| 查看: 16941 | 回复: 95 | |||
[交流]
石墨烯往事（论文小说）师妹表示看后，对科研有令人眼前一亮的理解（资源下载）
|
|||
|
这是一个科研路上遇到石墨烯的博士写的小故事，从茫然到坦然的一段历程....... 连续一周入选科学网博文精选，可以当小说来看的科研笔记；留给师弟师妹的礼物，科研还是可以折腾一下子的！ 网友表示：对科研活动产生了令人人眼前一亮的看法  吐槽下自己：好端端地在实验室搞科研，写论文，最后竟然写成小说了！这是要开辟科研小说流的节奏么…… 石墨烯往事（一）——和朱清时校长的聊天 我原本以为他会跟我讲当年是如何立志成为一位科学家，并为了那个信仰而奋不顾身地奋战在实验室里。结果，事情并不是这样发展的…… 石墨烯往事（二）幸运的开端——溶剂热法还原氧化石墨烯（1） 抱着那么一丝希望，我和导师俩人兴冲冲地跑去商城抱了一台家用微波炉回来尝试先。结果，奇迹出现了！ 石墨烯往事（二）幸运的开端——溶剂热法还原氧化石墨烯（2） 这一类工作，我称之为“辅助性质的研究”，区别于很完整的一套工作；只是对某一个环节过程的揭示，但是能给其他人在后续工作上提供参考和启发....... 石墨烯往事（三）抢时间——化学法还原氧化石墨烯（1） 由于前面的工作比较顺利，所以在2009年底的时候，我的研一第一学期时已经有了2篇文章，达到了学校拿博士学位的文章要求…… 石墨烯往事（三）抢时间——化学法还原氧化石墨烯（2） 文章一开始是投给RSC旗下的EES，修改后审稿人都同意了，但最后关头，编辑犹豫了！！把文章转到了《Nanoscale》发表?! 石墨烯往事（四）插曲——波折与选择 经历那段时期的一系列事件，对于朱清时校长当时的真诚，我开始有了深深的感触，他的那句话也让我一直牢记在心…… 石墨烯往事（五）有趣的自组装——三维石墨烯的故事（1） 导师看后，大喜，“有料！”这里要说一下，为什么同样的东西，在我当时的眼里看不到价值，而导师见到之后就能眼冒金光呢? 石墨烯往事（五）有趣的自组装——“烯网恢恢，疏而不漏”（2） 氧化石墨烯片本身便可以被看成是二维单元，由他们自组装形成的凝胶便构成了一类新的三维网络结构，这个过程就像我脑子里的情景千万张网一同捕捉纳米颗粒，于是我灵光一闪…… 石墨烯往事（五）有趣的自组装——冰模板的故事（3） 所以当文章审稿人提出我们是不是测试的样本太少的时候，我很委屈，把之前那些失败的各类数据都丢给他看；而编辑也很理解地接受了…… 石墨烯往事（六）信念的力量——泡泡拼接氧化石墨烯薄膜（1） 在我博士毕业论文答辩的时候，有位老师问我最得意的工作是哪一项，当时我的第一反应就是下面要说的“泡泡拼接氧化石墨烯薄膜”工作了。因为在做这个工作的时候，我有一种践行自己信念的骑士精神…… 石墨烯往事（六）信念的力量——和同路人的故事（2） 有趣的是，当年曾一起抱怨科研的几个老兄，现在都已经奋斗在了高校和科研院所的岗位上，看来当初的抱怨是生活中的一点调味剂罢了，信念才是主旋律嘛…… 石墨烯往事（七）重新发现——Zn-GO原电池的故事（1） 有些失落，原本以为我是第一个做这件事的人，可惜不是；有些感动，因为和科学前辈不约而同地做了相似的实验；有些小伤感，当年做这些工作的人是否知道有一天石墨烯领域的研究会迎来如今的盛况呢？ 石墨烯往事（七）重新发现——电化学法加工石墨烯材料（2） 我在前面三维石墨烯工作部分曾经提到过概念对于一个工作在制高点上的重要性，这里我需要提一点，提出概念和真正解决问题是两码事…… 石墨烯往事（八）插曲——和通用电气（GE）的故事 我很想知道在那些不做炭材料研究的科学前辈眼里，石墨烯是一个怎么样的材料，尤其是能够与代表了工业技术高大上的GE前辈们面对面…… 石墨烯往事（九）收尾与新生力量——超级电容皮带与小师弟 所以有时候觉得很有趣，在我即将离开实验室的时候能看到仿佛当年自己刚进实验室时好奇探索的情景，这或许就是一种缘分吧…… 石墨烯往事（十）答辩和总结 “你做的工作很漂亮，基本符合到我们学校当特任教授的条件了。” 