近期，國(guó)際知名綜述刊物《Chem. Soc. Rev.》在線報(bào)道了我?；瘜W(xué)學(xué)院張金龍教授與邢明陽(yáng)副教授研究團(tuán)隊(duì)題為“Recent advances in three-dimensional graphene based materials for catalysis applications”的綜述論文（原文鏈接：http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2018/cs/c7cs00904f#!divAbstract）。
石墨烯基材料因其高導(dǎo)電性、較大的比表面積、優(yōu)異的導(dǎo)熱性和突出的機(jī)械性能，因此在催化領(lǐng)域有著良好的應(yīng)用前景。然而，由于石墨烯片層之間存在的強(qiáng)吸引力，導(dǎo)致石墨烯在催化反應(yīng)過程中極易團(tuán)聚從而失去了原有高比表面積等特性，因此降低了催化性能。從納米尺度上構(gòu)造具有三維蜂窩狀骨架結(jié)構(gòu)的石墨烯基材料，可以有效地抑制石墨烯片層團(tuán)聚，從而保證了催化反應(yīng)的高效進(jìn)行。
近年來，華東理工大學(xué)張金龍教授和邢明陽(yáng)副教授團(tuán)隊(duì)在三維石墨烯基復(fù)合材料的制備及其在能源與環(huán)境領(lǐng)域的應(yīng)用研究方面取得了一系列的研究進(jìn)展。比如，他們采用葡萄糖等多羥基化合物為連接劑，成功制備了TiO2高分散負(fù)載三維石墨烯氣溶膠（J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 5852；ESI高被引論文，0.1%熱點(diǎn)論文）。該石墨烯氣溶膠具有大孔-介孔多級(jí)孔道結(jié)構(gòu)，以及超輕的密度，其特殊的結(jié)構(gòu)非常有利于電子的傳輸和鋰離子的穿插與儲(chǔ)存，使其在光催化領(lǐng)域和鋰離子電池領(lǐng)域表現(xiàn)出很大的應(yīng)用前景。接著，他們又采用類“Stöber”法，實(shí)現(xiàn)了不同鐵氧化物納米顆粒在三維石墨烯表面的原位生長(zhǎng)，原位負(fù)載生成強(qiáng)電子耦合作用的Fe-O-C共價(jià)鍵，促進(jìn)了光生電子的遷移，提高了其在中性條件下光催化協(xié)同芬頓反應(yīng)降解苯酚、甲基橙、羅丹明B等有機(jī)污染物分子的礦化率（J. Mater. Chem. A, 2015, 3, 12820;Sci. Rep.2015, 5, 8591（ESI高被引）；Appl. Catal. B 2016, 183, 216（ESI高被引）; Appl. Catal. B 2018, 222, 146）。
近日，該研究團(tuán)隊(duì)在英國(guó)皇家化學(xué)學(xué)會(huì)的旗艦綜述期刊Chemical Society Reviews (IF=38.618) 上發(fā)表綜述文章，對(duì)三維石墨烯基材料在催化領(lǐng)域的應(yīng)用研究做了全面分析總結(jié)，并展望了這類材料的未來發(fā)展趨勢(shì)。
該綜述首先對(duì)構(gòu)建三維石墨烯基材料的方法進(jìn)行了總結(jié)，闡述了基于模板法合成和無(wú)模板法合成的策略。接著，作者介紹了三維石墨烯基材料的表征手段，獨(dú)特性質(zhì)以及理論模型，加深了對(duì)三維石墨烯基材料在催化反應(yīng)中的理解。隨后作者闡述了三維石墨烯在光催化、電催化和有機(jī)催化反應(yīng)中的應(yīng)用，著重討論了如何通過引入活性組分，表面官能團(tuán)化以及雜原子摻雜等調(diào)控手段去提高三維石墨烯材料的催化活性。最后，作者總結(jié)了三維石墨烯基材料在催化領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)和不足，并對(duì)未來研究方向進(jìn)行了展望。作者認(rèn)為目前三維石墨烯基材料面臨的最大挑戰(zhàn)主要有兩點(diǎn)：第一是對(duì)三維石墨烯材料孔徑的精確調(diào)控。眾所周知，均一的孔結(jié)構(gòu)不僅可以提高催化反應(yīng)的活性，而且可以產(chǎn)生獨(dú)特的光學(xué)性質(zhì)。第二是在不增加成本的情況下如何大規(guī)模生產(chǎn)少層甚至單層結(jié)構(gòu)石墨烯組裝而成的三維石墨烯基材料。氣相沉積方法雖然可以合成層數(shù)較少的三維石墨烯材料，但是其不僅耗費(fèi)高而且合成過程中孔徑不易調(diào)控。
該論文的第一作者是邱博誠(chéng)博士，通訊作者是邢明陽(yáng)副教授和張金龍教授。該綜述得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“納米科技”專項(xiàng)青年項(xiàng)目以及國(guó)家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的支持。