日前，日本金澤大學、東北大學、大阪大學和筑波大學組成的聯(lián)合研究小組，從數(shù)學角度設計了由單層碳原子構成的石墨烯邊緣構造，并通過在石墨烯的邊緣結構中化學摻雜氮(N)和磷(P)，有目的地形成了幾何變形。

在此基礎上，聯(lián)合研究小組計算發(fā)現(xiàn)，擁有化學摻雜邊緣結構的石墨烯具有很高的氫生成能力，能大幅增強氫生成反應，獲得的結果與使用高價貴金屬鉑接近，從而首次證實，非金屬元素的化學摻雜與特殊設計的石墨烯邊緣結構，有助于提高電極的反應性能。

石墨烯(Graphene)是一種由碳原子以sp2雜化軌道組成六角型呈蜂巢晶格的二維碳納米材料。

石墨烯具有優(yōu)異的光學、電學、力學特性，在材料學、微納加工、能源、生物醫(yī)學和藥物傳遞等方面具有重要的應用前景，被認為是一種未來革命性的材料。英國曼徹斯特大學物理學家安德烈·蓋姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫，用微機械剝離法成功從石墨中分離出石墨烯，因此共同獲得2010年諾貝爾物理學獎。

石墨烯常見的粉體生產(chǎn)的方法為機械剝離法、氧化還原法、SiC外延生長法，薄膜生產(chǎn)方法為化學氣相沉積法(CVD)。2018年3月31日，中國首條全自動量產(chǎn)石墨烯有機太陽能光電子器件生產(chǎn)線在山東菏澤啟動，該項目主要生產(chǎn)可在弱光下發(fā)電的石墨烯有機太陽能電池(下稱石墨烯OPV)，破解了應用局限、對角度敏感、不易造型這三大太陽能發(fā)電難題。

隨著批量化生產(chǎn)以及大尺寸等難題的逐步突破，石墨烯的產(chǎn)業(yè)化應用步伐正在加快，基于已有的研究成果，最先實現(xiàn)商業(yè)化應用的領域可能會是移動設備、特種航天、新能源電池領域。

石墨烯對物理學基礎研究有著特殊意義，它使得一些此前只能在理論上進行論證的量子效應可以通過實驗經(jīng)行驗證。在二維的石墨烯中，電子的質(zhì)量仿佛是不存在的，這種性質(zhì)使石墨烯成為了一種罕見的可用于研究相對論量子力學的凝聚態(tài)物質(zhì)--因為無質(zhì)量的粒子必須以光速運動，從而必須用相對論量子力學來描述，這為理論物理學家們提供了一個嶄新的研究方向:一些原來需要在巨型粒子加速器中進行的試驗，可以在小型實驗室內(nèi)用石墨烯進行。

零能隙的半導體主要是單層石墨烯，這種電子結構會嚴重影響到氣體分子在其表面上的作用。單層石墨烯較體相石墨表面反應活性增強的功能是由石墨烯的氫化反應和氧化反應結果顯示出來的，說明石墨烯的電子結構可以調(diào)變其表面的活性。另外，石墨烯的電子結構可以通過氣體分子吸附的誘導而發(fā)生相應的變化，其不但對載流子的濃度進行改變，同時可以摻雜不同的石墨烯。

而在地球上和地球大氣中只存在極稀少的游離狀態(tài)氫。在地殼里，如果按質(zhì)量計算，氫只占總質(zhì)量的1%，而如果按原子百分數(shù)計算，則占17%。氫在自然界中分布很廣，水便是氫的"倉庫"--氫在水中的質(zhì)量分數(shù)為11%;泥土中約有1.5%的氫;石油、天然氣、動植物體也含氫。在空氣中，氫氣倒不多，約占總體積的一千萬分之五。在整個宇宙中，按原子百分數(shù)來說，氫卻是最多的元素。據(jù)研究，在太陽的大氣中，按原子百分數(shù)計算，氫占81.75%。在宇宙空間中，氫原子的數(shù)目比其他所有元素原子的總和約大100倍。

氫是一種能量密度很高的清潔可再生能源，但其特殊性質(zhì)導致難以常溫常壓儲存，泄漏后有爆炸危險。若能突破儲存技術便可以廣泛用于各種動力設備。中國利用特殊溶液大量吸收氫氣，一立方米可以吸收超過50公斤，平常可以穩(wěn)定儲存，加入催化劑便可釋放氫氣，儲氫材料可重復使用2000次。該技術國際領先，或引發(fā)氫能利用革命