石墨烯基材料的制备及应用研究进展

李长南，陈 佩，孙毅男，董玉玉，郭亚杰，王广健

（淮北师范大学 化学与材料科学学院，安徽 淮北 235000）

“石墨烯（GNs）”是指小于10层的石墨片，它是由单层碳原子通过紧密堆积排列成具有规则六方对称的理想二维网格结构［1］，石墨烯中每个碳原子有4个价电子，其中的2s、2px和2py电子通过sp2杂化与其它最邻近的3个碳原子相互作用形成3个σ键，剩余一个未杂化的电子位于pz轨道上，与相邻的碳原子构成离域大π键［2］，借助于π键，电子能在晶体中自由移动，赋予石墨烯良好的导电性［3］，除此之外，作为零带隙半导体，石墨烯显示金属性，它还具有较大的比表面积（理论值达2 630 m2·g-1）［4］、较高的低温电子迁移率［5］、良好的导热性［6］、量子霍尔效应［7-8］和Klein隧穿效应［9-10］等.

石墨烯是目前发现的世界上最薄的且唯一存在的自由态原子晶体，单层石墨烯的厚度仅为0.35 nm，将其包裹起来能得到零维富勒烯，卷起来能得到一维碳纳米管，堆叠则可得到三维石墨［11］，因而它被称为“碳材料之母”，又被称为二维石墨片，是构成碳材料家族体系的基本单元.基于以上优点，石墨烯自2004年问世［12］以来，作为目前世界上最薄（仅有一个原子层厚度）的二维材料，它引起了科学界的研究热潮，特别在太阳能电池、传感器、超级电容器、储氢材料、高速晶体管、水处理、光催化复合材料等领域得到了广泛的关注.本文综述近年来国内外石墨烯的制备方法、石墨烯基材料的合成及其在各领域中的应用，对未来石墨烯基材料的发展趋势进行展望.

1 石墨烯的制备方法

根据制备原理不同，可分为物理方法和化学方法，其中化学方法是大量制备石墨烯的主要方法.

1.1 物理方法

制备石墨烯的物理方法主要有：微机械剥离法［12］、液相或气相直接剥离法［13-14］、取向附生法［15］、加热SiC法［16］等.物理方法虽研究的最早、最成熟且操作简单，但是该方法生产石墨烯的产率不高，石墨烯的大规模生产受到限制，探寻大量制备石墨烯的方法是目前科学家一直在追寻的.

1.2 化学方法

化学方法作为制备石墨烯的主要方法，主要包括：化学气相沉积（CVD）法、氧化石墨还原法、溶剂热法、化学插层法、化学剥离法等.

1.2.1 化学气相沉积（CVD）法

利用化学气相沉积CVD（Chemical Vapor Deposition）法已能成功地制备出cm2级面积的单层或多层石墨烯.

Srivastava等［17］采用管式微波等离子体增强化学气相沉积（MPECVD）法，以Ar和CH4为前驱气体，在相对较低的温度下，通过热蒸发技术，在Ni涂层的p型Si（100）衬底上首次沉积出了高密度且均匀分布厚度约为20 nm的纳米花瓣状石墨片，并研究了微波功率对石墨片形貌的影响.Reina等［18］提出低成本和可扩展的常压化学气相沉积法技术，以沉积有多晶Ni膜的Si片为基底，制备出大面积且可从基体上转移下来的单层或多层石墨烯片.Li 等［19］采用甲烷化学气相沉积法，以CH4+H2为原料，以多晶Cu 箔（厚度25 μm）为基底，在1 000 ℃的条件下，制备出大面积、高质量和规则的石墨烯，且该石墨烯主要为单层结构，仅有少部分比例（小于5%）的几层石墨烯.Murdock等［20］利用低压CVD法，研究了石墨烯的形状、取向、边缘几何关系及厚度对多晶Cu基板的依赖关系.Strupinski等［21］通过化学气相沉积法，在绝缘材料和SiC衬底上生长出高质量的石墨烯.Son等［22］探讨了以甲烷为原料，石墨烯在NiOx上生长过程中，以二氧化碳作为温和氧化剂的影响.Wu等［23］利用常压化学气相沉积法在熔融的铜上制备出大面积单晶石墨烯，该反应是在高于Cu的熔点1 090 ℃并且使用钼或钨以防止球状的Cu湿法除去而实现的.