当时我心里乐开花；不过嘴上我还是这么说的“我想到企业里去做研发。”（后来才从导师那里听说人家是认真的，我#￥%&*…… 石墨烯往事（十一）开启新的探索 不少人曾问我为什么不出国去做博后，回来后在高校做学术。应该说这确实是一条被无数人证明过切实可行的路，不过…… 结语 你高兴地努力伸手去摘枝头的果实，我微笑地守护着正在发芽的种子。 附件已更新[ Last edited by wuyuefeng on 2015-4-5 at 09:59 ] |
回复此楼» 本帖附件资源列表
-
欢迎监督和反馈：小木虫仅提供交流平台，不对该内容负责。
本内容由用户自主发布，如果其内容涉及到知识产权问题，其责任在于用户本人，如对版权有异议，请联系邮箱：xiaomuchong@tal.com - 附件 1 : 石墨烯材料的化学调控、组装及其性能研究.pdf
- 附件 2 : 《石墨烯往事》精装版全文.pdf
- 附件 3 : 博士论文答辩PPT.pdf
2015-03-27 15:42:44, 7 M
2015-04-03 09:32:46, 4.03 M
2015-04-03 09:33:05, 6.91 M
» 收录本帖的淘帖专辑推荐
» 本帖已获得的红花（最新10朵）
» 猜你喜欢
关于合成有机-无机杂化金属卤化物的单晶
已经有1人回复
-
镍铂合金的分离系数
已经有0人回复
-
无机化学论文润色/翻译怎么收费?
已经有200人回复
-
澳大利亚悉尼科技大学招收博士生
已经有14人回复
-
钙钛矿 博士申请
已经有2人回复
-
瑞典乌普萨拉大学电池技术和储能方向硕士学位招生（2025年秋季入学）
已经有16人回复
-
求Ag2S (JCPDS card No. 14-0072)
已经有0人回复
» 本主题相关商家推荐: (我也要在这里推广)
» 本主题相关价值贴推荐，对您同样有帮助:
- 石墨烯四大主流制备方法
已经有42人回复
- 如何确定石墨烯的层数
已经有16人回复
- 石墨烯时代来了？洗洗睡吧！
已经有15人回复
- MS6.0处理石墨烯分子
已经有6人回复
- Raman分析石墨烯和材料导电性中的矛盾解释
已经有10人回复
- 石墨烯相关书籍资料
已经有548人回复
- 求教有关石墨烯拉曼光谱
已经有22人回复
- 买的石墨烯与自制石墨烯哪个好？
已经有5人回复
- 疑似石墨室温超导性发现：或颠覆现有超导技术
已经有6人回复
- 【转载】石墨烯的故事
已经有15人回复
- 水溶性石墨烯真空干燥后，再溶水就不行了！
已经有11人回复
- 关于石墨烯制备中的问题
已经有10人回复
- 石墨烯纺丝的文章
已经有227人回复
- 石墨烯结构文件的生成
已经有9人回复
- 石墨烯合成交流
已经有17人回复
- 石墨烯可否弯曲成球？
已经有23人回复
- 石墨烯转变温度的问题
已经有13人回复
- 现在研究石墨烯的哪个方向比较好
已经有25人回复
- 石墨烯的热重分析
已经有6人回复
- 【分享】“神奇材料”石墨烯
已经有57人回复
- 【求助】请问哪里可以买到石墨烯标准样品呀？急需！
已经有6人回复
- 【求助】石墨烯 空间群
已经有9人回复
- 【求助】石墨烯购买
已经有7人回复
- 【请教】石墨烯磁性研究
已经有8人回复
- 【请教】石墨烯的颜色问题
已经有19人回复
- 【讨论】石墨烯片大小
已经有8人回复
- 【讨论】关于石墨烯的问题
已经有25人回复
» 抢金币啦！回帖就可以得到:
-
论文提交了，祈祷DAC2025 论文能接收
+1/158
-
