获奖项目：化学修饰石墨烯可控组装与复合的基础研究

　　主要完成人：石高全（清华大学)，徐宇曦（清华大学)，李春（清华大学)，白华（清华大学)，吴穹（清华大学)

　　推荐单位：教育部

　　获奖等级：国家自然科学奖二等奖

　　项目简介：

石墨烯具有独特的单原子厚度二维结构和优异性能，在材料、能源、信息、环境等领域具有广泛而重要的应用。石墨烯从结构上可以看成是二维共轭高分子；特别是化学修饰石墨烯作为新型共轭高分子构筑基元，已成为高分子学科新的生长点以及知识与技术创新的源头之一。该项目主要研究了化学修饰石墨烯的大分子行为，建立了石墨烯化学修饰、可控组装与复合新方法，研制了系列石墨烯功能材料并探索了其在能源领域中的应用，为揭示化学修饰石墨烯结构与性能的关系、构建新型石墨烯功能材料、推进其工业化进程提供了知识积累、理论基础与技术支撑。主要发现点如下：

(1) 提出了具有共轭结构小分子或高分子非共价修饰制备水溶性石墨烯的新方法，揭示了化学修饰石墨烯的分散机制以及结构功能关系; 建立了化学修饰石墨烯结构控制与尺寸分级的新方法，为发展和完善可溶性石墨烯制备技术提供了新思路。

(2) 率先开展了化学修饰石墨烯溶液组装行为、三维组装结构与性能的研究；解析了二维石墨烯片自组装及复合组装机理，制备了系列具有多维度、多级次微结构的石墨烯块体材料并探索了其应用，为建立和发展石墨烯微结构材料及其应用这一研究领域奠定理论基础并提供技术支撑。

(3) 建立了制备化学修饰石墨烯复合材料的新策略，揭示了复合组份与石墨烯片间的协同作用机理，有效提高了复合材料的性能，为开展石墨烯复合材料研究开辟了新方向。率先提出了利用化学修饰石墨烯及其复合材料作为非金属催化电极用于染料敏化太阳能电池，研究了石墨烯自组装三维结构及其复合材料的电容性能与形成机理，为推动石墨烯材料在能源器件中的应用做出了贡献。

该项目20篇主要论文SCI他引7393次，单篇最高SCI他引1547次，其中15篇SCI他引超过200次，20篇主要论文均入选本领域近十年ESI TOP 1%高被引论文。8篇代表性论文分别发表在 J. Am. Chem. Soc.、ACS Nano、Chem. Commun.等国际著名刊物上，SCI他引4443次，篇均SCI他引超过550次。1篇代表性论文入选十一五期间中国大陆纳米研究最有影响的10篇论文（中国科学院科学数据库纳米研究专业数据库）。应邀在Adv. Mater.、Energy Environ. Sci.、Nanoscale等国际著名期刊发表综述。项目阶段性研究成果获2013年度高等学校科学研究优秀成果奖(自然科学)一等奖。