佛家釋解【鳳凰涅槃】是中重生鳳凰在大限到來之時集梧桐枝于自焚，在烈火中新生，話故凰涅其羽更豐，事鳳其音更清，維石其神更髓。墨烯【涅槃】是材料佛教教義，是中重生梵文Nirvana的音譯，即“重生”，話故凰涅由此而煥發出更加強大的事鳳生命力，也意味著的維石嬗變和升華。
北京理工大學陳南副教授課題組制備出一種新奇的墨烯三維石墨烯，其靈感就來自于【鳳凰涅槃】這個神話故事。材料經過多次【鳳凰涅槃】般的中重生重生策略（Repeated Rebirth Strategy）處理得到的Nirvana Graphene（NvG）表現出更出色的物理化學性質，包括高密度（是話故凰涅常規三維石墨烯的3.36倍）且保持了高孔隙率（與常規三維石墨烯相當），以及更優的事鳳導電性（是常規三維石墨烯的1.41倍）、機械強度（是常規三維石墨烯的32.4倍）和滲透行為，此外還擁有無與倫比的體積脫鹽能力（8.02~9.2 mg/cm3，是常規三維石墨烯的9~10倍）。這種三維結構的別致制造方法，無疑將成為通過整體性能升級啟動創新碳材料發展的新引擎。該研究結果以“Reborn 3D Graphene with Ultrahigh Volumetric Desalination Capacity”為題發表在Advanced Materials期刊上（https://doi.org/10.1002/adma.202105853），課題組博士生李圓圓為本論文的第一作者，陳南副教授和清華大學曲良體教授為共同通訊作者。此外，中國科學院力學研究所劉峰副研究員作為通訊作者為本論文提供了理論計算。
圖1.（a）NvGn的RRS流程圖，以及合成各階段獲得的產物結構示意圖。
圖2. NvG的物理化學性能和理論模擬。（a）3DG、NvGI、NvGI’和NvGII的密度及其演化關系。（b）3DG和NvGII的阻抗圖。（c）分別為3DG、NvGI、NvGI'和NvGII的典型應力-應變曲線。（d）NvGII三維模型在立方體空間的理論模擬。右邊是NvGII在z軸方向的側視圖。(e)分別為3DG、NvGI、NvGI'和NvGII的勢能分布。（f）NvGII和3DG的左右接觸角隨時間的變化圖。（g）NvGII的吸水過程示意圖。（k）理論計算得到的θ*與實驗測得的θ*的適配性進一步證明了的NvGII優異的滲透性。插圖顯示了液滴高度H與時間的關系曲線。
北京理工大學的研究人員提出了一種改變常規三維石墨烯制備模式的一種制備方法-重復重生法(RRS)，將粉碎的高密度多孔石墨烯顆粒(PGPs)和石墨烯碎片(GCs)與石墨烯片進行多次重組，再生出拓撲結構優化的獨立3DG（NvG）。PGPs作為NvG的“肌肉”，不僅具有致密的微觀結構還擁有高的孔隙率，既保證了高密度又保證了高的比表面積，而且通過顆粒增強作用提高了NvG整體框架的機械性能；多孔石墨烯薄片作為NvG的支撐“骨架”，保證了NvG的均勻分布，同時實現了整體框架的自支撐性；通過研磨NvGn-1獲得的GCs (n表示再生次數，n≥2)作為“韌帶”橋接石墨烯片，進一步提高了NvGn的密度，也進一步改善了NvGn的微觀形貌和力學性能。使得兩次重生的NvGII在1 A /cm3擁有220 F/cm3的高容量，以及8.02~9.2 mg/cm3的v-mSAC，實現了現有報道的CDI獨立三維碳基電極的最高值。
圖3. NvG的電容脫鹽性能。（a）不同密度下3DG、NvGI、NvGI'、NvGII、NvGIII的v-mSAC比較。（b）NvGn與先前報道的獨立3D碳基CDI電極在v-SAC上的比較。（c）NvGII在500 mg/L NaCl溶液中依次為1.0、1.2、1.5和2.0 V的電吸附-解吸循環。（d）NvGII在500 mg/L NaCl溶液中2.0 V下的電吸附和長期再生循環。（e，f）一個基于NvGII（4 cm2）的微型CDI裝置脫鹽能力是同等尺寸的基于傳統3DG的CDI裝置的12倍，等同于尺寸為基于NvGII（4 cm2）微型CDI的12倍大的傳統3DG電極（49 cm2）的脫鹽能力。
課題組更多研究進展請移步北京理工大學【納米化學研究所】陳南副教授主頁：
https://cce.bit.edu.cn/docs/2021-04/b7863769937946c2aebc8033e8bbbad9.pdf
本文由作者投稿。