中科院深圳先进技术研究院—医工所—长期招聘客座学生（医疗手术机器人方向）
+2/120
-
求购电子级碳酸二甲酯样品50-100mL
+1/79
-
CEJ这种水刊有人会认可为一区？
+1/62
-
比利时根特大学招聘CSC公派博士生-三维打印、生物材料、高分子合成改性方向
+2/48
-
90后男广东真诚征婚(征到即删，长期有效)
+1/36
-
深圳大学微纳光电子学研究院闵长俊教授团队现面向国内外诚聘博士后2-3人
+1/33
-
诚征女友非诚勿扰-坐标郑州开封
+1/30
-
瑞典乌普萨拉大学电池技术和储能方向硕士学位招生（2025年秋季入学）
+1/29
-
南京大学苏州校区环境与健康研究院招收博士后
+1/17
-
为啥 我在导师招生板块 发不了贴？询问版主也没有回复 蒙蒙中
+2/10
-
执业药师考试 搜索“黑猫维权 考拉优服” 揭露“考拉教育“的报名收费骗局
+2/10
-
【北京化工大学】有机化学方向招收2025年博士研究生1-2名（申请-考核）
+1/8
-
北京大学工学院王启宁/北京大学第三医院蒋东杰课题组联合招聘博士后
+2/6
-
24通道道路试系统
+1/6
-
【陕西师范大学】催化化学课题组2025年招收讲师或者副高（带编制）
+1/3
-
掺杂了压电材料的水凝胶该如何用示波器测量其电压输出呢？
+1/3
-
找工艺包开发人才
+1/2
-
中科院海岸带所秦伟课题组招聘研究助理1名
+1/2
-
推荐｜免版面费+快速发表的英文期刊
+1/2
+1/158
★ ★
wuyuefeng: 回帖置顶 2015-03-30 16:57:45
supernatural: 金币-2, 违规存档, 不允许哎帖子里留下公司名字及联系方式，警告一次 2015-03-31 10:35:30
wuyuefeng: 回帖置顶 2015-03-30 16:57:45
supernatural: 金币-2, 违规存档, 不允许哎帖子里留下公司名字及联系方式，警告一次 2015-03-31 10:35:30
|
石墨烯往事（三）抢时间——化学法还原氧化石墨烯（1） 由于前面的工作比较顺利，所以在2009年底的时候，我的研一第一学期时已经有了2篇文章，也达到了学校拿博士学位的文章要求。应该说早发论文对心态的影响还是比较大的，之后，我便以很轻松的心态去做实验读文献，时间相对比较充裕。曾经有导师反映学生发了论文就不干活了，看来我不在此列。 虽然我可以不急，但是整个石墨烯领域的研究已经越发火热，所以为了能够跟上每天不断更新的前沿研究，实际上我还是必须要一路小跑的。关于化学试剂还原氧化石墨烯的工作应该也算是计划外的成果。我原本的设计是想模仿木质素的磺化反应，因为氧化石墨烯和木质素看起来有点像嘛。 左为氧化石墨烯结构示意图，右侧为木质素结构示意图。（见插图） 所以我选择了亚硫酸盐与之反应，希望能制备出磺化的氧化石墨烯。而事情的发展又一次超出了我的预料，反应后氧化石墨烯变黑析出了，有趣的是它们有时候还会结成一颗黑色的凝胶状球（当时没有意识到是三维石墨烯，这部分故事见后面章节）。 这一次，我吸取教训，没有马上跑去跟导师说发生了磺化反应。而是对黑色固体进行元素分析，发现硫含量并不高于2%，反倒是氧含量下降明显，碳含量上升了。换句话说，可能又发生了还原反应生成了石墨烯，当然是聚集状态的那种。 从2009年底到2010年年初，围绕着还原试剂还原氧化石墨烯，我尝试很多实验，发现含硫的那些还原试剂都可以起作用。并且发现，相对于溶剂热还原的石墨烯，化学还原的石墨烯电导率要高一个数量级。事实上，以水合肼为对照，虽然含硫试剂还原的石墨烯含氧量要比水合肼的高，但是导电性方面也比水合肼的高。这让我们意识到用C/O作为衡量化学还原效果的指标是片面的，最好把其他杂质元素也统计在内例如C/(O+N+S)，这个S还是后来审稿人要求加的。 