石墨烯的纳米功能化及其在生物分子分离检测上的应用

石墨烯因为其自身的特殊结构而具有许多优异性质，在电子、信息、能源、材料和生物医药等领域具有重大的应用前景。然而结构完整的石墨烯由于化学稳定性高，其表面呈惰性等缺点使得石墨烯的进一步应用受到极大地限制。鉴于此，我们提出将石墨烯纳米功能化，在石墨烯表面排列具有特殊结构的纳米晶体，使之不仅具有石墨烯和纳米晶体的优良性质，石墨烯和纳米结构之间的有效结合和特殊排列还将赋予纳米功能化的石墨烯新的特异性质，使之充分发挥石墨烯和纳米复合结构的优良性质，并增加它的性能调控和优化能力，进一步拓展其应用领域，扩大它的直接应用性，以期可以获得具有特定功能的石墨烯纳米复合结构。同时，我们将研究纳米功能化的石墨烯材料在生物领域的应用前景，通过对纳米结构和石墨烯复合结构的调控，以期获得具有在生物分子检测、分离、以及抑菌等方面具有实际应用前景的石墨烯纳米复合结构。

石墨烯作为一种新型的超薄二维材料，因其自身的特殊结构而具有许多优异性质，在能源、材料和生物等领域具有重大的应用前景。本项目通过化学方法在石墨烯表面合成各种结构的纳米晶体，实现石墨烯的纳米功能化，使之具有石墨烯和纳米晶体的优良性质，增加石墨烯的性能调控和优化能力，扩大石墨烯的应用范围。另外，随着石墨烯研究的进展，具有原子级厚度的类石墨烯二维纳米材料受到越来越多的关注，其合成不仅能够丰富原子级厚度二维晶体的种类，同时可能带来新型的理化性质和应用。在本项目的资助下，利用水热法成功地在石墨烯上负载ZrO2梭型结构、在表面活性剂的辅助下在石墨烯上负载各种合金纳米颗粒、采用一步法在合成超薄碳膜的同时在其上负载中空碳纳米笼，获得由碳纳米笼和石墨烯组成的三维碳纳米结构；同时，利用模板法、金属离子辅助法等化学方法已成功合成了一系列二维超薄氧化物纳米材料或由其组装而成的复杂纳米结构材料。在本项目的支持下，目前已发表或被接受SCI论文25篇，其中影响因子大于3的21篇；同时在项目资助期间，共申请中国发明专利6项，获得中国授权专利3项。