Fe@N掺杂纳米碳催化剂的制备及电催化H_(2)O_(2)性能研究

采用Fe(NO_(3))_(3)·9H_(2)O和聚乙烯吡咯烷酮为原料,通过高温煅烧制备出Fe@N掺杂纳米碳催化剂(Fe-PVP-900-X,X=0.25、0.50、0.75;X代表不同Fe/C质量比),并探究了不同Fe/C质量比对催化剂催化性能的影响。其中,Fe-PVP-900-0.75在氧气还原反应(ORR)中表现出催化活性、且二电子路径选择性和稳定性良好。

石墨烯/聚吡咯复合物的制备及超级电容性能研究

采用石墨烯/聚吡咯(r GO/PPY)复合物制备超级电容器,以弥补二者各自的不足。采用改进Hummers法制备出氧化石墨烯(GO)。利用水合肼还原法将GO还原后得到r GO,同时采用电化学聚合法制备出PPY。最后,用电沉积法直接在不锈钢网上制备出r GO/PPY复合物。得到的复合材料的比电容为209.04 F/g,显著高于r GO的比电容(52.42 F/g)。另外,循环1 000次后,复合材料的比电容下降18.1%,低于PPY(36.3%)。

纳米碲化镉/石墨烯水溶液的制备及荧光性能研究

以石墨为原料,通过热还原法制备了还原性氧化石墨烯(rGO),然后采用水热法将CdTe量子点与r GO以非共价键的方式复合在一起,制备出了纳米CdTe/rGO水溶液。通过X射线衍射仪、紫外-可见分光光度计、透射电子显微镜和荧光分光光度计对样品进行了表征。结果表明,160℃下水热30 min制备的CdTe/rGO荧光性能最好。CdTe量子点均匀地负载在rGO表面;CdTe量子点的团聚体尺寸由复合前的220 nm减小到60~120 nm;并在527 nm处产生荧光猝灭,说明rGO与CdTe量子点之间存在着光诱导电子转移,从而为制备性能可靠的光伏器件提供可能。

镍掺杂多孔石墨烯的制备、表征及对过氧化氢的电化学检测

以氧化石墨烯为原料,采用氢氧化钾氧化法制备了多孔石墨烯(PrGO)和镍掺杂多孔石墨烯(Ni-PrGO)。惰性气氛下通过高温烧结将PrGO和Ni-PrGO中的氧化态碳进行还原,同时经过氢氧化钾氧化,在PrGO和Ni-PrGO的石墨烯片层中形成孔径为45~100 nm的孔洞。XRD谱图表明,在Ni-PrGO中镍以β-Ni(OH)2纳米颗粒形式存在。分别以还原氧化石墨烯(rGO)/氧化铟锡(ITO)、PrGO/ITO和NiPrGO/ITO为工作电极,采用时间-电流曲线法检测水溶液中的H_2O_2,3种工作电极对双氧水的响应性强弱顺序为:Ni-PrGO/ITO>PrGO/ITO>rGO/ITO;在2×10^(-5)mol/L到2×10^(-4) mol/L范围内,Ni-PrGO/ITO可以有效测定水溶液中H_2O_2的浓度。研究结果表明,多孔结构有效地提高了PrGO的电化学催化性能,镍掺杂可进一步提高Ni-PrGO的电化学催化性能。

水溶性氮掺杂石墨烯量子点的合成及其对Pb^(2+)的选择性识别研究

以氧化剥离碳纤维法制备的石墨烯量子点(GQDs)为原料,以N,N-二甲基甲酰胺(DMF)为氮源和溶剂,采用溶剂热法,制备了氮掺杂的水溶性石墨烯量子点(N-GQDs)。当反应时间小于24h时,N-GQDs的氮掺杂量和发光量子效率随反应时间的延长而增大,同时其荧光颜色逐渐从黄色向绿、蓝转变。N-GQDs的发光量子效率最高可从GQDs的4.0%增加到30.1%。氮掺杂一方面增加了N-GQDs中C—N键含量,另一方面增强了N-GQDs的结构有序性,从而提高了其发光量子效率。作为荧光探针,N-GQDs对水溶液中的Pb^(2+)具有良好的识别作用。荧光滴定实验证明,在8.0×10-7 mol/L^1.5×10-4 mol/L的线性范围内,以NGQDs为荧光探针,可以有效测定水溶液中Pb^(2+)的浓度。与未掺杂的GQDs相比,氮掺杂显著提高了石墨烯量子点对Pb^(2+)的选择性。