这项工作没有前面顺利，文章修改了有小半年，最后发表在JPCC上。当时审稿人也认为需要得到单层的石墨烯而不是粉体的东东，为此我们还用了有机溶剂/水混合溶剂体系来分散GO并进行还原反应，在较低的浓度下终于获得了片状的还原石墨烯。 值得一提的是在2010年以后，关于化学还原剂还原氧化石墨烯的工作纷纷见诸报道，包括抗坏血酸、金属粉、葡萄糖、三苯基磷、HI等等。很多工作，其实我相信不少实验室里都有过相同的尝试，因为我也曾亲手拿各种还原剂来做氧化石墨烯的还原工作，但是新工作爆发的阶段，也是大家抢时机拼速度的阶段，很多实验都没能跟上节奏。另外，就是在应用上比较吃亏，实验室没有任何材料应用测试方面的积累，貌似除了测吸附就不知道其他的了。而如果单纯做制备石墨烯的工作，发表难度越来越高，毕竟比水合肼还原效果好很多的还原试剂其实并不多，绝大多数报道的还原试剂效果都是半斤八两的。 事实上，这时候我也意识到实验室在石墨烯的研究上到了一个瓶颈的阶段，因为没有了一个可以长时间研究并有所发现的方向。这就要求我“走出去”，了解石墨烯相关的应用，可以是自学也可以是向其他实验室请教或者合作。  图片3.png |
2楼2015-03-27 09:53:38
wuyuefeng: 回帖置顶 2015-03-30 16:59:08
|
石墨烯往事（三）抢时间——化学法还原氧化石墨烯（2） 由于前面做石墨烯制备取得了不错的成果，也让我们意识到这是一个可以挖掘的领域。在2010-2011年，我带着本科生师弟——小朱一起做γ射线还原氧化石墨烯的工作，当时出发点是想利用射线产生的强还原性的水和电子来还原氧化石墨，这和导师硕士期间的工作有所关联。这次，实验过程和预期的总算差不多了，我们发现氧化石墨烯在异丙醇的水溶液中经过辐照后变黑并析出沉淀了，和还原剂还原氧化石墨烯的过程非常像。但是在我们对结果进行检测分析的时候，意外却出现了。 元素分析表明产物中的碳含量很高，接近用含硫试剂来还原的水平；但是对其电导率测试后发现竟然低了一个数量级，接近溶剂热还原的水平。此外，我们还发现黑色产物中的H含量竟然高达4%以上。这不禁让人怀疑，莫非我们把氢加到石墨烯骨架上了？也就是氢化的石墨烯。通过固体核磁发现确实有C-H结构存在,那么我们实际上得到的就是氢化的还原石墨烯氧化物。事实上，后来我们也有看到报道γ射线还原氧化石墨烯制备石墨烯的文章，不过我们依然相信石墨烯上存在着氢化现象。 这个工作由于解析起来一波三折，从2010年底一直拖到2011年，最后发表在《Nanoscale》上的时间是2012年。工作的后半部分涉及到锂离子电池负极材料，当时觉得氢化石墨烯的概念挺火的，结合锂离子电池的应用也是不错的思路。因为C-H键的存在使得炭材料的富锂容量增加，只可惜在循环可逆性方面难以令人满意。当时也是借材料系陈老师的实验室合作，请Li Sirong同学帮忙测试，应该说跟他们的合作还是挺成功的。文章一开始是投给RSC旗下的EES，修改后审稿人都同意了，但最后关头，编辑犹豫了！！把文章转到了《Nanoscale》发表。或许是γ射线方面的研究属于少众群体，又或许电池方面结果没有质的提升，最后我们也没搞清楚状况。 在这个工作之后，我们对氢化的石墨烯材料进行了类Fenton反应的研究，发现它可以起到一定的催化染料降解作用，还是有点意思的，相关工作发表在学校自己的期刊上。 （未完待续......）  图片1.png |
3楼2015-03-27 10:01:51
wuyuefeng: 回帖置顶 2015-03-30 16:58:39
|
