李景虹院士:讓“新材料之王”石墨烯走進百姓生活

李景虹長期從事分析化學研究,在電分析化學、生物電化學、單細胞分析化學及納米電化學領域的研究方面取得系統性創新成果。提出離子液體三電極電化學測量新方法,精準測量並發現了石墨烯超低量子電容,爲石墨烯電分析化學提供了理論基礎,提出和發展了石墨烯電分析化學新領域;提出了石墨烯-熒光分子能量轉移分析方法,爲石墨烯生物細胞分析新領域提供方法學基礎和實驗標準。

從秸稈、玉米芯中提取石墨烯

石墨烯是目前已知最薄的材料,有人預言,石墨烯有望讓“薄得像紙一樣的透明手機”“像襯衣一樣的防彈衣”等科幻產品成爲現實。許多專家稱之爲“改變21世紀的材料”。李景虹認爲,石墨烯兼具多種獨特性能。比如,石墨烯具有超高的導電性,遷移率是硅的100倍;導熱性能優於碳納米管,有望成爲未來超大規模納米集成電路的散熱材料;比金剛石堅硬,還有極高的透光率;極高的比表面積,有望成爲潛力巨大的儲能材料等。

2006年,李景虹團隊開始石墨烯電化學規律的研究,圍繞石墨烯電化學、生物傳感及細胞成像新方法開展了系統深入的創新性研究。該項目系統研究了石墨烯界面電子轉移規律,建立了高靈敏和高選擇性的石墨烯電化學生物傳感新方法。

近幾年,李景虹又開始研究讓“新材料之王”石墨烯融入百姓生活的方法——從秸稈、玉米芯中提取石墨烯。他說,秸稈中提取石墨烯是創新之舉。不僅利用農廢產品加工變廢爲寶,減少了秸稈焚燒對環境的破壞;還解決了用於紡織的石墨烯大規模生產問題。但是李景虹強調,石墨烯材料從整體上尚處於研發階段,在不同領域產生具體產品的時間有早有晚。目前,石墨烯已經作爲新材料納入“十三五”國家戰略性新興產業發展規劃中。我國已形成多個石墨烯產業集羣,並不斷壯大。

讓塑料回收有利可圖

目前,大部分沿海地區受到塑料碎片污染,全球已有233種海洋生物消化道內存在微塑料顆粒。世界塑料產量在60年內從200萬噸飆升至3.48億噸,廢舊塑料垃圾總量也與日俱增。塑料污染已嚴重威脅到了人類的健康和生態安全。李景虹說,雖然國際上已有多個針對大型塑料污染問題的協議,但仍不足以遏制海洋塑料污染。他認爲,要想減少塑料污染就要先處理廢舊塑料垃圾。而廢塑料化學循環是處理廢舊塑料垃圾的有效途徑。

李景虹稱,廢塑料化學循環不僅可以“吃掉”物理回收吃不掉的塑料廢料,提高資源綜合利用率,變廢爲寶。還有助於減少化石原料的消耗,減少二氧化碳的排放。他建議應從頂層設計上,明確化學循環是塑料廢棄物綜合管理體系的一部分,設立一批廢塑料化學循環示範工程,鼓勵並規範化學循環產品的終端應用。

與此同時,李景虹建議可以出臺一些標準,如農業塑料薄膜、塑料袋和其他塑料包裝的相關標準;塑料處理企業的尾水和大氣排放標準;可生物降解塑料的認定標準;城鎮和工業污水處理廠尾水微塑料排放標準等。“還可以加強國際合作,使塑料回收變得‘有利可圖’。”

建立危險化學品監管數字平臺

高校實驗室安全問題引起了李景虹的關注。近幾年,我國高校發生的各類實驗室安全事故共14543起,死亡29人。李景虹調研發現,比如高校危化品存在非法配送現象,對於供應商資質審查不嚴格;高校危化品採購來源複雜;高校實驗室存放的危化品種類多、數量大,且未嚴格按要求存儲。

李景虹建議,以高校危化品供需爲切入口,建立地區統一的危化品供需信息平臺以及實驗室數字管理平臺,鼓勵和引導危化品企業進入平臺交易。綜合利用電子標籤、大數據、人工智能等高新技術,對各環節進行全過程移動式信息化監管,實現危險化學品來源可循、去向可溯、狀態可控。

除此以外,還要嚴格審覈平臺用戶(供應商、採購商、承運方等),與監管部門經營單位許可系統進行數據互通,實現危險化學品交易、倉儲、配送實時監控和統一監管。(王慧蘭)

李景虹院士和學生在一起

李景虹院士簡介

李景虹,中國科學院院士,中科智庫首批入庫專家兼審覈委員會委員,分析化學專家,清華大學化學系教授、博士生導師、分析化學所所長。

李景虹長期從事分析化學研究,在電分析化學、生物電化學、單細胞分析化學及納米電化學領域的研究方面取得系統性創新成果。提出離子液體三電極電化學測量新方法,精準測量並發現了石墨烯超低量子電容,爲石墨烯電分析化學提供了理論基礎,提出和發展了石墨烯電分析化學新領域;提出了石墨烯-熒光分子能量轉移分析方法,爲石墨烯生物細胞分析新領域提供方法學基礎和實驗標準。

曾獲國家自然科學獎、中國分析測試協會科學技術獎、中國化學會-巴斯夫青年知識創新獎、教育部高等學校自然科學獎、第八屆藥明康德生命化學研究獎、國家傑出青年科學基金、中國科學院百人計劃。發表SCI論文300餘篇,被引用超4.6萬次。