该项目属纳米复合材料领域。

该项目依托功能材料绿色制备与应用教育部重点实验室，在国家自然科学基金（5项）、教育部（4项）及湖北省科技厅（3项）的支持下，以石墨烯纳米复合材料为基础，围绕石墨烯在有机溶剂或聚合物基体中均匀分散等关键科学问题，针对石墨烯复合材料的可控制备及其在新能源关键电极材料和环境监测等领域应用开展研究，取得的主要科学发现和成果如下：

1.开发了一种石墨烯/聚合物基纳米复合材料新的制备技术，系统研究了石墨烯片与高分子主链（LDPE、PP、PS、PMMA等）的相互作用机理，解决了石墨烯在聚合物基体中的分散性和相容性等关键科学问题。

2.通过微波辅助方法对石墨烯进行共价功能化修饰，发明了一种提高石墨烯在有机溶剂中分散性的新方法，构建了一种灵敏、快速而简单的基于石墨烯的新型电化学传感器，探索出其在生物识别和环境监测等领域新的应用前景。

3.采用水相溶剂的方法在石墨烯纳米片上获得了单分散特种结构的纳米复合材料，实现了纳米复合材料结构的可控制备，揭示了金属、半导体纳米晶在石墨烯片的生长机制，系统分析了其优异光/电催化活性的原理。

4.合成制备了一系列具有优异阻隔性能的基于石墨烯的新型复合材料，揭示了石墨烯二维片层结构在聚合物基体中阻隔小分子渗透的机制，系统研究了其在食品保鲜、临床药品等高端包装材料的阻隔特性和应用前景。

项目构建了石墨烯纳米复合材料的结构与性能的关系，发展了4种类型石墨烯基纳米复合材料的合成新方法，提出了其在电化学传感器、高端阻隔材料、电催化及光催化等领域应用的新概念、新思路，解决了石墨烯在聚合物基体、有机溶剂中的分散性和相容性等关键技术问题，极大地推进了石墨烯纳米复合材料的基础研究与应用化进程。项目成果发表SCI论文150余篇，其中8篇代表性论文被Chem. Rev., Chem.Soc.Rev., Adv.Mater.等国际权威期刊引用总次数722次（他引678），篇均引用90次，单篇最高引用230（他引216）次，1篇ESI高被引论文，1篇论文被世界著名出版集团Elsevier授予Top 5 Cited Paper Award（Chemical Physics Letters，2009-2013）荣誉，获得授权国家发明专利4项。

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