石墨烯往事（四）插曲——波折与选择 2010年的时候，家里发生了很大的变故，这些事情对我到底产生了多大的影响我至今也无法衡量。或许有的事情过去了，但是事件本身却在心里种下了一颗不易枯萎的种子，谁也说不清。我感到深深的恐惧和无奈，才发现原来自己根本就帮不上家里什么。也因此，让我对金钱的看法发生了改变，或许后来的一些选择在那时候就已经有所铺垫了。事实上，我当时对自己的学术选择都发生了怀疑，有一段时间四处搜寻所谓的高薪行业。不过后来冷静下来，仔细分析自己的能力后发现还是从事技术类型的工作适合自己。 当时虽然在石墨烯研究上发表了若干篇文章，但是说实在的，对于毕业后的工作心里实在没底；总觉得石墨烯距离应用还是太遥远了。那时候，国内锂离子电池方面的公司发展迅猛，所以带动了相关专业学生的就业，考虑到这些因素，我想转到锂离子电池方面做研究；科大的硕博连读，在研二下学期进行转博答辩后就直接转入博士生阶段。当时我跟导师说了自己的想法，导师虽然不舍但考虑到我的情况还是同意了。于是我跑去找陈春华老师，希望能够到他门下做博士生阶段工作，可惜当时他那边名额已经没有了，不过他还是很支持我在那边实验室做些电池方面工作的。应该说在科大，各个课题组之间相互合作的气氛还是很浓烈的，这也给学生开拓视野提供了很大的帮助，真得非常感谢那些课题组。 后来，伴随着石墨烯在应用领域的发展，我将自己的研究方向定位到了电子类方向上，同时也在电化学和电池等领域自学和探索。而当时就是希望毕业后能够有能力和资格进入这些领域去从事研发工作。 经历那段时期的一系列事件，对于朱清时校长当时的真诚，我开始有了深深的感触，他的那句话也让我一直牢记在心。后来，我就到处找哪些奖学金可以申请，因为到处找奖学金也让我有幸接触到位于上海的通用电气研发中心（GE CTC），结交了炭材料以为更大科技圈里的新朋友，详细内容日后会提。 （未完待续......） |
18楼2015-03-28 07:36:43
wuyuefeng: 回帖置顶 2015-03-30 16:58:31
|
石墨烯往事（五）有趣的自组装——三维石墨烯的故事（1） 上节里回忆了一些曲折的事情，只是想说自己也不是那种石墨烯的狂热粉丝，也有过深深的迷茫，最终我还是选择了留下来，所以才有后面的故事可以讲。扯远了，拉回来继续聊石墨烯。 关于三维石墨烯方面的研究，现在已经是该领域的一个研究热点之一了。我们刚开始做这些工作的时候是在2010年春，当时并不清楚这样一个概念会受到热捧。事实上，我在前面就有所提及，第一次做出石墨烯凝胶小球是在含硫还原剂还原氧化石墨烯的时候。一开始，觉得凝胶小球有点意思，捏着有一定的弹性，我跟实验室的老赵开玩笑说“感觉像是块有生命力的肉”。可是在它吸水性能或者是弹性上都逊于高分子凝胶，因此没有给予多大关注。 后来，实验室的韩师兄和导师在研究石墨烯和高分子复合的凝胶，看到他们那糊糊的东西，我突然觉得之前的石墨烯小球更像是水凝胶，于是赶紧拿给导师看。导师看后，大喜，“有料！” 这里要说一下，为什么同样的东西，在我当时的眼里看不到价值，而导师见到之后就能眼冒金光呢？估计很多刚开始研究的同学都会有一种观点——研究工作必须要比现在文献里有的东西更优秀才能够算得上是研究成果。这种要求应该说是好的，但如果你研究的是一类新的东西，那么其中的可比性就很难衡量了。而导师为什么觉得有料呢？因为这是研究领域里一个新的概念，也就是一个“制高点”，后人开展工作都要参考你，也就意味着高影响力。所以我们会发现有些工作数据本身做得并不是很漂亮，但是期刊也依然乐于接收相关的文章。 之后，我们对石墨烯水凝胶展开调研，可惜清华大学的石高全老师课题组已经在《ACS Nano》上先行发表了，不过他们当时是用水相溶剂热的方法合成水凝胶，这是一个封闭的自加压的体系。相比于此，我发现常压下很多还原试剂在还原氧化石墨烯过程中都会形成石墨烯水凝胶，对石墨烯水凝胶的加工更加简便。为此，我还特意设计了各种形貌的水凝胶，从球形、梨形，圆柱形到棒形等等，都可以根据反应器形状来获得。