随着能源需求的不断提升，能源短缺和环境污染问题日益受到人们的广泛关注。太阳能是一种清洁、可持续的能源，太阳能的高效利用是缓解能源危机的有效途径。在诸多太阳能利用形式中，光热转换可将太阳能转化为可利用的热能，其具有宽谱带太阳光利用率、高能量转换效率、广泛的应用场景等优势，近些年来受到研究者们的广泛关注。理想的光热材料需要在太阳光谱段具有宽谱带高吸收率的同时，在红外谱段具有低辐射率。对于石墨烯材料而言，其在太阳光到红外谱段的吸收率恒定，但太阳光谱段的高吸收率往往带来红外光谱段的高发射率，这限制了其光热转换效率。

　　近日，北京大学、北京石墨烯研究院刘忠范—亓月研究团队发展了一种能带调控调节石墨烯红外辐射性质的方法。他们利用等离子体化学气相沉积（PECVD）技术在市售的玻璃纤维毡表面生长氮掺杂的垂直结构石墨烯（图1a，b）。通过调节石墨烯晶格中氮掺杂类型和氮掺杂浓度，制备的NVGQF红外发射率在0.68-0.96范围内连续可调（2.5-25 μm），且在太阳光谱段（250-2500 nm）平均吸收率高达~0.96，与未掺杂的样品相当（图1c，d）。得益于红外辐射率的有效调节，相较于未掺杂的样品，NVGQF的红外辐射大可降低~31%，在相同功率太阳光照下（1 kW•m-2），其表面平衡温度提升了~10 °C（图1d）。

图1. NVGQF的红外辐射率调控。

基于NVGQF优异的光热性能，本工作进一步探索了其在原油回收场景中的应用。考虑到原油的黏度具有温度依赖性，提高温度可以有效降低原油黏度，提升NVGQF对原油的吸附速率。因此，该团队利用光学透镜在NVGQF表面构筑了温度梯度（图2a-c），原油沿着温度梯度方向流经NVGQF孔道，在重力作用下滴落入回收桶中。与其他原油回收的方法相比，本工作中报道的这种温度梯度驱动的方法可以在无外加能量输入的情况下实现原油的自发回收。在10 min时间内，该装置即可回收7.82 g原油（图2d，e）。

图2. 温度梯度驱动原油自发回收。

这一成果近期发表在Journal of the American Chemical Society 上，文章的第一作者是北京大学程熠博士，北京大学刘忠范院士、北京石墨烯研究院亓月特聘研究员为该论文共同通讯作者。

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Graphene Infrared Radiation Management Targeting Photothermal Conversion for Electric-Energy-Free Crude-Oil CollectionYi Cheng, Shuting Cheng, Bingbing Chen, Jun Jiang, Ce Tu, Wenjuan Li, Yuyao Yang, Kewen Huang, Kun Wang, Hao Yuan, Junliang Li, Yue Qi*, Zhongfan Liu*J. Am. Chem. Soc., 2022, DOI: 10.1021/jacs.2c04454

文章来源：公众号【X-MOL资讯】

氧化石墨烯：

氧化石墨烯(graphene oxide )是石墨烯的氧化物，一般用GO表示，其颜色为棕黄色，市面上常见的产品有粉末状、片状以及溶液状的。因经氧化后，其上含氧官能团增多而使性质较石墨烯更加活泼，可经由各种与含氧官能团的反应而改善本身性质。

氧化石墨烯薄片是石墨粉末经化学氧化及剥离后的产物，氧化石墨烯是单一的原子层，可以随时在横向尺寸上扩展到数十微米。因此，其结构跨越了一般化学和材料科学的典型尺度。氧化石墨烯可视为一种非传统型态的软性材料，具有聚合物、胶体、薄膜，以及两性分子的特性。氧化石墨烯长久以来被视为亲水性物质，因为其在水中具有优越的分散性，但是，相关实验结果显示，氧化石墨烯实际上具有两亲性，从石墨烯薄片边缘到中央呈现亲水至疏水的性质分布。因此，氧化石墨烯可如同界面活性剂一般存在界面，并降低界面间的能量。其亲水性被广泛认知。

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