化学气相沉积法可以制备出高质量、大面积、单层（比例大于95%）或少数层的石墨烯，且制备的石墨烯易于转移，可以在其它基底上使用，为石墨烯的发展开辟了新的捷径，但现阶段该法成本较高、技术复杂和生产条件苛刻，这限制该法的大规模生产.

1.2.2 氧化石墨还原法

氧化石墨还原法是目前制备石墨烯最常用也是最热门的方法，它分为氧化和还原两个步骤.制备氧化石墨最常用的方法有Brodie法［24］、Staudenmaier法［25］和Hummers法［26］.其中以在浓H2SO4和NaNO3的混合体系中，KMnO4为氧化剂，经低温、中温、高温3个阶段的Hummers应用最广.

氧化石墨经超声分散后，还需加还原剂对其还原，目前还原的方法主要有化学还原法、热处理还原法、电化学还原法等.其中化学还原法是制备石墨烯的主要方法.

化学还原法是在合适的反应温度下，利用还原剂与分散好的GO 进行反应，以除去石墨烯氧化物碳层间的各种含氧官能团，从而得到石墨烯.该法具有温和的反应条件，操作容易进行，且氧化石墨的结构不会受到破坏，能得到结构比较完整的石墨烯.当前，常用的还原剂主要有金属单质还原剂（如Al粉［27］、Fe粉［28］、Zn粉［29］）、有机物还原剂（如肼［30］、还原性糖［31］、维生素C［32］）和无机物还原剂（如NaBH4［33］、柠檬酸钠［34］、HI［35］）等 .

热处理还原法是使用较早的用于还原GO的方法，反应过程在惰性气体（N2或Ar）或者某些还原气体氛围中对GO进行快速加热产生高温（1 000 ℃以上）以脱除含氧基团，然后GO迅速膨胀发生剥离，同时部分含氧基团热解产生的CO2、H2O等小分子压入GO片层，当石墨烯层间受到的气体的压力大于层间范德华力时，石墨烯层将发生剥离、离解进而得到石墨烯.该法操作复杂，反应需在高温及惰性氛围下.

电化学还原法是一种快速、绿色无污染、简单且能进行大规模生产的方法，它是在恒定电势下，通过控制以下条件如电流、电压及还原时间等，逐步将电极上的GO进行还原，以除去含氧基团，进而得到厚度和大小均可控的石墨烯膜.

1.2.3 溶剂热法

水热法或溶剂热法是指在高温、高压下进行的化学反应，GO 层间的大量含氧官能团迅速分解产生CO2、CO、水蒸气等，该原理与热还原法类似，利用足够大的压强去克服片层之间的范德华力，对GO片层进行剥离和还原，从而得到石墨烯.

Lin 等［36］利用该法研究在不同溶剂（H2O、DMF）和不同温度（100 ℃、150 ℃）下对GO 的还原情况，成功制备出石墨烯.

1.2.4 化学插层法

张天友等［37］利用化学插层法，以水合肼为还原剂，探讨了插层过程参数（静置、磁力搅拌、离心和超声处理及其次序等）对还原氧化石墨烯横向尺寸的影响，研究表明，该方法为制备大面积的石墨烯片提供了思路.

1.2.5 化学剥离法

化学剥离法［38］即根据不同的剥离对象，选取使用不同的“膨胀剂”，再利用一定的化学手段将之插入被剥离对象（如石墨）的层间，最后按剥离一再嵌入一再扩张的方式制备高质量的石墨烯.

2 石墨烯基材料的合成

石墨烯基复合材料因在光催化、生物材料、液晶器件、传感材料等众多领域有着广阔的前景，已受到科研工作者的广泛关注.

2.1 石墨烯/聚合物复合材料的合成

制备石墨烯基复合材料时，一方面要保证单层片状石墨烯在基体中的分散较为均匀，另一方面要保证石墨烯界面与基体的界面间有较好的相互作用，以便更大程度地发挥石墨烯的良好性能.目前应用较为广泛的方法主要有溶液混合法、熔融混合法、原位聚合法.