后来，石老师课题组利用细长管子作为反应容器来制备石墨烯纤维，相关工作发表在AM上，应该说思路基本也是一致的，可惜我当时脑子里还没有纤维这样的概念。 除了石墨烯水凝胶之外，我们也研究了冷冻干燥后获得的纯石墨烯气凝胶，以及不同含水量状态下的干态石墨烯凝胶。发现水凝胶很脆，但是烘干后水凝胶可以收缩成致密的高强度“石墨烯干”，同时石墨烯的电导率也与密度息息相关。后来有人报道一定形状的石墨烯齿轮等小零件基本上就是基于这样一个原理。 关于应用方面，当时我们实验室还没什么积累，所以先做了简单的染料吸附实验，发现水凝胶的吸附能力远大于干燥后的石墨烯粉体，当时不知道这涉及到所谓的离子通道；但是做完之后觉得还不够分量，于是又进行了漏油的吸附测试，并发现有趣的现象——吸附的油可以直接燃烧去除，但是石墨烯气凝胶基本没什么损耗。类似的实验甚至新闻后来都有报道，我想还有更多小组都有过尝试，实际上在做碳纳米管的时候就已经有人报道过了。 应该说一开始对这项研究的期望还是挺高的，可惜这些工作并不被编辑赏识，当时给出的答复是我们的工作虽然很有趣，可是没法让人看到它的重要性。为了能够证明我们工作的价值，我们又在超级电容上面挖掘潜力应用。这个过程比较痛苦，当时在科大也没听说谁在超级电容器方面开展工作的，所以我只能根据有限的文献和书籍自学，很多概念性的东西也是一头雾水。比如说当时提到的单电极比电容与双电极下的电池比电容，两者并不是一个概念；在对称电极情况下，前者是后者的4倍，一开始没弄清楚发现自己测出的数值为什么比文献报道低那么多，后来想明白这个问题，其实就是单片电极上的电压只占两极电势差的一半，而质量又只有总质量的一半，就这样总算是搞明白为什么是4倍了。 最后这项工作发表在《Nanoscale》上，值得一提的是，这项工作引起了RSC编辑人员的兴趣，我们的工作以《Graphene Goes 3D》为题在RSC的官方网页和《Chemistry World》进行了报道。当时对我们来说，可谓是意外的惊喜吧。当时的新闻稿可以参见http://www.rsc.org/chemistryworld/News/2011/June/23061102.asp 这项工作在发表之后，陆续收到国内外一些同行的询问，很多人都提到很难获得强度较高的石墨烯凝胶体。这主要是由于各家所用的氧化石墨烯片尺寸上的差异造成的，通常在2mg/mL以上采用还原剂还原是可以获得胶体的，但是如果片尺寸过大就会造成组装堆积密度比较稀疏，也会降低三维结构的强度，而通常几微米级别尺寸的氧化石墨烯制备出的水凝胶强度比较理想。 后来，沈阳金属研究所成院士课题组在《Nature Materials》上发表了CVD模板法制备3D石墨烯的工作，使得三维整体式石墨烯材料又向前推进了一大步。总之，之后三维石墨烯概念就火起来了。 （未完待续......）  图片5.png  图片6.jpg |
19楼2015-03-28 08:50:00
★ ★
wuyuefeng: 回帖置顶 2015-03-30 16:58:13
supernatural: 金币-2, 屏蔽内容, 违规存档, 不允许哎帖子里留下公司名字及联系方式，警告两次 2015-03-31 10:37:02
wuyuefeng: 回帖置顶 2015-03-30 16:58:13
supernatural: 金币-2, 屏蔽内容, 违规存档, 不允许哎帖子里留下公司名字及联系方式，警告两次 2015-03-31 10:37:02
|
本帖内容被屏蔽 |
28楼2015-03-30 08:06:53
wuyuefeng: 回帖置顶 2015-03-30 16:58:07
|
