且具有高的光电流响应和窄的带隙，从而易于产生和转移电子/空穴。在可见光照射下，在N₂气氛中，除了UO₂以外，其他固体产物均为（UO₂）O₂·2H₂O。原位再生特性打破了GA催化剂上活性位编号的限制，并提高了脱除能力，形成了中性的（UO₂）O₂·2H₂O纳米颗粒，可以从GA-200的表面排出，从而原位再生活性位点，原位再生特性打破了GA催化剂上活性位编号的限制，并提高了脱除能力，具有1050 mg / g的高去除能力。对该机制进行了进一步研究。发现在空气中存在O₂时，铀酰本身的光化学性质起着产生H₂O₂的重要作用，并且形成了（UO₂）O₂·2H₂O而不是UO₂，这与无氧气氛不同。这项工作提出了一种新颖的催化剂制备设计概念，以及一种提高去除能力的有效策略。通过引入铀的光化学性质，也丰富了空气中的光催化机理，为光催化去除铀提供了有力的理论基础。

Hydroplastic foaming of graphene aerogels and artificially intelligent tactile sensors

单位：浙江大学

通讯作者：高超

由固体直接发泡是制造多孔材料的最有效方法。然而，理想的发泡不能制备纳米颗粒的气凝胶，因为其固体的可塑性被压倒性的界面相互作用所否定。发明了一种亲水性发泡方法，将氧化石墨烯（GO）固体直接转化为气凝胶块和微阵列，取代了普遍的冷冻方法。水插层可塑化氧化石墨烯固体，并能够直接发泡而不是灾难性的破碎。热塑性发泡（HPF）方法，不仅可以将连续的本体而且可以将大面积的微阵列中的GO固体直接转化为GA。 HPF可实现类似于工业热塑性聚合物海绵的GA的直接发泡。将水插入GO中间层空间可为气泡成核和生长提供可塑性。气泡的形成遵循经典的结晶规则，从而可以精确控制GA的细胞壁厚度（8至40 nm）和密度（5至20 mg/cm³）。稳定的气泡聚类可生成2D薄板的无缝基础连接，并使GA具有超强的机械稳定性，可抵抗高分子海绵等极端变形（例如撕裂和剪切）。直接发泡的GA同时执行高应变系数（GF）（〜2）和超宽应变范围（0至95％），具有超稳定性（可进行104个循环），胜过大多数应变传感器。通过将直接的HPF与油墨印刷相结合，我们制造了空间精确度约为100μm的大面积GA微阵列传感器。在深度学习框架中，灵活的GA阵列用作人工智能（AI）触觉传感器，可在识别材料种类和表面结构方面达到80％以上的准确度，远远超过了人类手指的平均能力（30％）。作为一种通用的方法，HPF替代了普遍的冷冻干燥方法，从而促进了石墨烯和其他纳米材料气凝胶的工业生产。机械强度的大大提高提高了气凝胶材料的实用价值，这些材料可广泛应用于先进的纳米复合材料，智能电子，热管理，吸收和分离。