2.1.1 溶液混合法

溶液混合法是在超声作用下将氧化石墨分散至有机溶剂或水中，而后加入聚合物使其还原，再通过挥发以除去溶剂.经修饰后的石墨烯不仅可以在有机溶剂中均匀分散，而且它与其他聚合物间的界面相互作用也有所增强，这为制备石墨烯复合材料提供了可能.Ma等［39］通过该法制备出FGONs/有机硅聚合物复合材料.Monti等［40］利用该法得到具有增强导电性能的石墨烯纳米片/环氧树脂纳米复合材料.

2.1.2 熔融共混法

熔融共混法对于非极性或极性聚合物均适用，且该法相对经济、环保，可用于大规模的工业化生产，但是低体积密度的纳米填料由于喂料较为困难，所以并不适用于该法.Zhang等［41］通过该法制得（聚对苯二甲酸乙二醇酯）PET/石墨烯纳米复合材料.

2.1.3 原位聚合法

原位聚合法中，氧化石墨烯或还原氧化石墨烯由于易从单体中剥离，所以形成的是分子级的分散，同时氧化石墨烯由于聚合，放出的热量可使其层间距增大，从而更有利于它从单体上的剥离，所以该法易制得分散均匀的石墨烯.Hu等［42］利用水合肼还原氧化石墨，采用原位聚合法制备出能在甲苯和氯仿中很好分散且具有较好的热稳定性以及较高导电性的石墨烯/聚苯乙烯纳米复合材料.

2.2 石墨烯/无机纳米复合材料的合成

目前应用于石墨烯复合材料生产的无机纳米粒子大致分为以下几类，金属纳米粒子：Ag［43］、Au［44］、Ru［45］、Cu［46］等，金属氧化物纳米粒子：ZnO［47］、TiO2［48］、Fe3O4［49］等，硫化物纳米粒子：CdS［50］.制备石墨烯/无机纳米复合材料需注意以下几个问题［51］：a.单层石墨烯的分离；b.石墨烯表面的无机纳米颗粒的均匀分散；c.纳米颗粒与石墨烯杂化的机理；d.纳米颗粒与石墨烯的相互作用以及对制得的复合材料性能的影响；e.石墨烯表面官能团对复合物形成的作用.下面将按照复合材料制备方法的不同进行分类介绍：

2.2.1 化学还原法

该法在制备石墨烯基-金属粒子复合材料中应用较为广泛，化学还原法是利用HAuCl4、AgNO3、H2Pd⁃Cl6等贵金属为前躯体，NaBH4、抗坏血酸以及碱等为还原剂，在石墨烯表面还原出贵金属的机理.Vinod⁃gopal等［44］以氯金酸（HAuCl4）为金源，聚乙二醇为还原剂，还原制备出了Au-RGO复合物.Xu等［52］以一水合肼为还原剂，以硝酸银为银源，成功制得了Ag/石墨烯薄膜.Moussa等［53］以Pd（NO3）2为钯源，在合适的质子溶剂（水，甲醇，乙醇）下，无需化学还原即制备出Pd/PRGO复合物.

2.2.2 电化学沉积法

该法是指通过电化学沉积直接在石墨烯基体上负载无机纳米材料从而获得石墨烯复合薄膜，因为无需进行后处理，所以电化学沉积法被认为是目前较为高效、环保的制备方法.近年来，研究人员已成功的在氧化石墨烯和气相沉积石墨烯上负载了CdSe、ZnO 等无机纳米颗粒.Yin 等［54］在充满O2的条件下，把涂有氧化石墨烯的石英插入到KCl和ZnCl2的电解液中，会在石墨烯片上生成ZnO纳米棒.目前该法还被引用到了rGO/Cu复合材料的制备技术中［55］，Valdez等［56］利用该法更是制备出石墨烯/CdS复合材料.

2.2.3 水热法

水热法的优点在于其制备纳米材料过程中的高温高压可直接还原氧化石墨烯，此外由于该法不需要煅烧或退火处理，所以能够获得较好的晶型.Zhang等［57］利用水热法制备出CdS-5% GR纳米复合物.Yan等［58］使用水热合成法制备出CdS/FGS（功能化的石墨烯薄板），研究表明，CdS纳米颗粒成功组装且其平均粒径大约为20 nm，此外利用该法还可制备rGO/TiO2［59-60］、rGO/SnO2［61］、α-Fe2O3纳米线/RGO［62］复合材料.