石墨烯往事（五）有趣的自组装——冰模板的故事（3） 下面要介绍的故事，应该算是我的研究工作中比较坎坷的一项了。 这个工作开始于2011年下半年，当时三维石墨烯的工作发表后觉得可以趁热打铁拓展下游的应用，除了锂离子电池材料外，还有一个方向便是微生物燃料电池的电极材料。这个方向是和我的室友Huang Yuxi合作，他在俞汉青老师课题组，俞老师也是微生物环境工程方面的大牛，这也给了我一个学习微生物燃料电池方面的契机。 简单说微生物燃料电池其实就是利用细菌消耗化学能产生电能的装置，其中有一个重要的部分就是负载细菌的电极材料，通常是有导电性的碳布、碳毡或者是金属网等。当时的核心思路是利用三维石墨烯网络巨大的孔结构作为细菌的载体，从而达到优秀的电子集流效果。想法是好的，但是在实际操作过程中发现细菌基本只在石墨烯块体结构的外围生长，中间很难进去。因为孔隙结构大概在2微米左右，而细菌尺寸也在上百纳米到微米级别，考虑到细菌迁移以及溶液的传质等问题；三维结构的石墨烯气凝胶实际上很难真正起到三维集流体的作用。 因此，还是需要在大孔结构的石墨烯气凝胶上寻找突破，问题是怎样制备大孔结构的石墨烯气凝胶？我很早尝试过采用大片的氧化石墨烯来还原自组装制备石墨烯水凝胶并冷冻干燥，结果发现气凝胶除了密度变小之外，在孔隙上并没有出现我想的那种大片搭接出的大孔结构。可见，氧化石墨烯片并不是我们想象的那样刚性，它很容易受外力变形。这里的外力是什么？除了自组装过程中的收缩还有就是冰冻干燥了。 之前，在做石墨烯气凝胶的时候就尝试过不同冷冻干燥条件下，形貌会有差别，比如在液氮下干燥后孔隙更均匀致密，而如果是在-40℃冰箱里干燥的话，可能就会出现部分石墨烯被压缩成鳞片状，孔径变大的现象。这跟石墨烯水凝胶当中的结构绝对不一致，经历了额外的再组装。于是我就调研冰模板方面的工作，还真发现在上世纪有人对冰模板就进行过研究，冰模板可以将纳米材料组装出多层次微观结构。所以我们设计了2个结冰速率很大的实验，液氮速冻和-10℃冰箱缓冻。应该说，差别确实是比较明显的，石墨烯水凝胶速冻情况下弹性很差，但是机械强度大；而如果采用缓冻的方法，可以产生上百微米级别的大孔结构，并且气凝胶是弹性的导电材料。这是因为冰晶的大小和结冰速率有着直接的关联。 关于冰模板方面的研究我们在合作早期就发现了，但是总觉得应该有一个漂亮的应用来证明它的价值，所以就等一个好的细菌电极材料测试数据，而后面的测试却是诸多不顺。后来，在2013年的《Scientific Reports》 上看到单独冰模板做石墨烯弹性体的工作时，我傻眼了，思路基本一样。所以有时候，在热点领域做一项研究，如果你做得是一个新概念的题材，那么尽量抓紧时间不要拖，很多现象都是大家也会观察到并且去想到的，当然这仅限于发文章。 话说回来，在微生物燃料电池方面的测试上，我和好友一开始拿碳毡作为对比，结果在排除几次不稳定的实验后，发现两者效果差不多。这有点令人失望，我们一开始抱的希望是有显著的提升，这样才显得高大上，当然如果知道会有人也在做冰模板就不会那么挑剔了。中间好友去国外交流一年，所以后来又跟课题组里的另一位同学Li Daobo合作来测试电池。应该说微生物方面的实验确实不稳定，有时候实验组很成功，但是空白对照组却没起来；或者有时候，又由于摇床或者是更换铁氰化钾溶液导致石墨烯电极受损。哎，总之测试过程不容易，尤其是每次实验周期都是按周来算的。 所以当文章审稿人提出我们是不是测试的样本太少的时候，我很委屈，把之前那些失败的各类数据都丢给他看；而RSC Advances编辑也很理解地接受了论文。回过头来看这段经历，最大的启发就是双方合作中必须要有一方积极去推动，否则合作就会陷入到各种阻力中而进展缓慢，甚至于有些合作到一半就会不了了之，也挺可惜的。这项工作大概是和2012年初，自己心思放到泡泡膜模板法制备石墨烯薄膜上有关，所以整个工作前进动力变弱了。 (未完待续……)  图片12.png |
