1成果简介

石墨烯因其独特和优异的功能（大的长径比，出色的机械、热和光学功能）而成为最有吸引力的材料之一。近年来，随着光热材料研究的不断深入，石墨烯及其衍生物因其全光谱吸收特性和优异的热传输性能，成为颇具潜力的光热材料，其在不同领域的光热应用引起了业界极大的兴趣。

为此，本研究团队在《Energy》期刊发表名为“Photothermal applications based on graphene and its derivatives: A state-of-the-art review”（ Energy, 2021, 216, 119262, DOI: 10.1016/j.energy.2020.119262）的综述论文，系统总结了石墨烯及其衍生物的光热应用最新研究进展。详细讨论了石墨烯及其衍生物在不同应用领域面临的关键问题、挑战和未来发展方向，例如太阳能集热器，太阳能驱动水蒸发，光热催化，光热治疗和光热抗菌等。本文的第一作者为硕士研究生李芝静，通讯作者为雷晖高级工程师和于伟教授。

2图文导读 

该综述首先介绍了石墨烯及其衍生物的结构、性能，然后重点讨论了石墨烯及其衍生物在不同的应用领域的最新研究进展、面临的问题及未来发展方向。

图1、本综述讨论的应用领域：（a）太阳能集热器；（b）太阳能驱动水蒸发； （c）光热催化；（d）光热治疗； （e）光热抗菌。

图2、石墨烯及其衍生物在太阳能集热器方向的应用，包括各种类型的太阳能集热器：（a）平板太阳能集热器；（b）直接吸收式太阳能集热器；（c）真空管式太阳能集热器；（d）抛物槽式太阳能集热器；（e）光伏光热耦合式太阳能集热器

图3、石墨烯及其衍生物在各种太阳能驱动热蒸发系统中的应用：（a-b）界面系统；（c-d）隔离系统；（e-f）容积系统。

图4、石墨烯及其衍生物在光热催化方向的应用。

图5、石墨烯及其衍生物在光热治疗方向的应用。

图6、石墨烯及其衍生物在光热抗菌方向的应用。

3小结及观点

石墨烯及其衍生物在不同的应用领域都具有很好的应用前景，但是不同的领域目前的研究进展各不相同。向太阳能集热器应用中引入石墨烯及其衍生物为该领域注入了新的活力，然而，当前大多数石墨烯基太阳能集热器研究多关注于石墨烯的热交换能力，对于其光热转换特性的研究仍需要进一步探索。石墨烯及其衍生物可用于太阳能驱动的水蒸发系统，目前大多数研究都基于实验室的小试，要真正达到工业应用，还需进行更大规模的实验评估。石墨烯及其衍生物光热催化是一种理想的节能催化方法，利用太阳能取代热能作为光热催化的能源，可以避免由换热设备所带来的能量损失。在癌症治疗领域，核心问题是在靶向杀死局部患病细胞的同时，最大程度地减少对健康细胞的损害，石墨烯及其衍生物光热治疗是解决此问题的可行策略。另外，石墨烯及其衍生物的抗菌作用可以在光热治疗中防止患者被细菌感染，从而增强其治疗效果。