2.2.4 溶胶-凝胶法

目前利用该法已成功制备出TiO2、SiO2、Fe3O4/石墨烯纳米复合物.Lu 等［63］将溶胶-凝胶技术与超声技术相结合，制备出未功能化的SiO2/氧化石墨烯纳米薄片，再通过Ag纳米粒子的沉积，该薄片可用于检测血糖和双氧水.此外，通过溶胶-凝胶法制得的复合材料，其金属氧化物与石墨烯片间由牢固的化学键连接，所以制得的石墨稀基复合材料有着较高的稳定性.

2.2.5 热蒸发法

利用热蒸发法［64］制备石墨烯基无机纳米复合材料无需使用化学试剂、制备的成本较低、对于复合材料的形态控制较易，所以该法可用于大规模生产.Zhou等［65］利用该法成功地将Au纳米颗粒沉积在石墨稀片上，并研究石墨烯的厚度对纳米金粒子粒径尺寸和密度的影响.研究发现，随层数的增加，粒径尺寸变大但粒子密度减小.

3 石墨烯基材料的应用研究

3.1 石墨烯基材料在太阳能电池方面的应用

由无机半导体纳米粒子、有机小分子染料和聚合物形成的石墨烯复合材料表现出良好的光电转换特性，这就揭开石墨烯基材料在太阳能电池方面应用的序幕.

Wang等［66］利用石墨烯与介观TiO2纳米复合结构，对钙钛矿太阳能电池的电子收集，整个装置可在不高于150 ℃下进行，这些太阳能电池表现出显著的光伏性能功率转换效率高达15.6%，这项工作表明石墨烯/金属氧化物纳米复合材料有潜力朝低成本的太阳能电池发展.

Park 等［67］用导电聚合层对石墨烯表面的改性，在其表面得到高度均匀的ZnO，制备出石墨阴极ZnO纳米线的混合型太阳能电池，石墨烯半导体纳米结构的生长为柔性光电器件的发展提供机遇，石墨阴极型的混合型太阳能电池使用两种不同的感光材料，PbS量子点和共轭聚合物聚3-己基噻酚，这与氧化姻基器件具有类似的构架，该法保留石墨烯的有益特性，它可以替代氧化铟在各种光伏器件配置的使用.

3.2 石墨烯基材料在传感器方面的应用

电化学传感器［68］对传感器材料的研究主要体现在其开发方面，石墨烯对环境有高灵敏度，所以它引起研究者们的广泛关注.

Deng等［69］在水热及GO和邻甲氧基苯胺存在下，利用非经典结晶制备出还原氧化石墨烯（RGO）-共轭Cu2O纳米线，基于高的比表面，RGO-Cu2O介观晶体实现在室温下对NO2更高的灵敏度，RGO-Cu2O介观晶体独特的特性使其在超灵敏的环境传感器具有广阔的前景.

Zhu等［70］利用超声化学在还原氧化石墨烯（RGO）上制备均匀分散且粒径在30～40 nm的Fe3O4，再通过修饰玻碳电极的Fe3O4/RGO和血红蛋白结合制备生物传感器，该传感器在一定的范围内对过氧化氢的电催化还原具有良好的性能，检出限为2×10-6M.过氧化氢检测的高性能归因于Fe3O4纳米粒子与RGO的协同效应，促进电子在H2O2与电极表面的转移.

3.3 石墨烯基材料在超级电容器方面的应用

Chen等［71］对水热条件进行了优化，制备出比电容达471 F/g的RuO2-RGO纳米复合材料，研究表明，3 000次循环后，其比电容可达最大电容的92%.但因为Ru的稀缺，RuO2就很昂贵.因此，开发价格相对较低的石墨烯基金属复合物成为科学家追寻的目标.Yu 等［72］利用水热法制备的MnO2/石墨烯纳米复合物在2 M KCl且扫描速率为0.01 V/s时，得到的电容可达542 F/g，能量密度可达75.3 Wh/kg，这些优良的效果归因于GNPs和MnO2的协同效应，即具有优良电导率的石墨烯与具有高的赝电容的MnO2结合.

