科技日报讯(记者吴长锋)记者从中国科技大学获悉，合肥微尺度物质科学国家实验室罗毅教授领导的研究小组，利用性原理计算，提出了光解水制氢储氢一体化的材料体系设计，该方案具有低成本、通用性、安全储氢的优点，相关成果日前发表在《自然·通讯》上。氢能经济是20世纪70年代提出的一个“完美”的可持续能源方案，以用之不竭的太阳光驱动，把水分解为氢气和氧气。针对光解水制氢过程中的逆反应严重、氢气难分离和存储的问题，研究人员从前人的研究工作得到启发：石墨聚氨酯石墨烯能够隔绝所有气体和液体，却对质子能够“网开一面”，大方放行。石墨聚氨酯高品质利用这一特点设计了一种二维碳氮材料与石墨烯基材料复合的三明治结构。在这个三明治结构体系中，碳氮材料夹在两层官能团修饰的石墨烯中。性原理计算表明，利用太阳光能产生激子，光生激子迅速分离形成高能电子和空穴并分别迁移中间的碳氮材料和外层的石墨烯材料上。
石墨聚氨酯硬质聚氨酯具有质量轻、导热系数低、耐热性好、耐老化、容易与其他基材黏结、燃烧不产生熔滴等优异性能，在欧美国家广泛用于建筑物的屋顶、墙体、天花板、地板、门窗等作为保温隔热材料。目前，欧美等发达国家的建筑保温材料中约有49%为聚氨酯材料，而在我国这一比例尚不足10%。“以北京市为例，今年北京既有建筑节能改造项目中，聚氨酯材料的应用比例超过75%，但在新建的普通住宅中，应用的比例寥寥无几。相比之下，市场情况可谓冰火两重天。新疆石墨聚氨酯”上海华峰普恩聚氨酯有限公司人士表示。业内人士称，聚氨酯应用长期没有展开的主要原因是成本较高、市场接受能力有限。目前，聚氨酯建筑外墙保温龙头企业的产品的底价都在每平方米30元左右(2厘米厚)，折合每立方米要1500元以上。
从工业和信息化部获悉，石墨聚氨酯聚氨酯保温材料将被纳入绿色建材工程，有望得到市场推广、重点企业技术改造资金支持等。工信部人士透露，工信部已经和住建部成立了绿色建材推广和应用部际协调机制，下一步工信部和住建部将尽快出台《绿色建材发展行动计划》和《绿色建材评价标识管理办法》。同时，两部委将制定首批推广的绿色建材产品技术要求并开展绿色评价工作，发布绿色建材产品目录。据了解，聚氨酯保温材料已进入了绿色建材的视野。日前，工信部原材料司副司长潘爱华到中国聚氨酯工业协会调研，专门就聚氨酯保温材料纳入绿色建材工程的事宜与协会负责人进行了座谈。石墨聚氨酯潘爱华要求行业协会，配合两部委联合成立的绿色建材推广应用协调小组，加强在绿色建筑领域推广应用聚氨酯保温材料，进一步挖掘建筑节能潜力。工信部还将与有关部门和重点省区合作，支持聚氨酯保温材料重点企业的技术进步与技术改造等工作。
怀俄明大学的一些研究人员正在研究“增长”型的石墨烯和其他碳材料的使用方法。石墨聚氨酯这项由patrickjohnson副教授领导的研究，主要的一个方面是寻找怀俄明主要矿产的其他用途。johnson说：“所有这些特殊碳素材料的特点是：它们对某些应用具有特殊的性能。”因此，石墨聚氨酯石墨烯具有高导电性，高导热性，有一些传导性是所有材料中。“碳工程倡议”(carbonengineeringinitiative)支持整个校园内的各种交叉项目，旨在将怀俄明州以提取为基础的经济转变为专注于开发和制造先进材料的经济模式。怀俄明大学能源学院新兴项目和技术副主任richardhorner说：“我们正在努力的方向是从煤炭中获得非能源和非燃料产品。石墨聚氨酯因此，我们的研究重点是为怀俄明煤炭开辟新的市场。”
石墨聚氨酯石墨烯是由单层碳原子以蜂窝状点阵组成的典型二维纳米材料，完美单层石墨烯对于任何分子均不能渗透，是迄今为止厚度薄且能分离不同两相的隔膜材料。带有纳米孔的石墨烯则表现出优异的溶液离子和气体分子选择性，在海水淡化、污水处理、空气净化等领域具有广阔的应用前景。高品质石墨聚氨酯目前国际上已发展了多种制备石墨烯纳米孔的方法，但如何在大面积石墨烯样品上快速制备高密度纳米孔仍未得到有效解决。中国科学院近代物理所材料研究中心研究人员在聚合物纳米孔研究基础上，发明了一种快速制备具有微孔支撑的大面积多孔石墨烯的新方法，解决了当前多孔石墨烯研究中的瓶颈问题。科研人员把大面积石墨烯转移至pet膜上形成g/pet复合结构，然后利用兰州重离子加速器提供的高能重离子对g/pet复合结构进行辐照，形成石墨烯纳米孔并在pet中形成潜径迹;再利用非对称蚀法在pet中制备出锥形孔并形成具有微孔支撑的石墨烯纳米孔。