中國科學(xué)院長春應(yīng)用化學(xué)研究所研究員牛利等圍繞二維石墨烯材料理論設(shè)計、制備合成、性質(zhì)表征以及其在電分析化學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用開展了系列研究工作，設(shè)計制備了石墨烯片層、薄膜和石墨烯雜化材料，并進(jìn)一步探索了石墨烯及其雜化材料的化學(xué)結(jié)構(gòu)特征和反應(yīng)機(jī)理，將石墨烯及其雜化材料應(yīng)用在傳感分析、復(fù)合材料以及能源環(huán)境領(lǐng)域，取得了系列重要研究進(jìn)展。日前該成果榮獲2015年吉林省自然科學(xué)獎一等獎。

　　石墨烯是碳原子緊密堆積成單層二維蜂窩狀結(jié)構(gòu)的一種碳質(zhì)新材料，因具有極好電學(xué)、力學(xué)、熱學(xué)以及光學(xué)性能，可廣泛應(yīng)用于航空航天、醫(yī)學(xué)檢驗、食品安全、能源環(huán)境、電子信息、化學(xué)傳感等領(lǐng)域。

　　長春應(yīng)化所科研人員針對傳統(tǒng)氧化剝離法產(chǎn)率低、缺陷多、可控性差等問題，率先提出微波輔助氧化插層剝離法，該方法成本低、具有良好的可加工性，而且易于放大，容易實現(xiàn)批量化制備高導(dǎo)電性、高透過率的石墨烯材料；首次在國際上采用電化學(xué)還原石墨烯氧化物制備二維單層石墨烯膜，可以在導(dǎo)電和不導(dǎo)電基底上形成任何尺寸的不同圖形，且制備簡單有效，特別是在柔軟的塑料上形成薄膜，有很好的應(yīng)用前景；采用水/油兩相界面自發(fā)生長的方法實現(xiàn)了石墨烯納米片層完全轉(zhuǎn)移到界面上成膜，并能快速地轉(zhuǎn)移到各種基底上，所制備的石墨烯納米膜顯示出可調(diào)的光學(xué)透明性和導(dǎo)電性，以及高度可逆光誘導(dǎo)的轉(zhuǎn)換，這些特征為未來石墨烯在納米器件領(lǐng)域的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)；利用物理吸附、化學(xué)接枝以及物理/化學(xué)復(fù)合修飾方法對石墨烯材料進(jìn)行化學(xué)衍生和改性，發(fā)展了殼聚糖、偶氮染料、離子液體、硅烷、二茂鐵、聚乙烯吡咯烷酮、磷脂單層膜、聚賴氨酸、聚乙烯亞胺、金屬納米材料、光催化活性材料等多種具有特殊性能的石墨烯及其雜化材料，詳細(xì)研究了這些材料的化學(xué)結(jié)構(gòu)特征，并對反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行了初步探索；領(lǐng)先探索了新型石墨烯及其雜化材料在電極界面修飾、分析傳感及能源領(lǐng)域等方面的應(yīng)用。

　　長春應(yīng)化所科研人員在石墨烯改性及其應(yīng)用方面的工作受到國內(nèi)外同行的廣泛關(guān)注。近五年發(fā)表文章總計104篇，SCI他引總計7400余次，20篇核心論文SCI他引4652次，8篇代表論文SCI他引2556次。其中兩篇論文在2009年Anal. Chem.發(fā)表的7972篇論文中SCI引用排名分別列第一、第二位，基于石墨烯的葡萄糖檢測的論文被評為2011中國百篇最具影響力的論文。關(guān)于DNA檢測的論文入選Science Watch: What’s Hot in Chemistry (Top ten list)。至2014年底，這兩篇論文在2009年以來發(fā)表在Anal. Chem.的所有論文引用中排名第二、第三位。