3.4 石墨烯基材料在储氢材料方面的应用

Serguei等［73］研究石墨烯的层数和层间距对储氢性能的影响，当石墨烯层间距为0.6 nm，H2内部压力在5 Mpa时，可达到2%～3%的储氢量，当氢的内部压力为10 Mpa时，可达3%～4%的储氢量，石墨烯作为贮氢的理想衬底.Lee等［74］研究储氢介质的钙原子与石墨烯组成的石墨烯基纳米结构，研究发现，Ca原子倾向于被单独吸附在Ca-Ca间距为10 Å，无Ca原子簇的锯齿边缘，复合材料对氢的吸附可达5wt%.

由于H2与石墨烯为物理吸附，两者结合很弱，这使得储氢量偏低，为此，Tylianakis等［75］提出金属掺杂石墨烯以提高储氢量，此外碱土金属、过渡金属、碱金属掺杂石墨烯也做了相应的研究.

3.5 石墨烯基材料在高速晶体管方面的应用

Lee等［76］利用石墨烯的活性层、氧化石墨烯介质和石墨电极，在塑料基底上制备出高性能、柔性石墨烯为基础的薄膜晶体管，在漏偏压为0.1 V的情况下，该石墨烯基薄膜晶体管表现出较高的空穴和电子迁移率，其数值分别达到300 cm2/（V·s）和250 cm2/（V·s），此外，该材料在塑料基板上表现出非常良好的机械灵活性和光学透过率，在此基础上朝着柔性化可伸缩晶体管的发展成为研究热点.廖志宇［77］构造以单层石墨烯为源漏电极研究其在场效应晶体管中的性能特点，为石墨烯在有机器件中的广泛使用打下良好的基础.

3.6 石墨烯基材料在水处理方面的应用

Yang等［78］用GO吸附除去水溶液中的Cu2+，GO由于具有大量的含氧基团，而这些基团能与Cu2+发生络合，从而使GO表面被单层Cu2+覆盖，朗格缪尔模型表明，Cu2+是被GO上的特定位点所吸附，从而形成单层结构，饱和吸附量可达46.6 mg Cu/g GO，比相同条件下的碳纳米管的吸附量（28.5 mg Cu/g CNTs）要高，大约是活性炭吸附量（4～5 mg/g）的10 倍，GO 的大比表面积和大量含氧基团是它吸附量高的根本原因 .Zhao 等［79］利用 GO 表面的含氧基团与 Pb2+的络合作用，除去水中的 Pb2+，GO 对 Pb2+的吸附与 pH 值有关，与离子强度无关，且GO对Pb2+的吸附是一个自发的吸热过程.

Wang等［80］通过自组装和原位光还原法制备出RGO/ZnO纳米复合物，并对其在水中去除有机污染物的应用进行研究.结果表明，该材料对罗丹明B的吸附能力有很大的改进，通过模拟日光照射，该材料对有机污染物的去除达99%，并具有良好的循环使用性能.Li 等［81］研究了GO/Fe3O4复合材料通过吸附对Cu2+和天然有机高分子（黄腐酸，FA）的去除，分别验证了Cu2+、FA与复合材料的相互作用以及pH、离子强度、FA/铜（II）的浓度和测定序列的影响.结果表明，复合材料对Cu2+的吸附与pH有很大的关系，与离子强度无关，这表明吸附主要由内球表面络合而不是外球表面络合或离子交换.FA的存在使Cu2+的吸附在相对较低的pH，而Cu2+的存在可促使FA的吸附.

3.7 石墨烯基材料在光催化方面的应用

石墨烯基材料继承石墨烯良好导电性与大比表面积的优点，增大电子传输效率，促进光生电子与空穴的分离，有效降低电子空穴复合几率，又继承半导体光催化材料的催化性能，为解决光催化反应中的瓶颈问题提供可行途径.