30楼2015-03-30 09:39:34
wuyuefeng: 回帖置顶 2015-03-30 17:00:58
|
由于技术原因，该帖更新到此为止；（貌似这里不适合连载模式，标题已没法及时更新） 本帖共包括以下内容：石墨烯往事（三）抢时间——化学法还原氧化石墨烯（1） （已更） 石墨烯往事（三）抢时间——化学法还原氧化石墨烯（1） （已更） 石墨烯往事（四）插曲——波折与选择 （已更） 石墨烯往事（五）有趣的自组装——三维石墨烯的故事（1） （已更） 石墨烯往事（五）有趣的自组装——“烯网恢恢，疏而不漏”（2） (已更)[ Last edited by wuyuefeng on 2015-3-30 at 08:24 ] 石墨烯往事（五）有趣的自组装——冰模板的故事（3） (已更) 新的石墨烯往事续集，会重新独立发帖更新。 为了加强板块间的流动性，石墨烯往事后半部分会在其他板块发布，在此留下链接，方便感兴趣的同学参考阅读。 石墨烯往事（六）信念的力量——泡泡拼接氧化石墨烯薄膜（1） |
31楼2015-03-30 12:45:46
10楼2015-03-27 13:38:23
17楼2015-03-27 21:45:42
26楼2015-03-28 12:26:03
5楼2015-03-27 10:18:19
7楼2015-03-27 10:56:07
8楼2015-03-27 12:30:38
9楼2015-03-27 13:34:03
11楼2015-03-27 14:41:23
12楼2015-03-27 14:56:57
13楼2015-03-27 15:49:04
14楼2015-03-27 16:00:29
16楼2015-03-27 16:13:26
21楼2015-03-28 09:41:51
22楼2015-03-28 09:49:04
23楼2015-03-28 10:26:46
24楼2015-03-28 10:27:04
★
小木虫: 金币+0.5, 给个红包，谢谢回帖
小木虫: 金币+0.5, 给个红包，谢谢回帖
|
本帖内容被屏蔽 |
25楼2015-03-28 11:37:09
27楼2015-03-28 12:26:32
29楼2015-03-30 08:07:21
34楼2015-03-30 16:51:48
35楼2015-03-30 16:57:23
36楼2015-03-30 17:37:57
37楼2015-03-30 19:50:09
38楼2015-03-30 20:11:48
39楼2015-03-30 20:38:23
40楼2015-03-30 20:46:32
41楼2015-03-30 20:48:46
42楼2015-03-30 20:50:27
43楼2015-03-30 21:34:48
46楼2015-03-31 09:17:57
47楼2015-03-31 09:20:23
48楼2015-03-31 14:32:53
49楼2015-04-02 12:36:41
50楼2015-04-02 12:41:55
简单回复
cjhcjx4楼
2015-03-27 10:13
回复
送红花一朵
2015-03-27 10:24
回复
1987061715楼
2015-03-27 16:02
回复
感谢分享 [ 发自小木虫客户端 ]
wuyuefeng20楼
2015-03-28 09:01
回复
风枫32楼
2015-03-30 13:10
回复
送红花一朵
wuyuefeng33楼
2015-03-30 13:20
回复
默然~虫44楼
2015-03-31 07:40
回复
heney25845楼
2015-03-31 08:49
回复