3.7.1 石墨烯与TiO2的复合

Zhang等［82］使用简单的一步水热法，制备出化学键合的TiO2（P25）-石墨烯纳米复合光催化剂并对其光催化机理进行研究.吸收光子能量后，TiO2的价带电子被激发跃迁至导带，基于石墨烯良好的导电性，被激电子流在复合材料周围不会聚集，而是流入到石墨烯的片层结构中，从而抑制光生空穴-电子的复合，使光生电子的效率利用到最大，经紫外-可见光谱分析，TiO2/石墨烯复合光催化剂的禁带宽度减小，另外，石墨烯独特的结构易与有机物中的苯环形成共轭结构，大量吸附以染料为代表的有机污染物，对光催化降解亚甲基蓝具有很好的效果.Zhang等［83］利用两阶段水热合成TiO2-石墨烯材料，与P25相比，该复合材料在光降解MO和吸附能力上均有所改进.Perera等［84］通过碱性水热过程制备出纳米管TiO2/RGO复合物，并研究它对孔雀石绿降解，研究表明，RGO与TiO2的复合比例对光催化活性有很大的影响，随RGO的增大，光催化活性比纯的TiO2要低，当复合物中RGO的比例为10%时，光催化活性最大，可达纯TiO2的3倍.Zhang等［85］以GR-TiO2纳米复合物为催化剂，在可见光温和条件下对苯甲醇选择性氧化至苯甲醛进行了研究，结果表明，在可见光下照射4 h，催化剂TiO2-5% GR催化效果最好.

3.7.2 石墨烯与ZnO的复合

Li等［86］用化学沉积路线制备出高催化活性的ZnO/GO纳米复合物，该复合材料对可见光的利用率高于GO和ZnO，优异的高表面积和分层孔隙度，有利于染料的吸附和氧物种的转移，进而对对亚甲基蓝进行降解.Yang等［87］以GO为石墨烯的前驱体，Zn（NH3）4CO3为ZnO的前驱体，利用聚（乙烯基吡咯烷酮）作为锌碳材料连接起来的中间体，通过热处理法制备出功能化层状石墨烯（FGS）/ZnO纳米复合材料，在低功耗紫外线（UV）光照射下，该复合材料对光催化降解罗丹明6G具有明显的功效.

3.7.3 石墨烯与SnO2的复合

Chen等［88］以GO和SnCl4为原材料，采用简单的水热法制备出SnO2掺杂石墨烯的光催化材料，与商业用TiO2和SnO2纳米棒相比，在紫外光照射下，该复合材料表现出更高的光催化活性，其高光催化活性的机理主要是归因于SnO2和石墨烯之间的协同效应.该效应中，石墨烯由于具有sp2杂化碳原子的π-π共轭大结构，故可作为吸附剂和电子受体，该研究提供增强光催化活性的有效途径，即半导体纳米晶与石墨烯的复合.

3.7.4 石墨烯与CdS的复合

Chen等［89］通过带正电荷的CdS纳米微球与带负电荷的氧化石墨烯（GO）之间的静电相互作用，制备出规则的CdS 纳米球/石墨烯纳米复合材料，并研究其作为光催化剂在水中对硝基的选择性还原.Gao等［90］鉴于石墨烯碳原子易于接受电子的特殊结构，将CdS与石墨烯进行掺杂，促使光生电子—空穴的有效分离，增大对罗明丹B的降解率，研究表明，在复合物中当CdS达70%时，在可见光区具有较高的催化活性.

3.7.5 石墨烯与Bi系化合物的复合

Ng 等［91］制备的BiVO4-RGO 复合材料与纯BiVO4相比，在可见光照射下光电化学分解水前者是后者的10倍，研究发现，该复合材料的光化学活性区向长波长光区移动，显著增加光电流强度及稳定性.

Ai 等［92］以GO、硝酸铋、十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）为前驱体，采用简单的水热法制备出BiOBr/RGO纳米复合物，该合成过程中，GO的还原与BiOBr 纳米晶的合成是同时进行的，BiOBr/RGO 纳米复合物在可见光照射下（λ＞420 nm）光催化去除气态NO表现出卓越的性能，是纯BiOBr光催化性能的2倍.

Zhou等［93］以Na2WO4·2H2O和Bi（NO3）3·5H2O为原料，利用水热法首先制备Bi2WO6，再用两步法制备Bi2WO6-石墨烯复合物光催化剂，将该材料用于降解亚甲基蓝的实验表明，石墨烯的引入增强Bi2WO6的光催化活性，且当复合物中石墨烯含量在1.5%时，光催化活性达到最大.

4 结语

石墨烯作为一种新型的碳纳米材料，具有优异的特性，其良好的导电性与大比表面积为其作为催化剂载体打下了良好的铺垫，通过与某些特定的光催化材料复合可改变特定材料的禁带宽度和光活性位置，促进了光生电子（e-）和光生空穴（h+）的有效分离，抑制e-—h+发生复合，达到提高光催化效率的目的，在污水处理、光催化降解、太阳能电池等方面具有极高的科研价值和应用潜力.

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