三维石墨烯-碳纳米管对超高性能混凝土机敏性能的影响

本工作探索了掺加三维石墨烯-碳纳米管(Graphene-CNT,GC)的超高性能混凝土(Ultra-high performance concrete, UHPC)复合材料的机敏性能,基于四电极法分析了不同GC掺量、加载幅度、加载速度、温度和含水率对UHPC的电阻率变化规律的影响。研究结果表明:GC掺量对UHPC的28 d抗压强度影响不大;UHPC电阻率随着GC掺量的增加逐步降低,含有2.0%(质量分数,下同)GC的UHPC电阻率较R组下降了55.1%;UHPC试件电阻率随内部相对含水率的增加而降低,且二者存在线性关系;UHPC的电阻率随温度的升高而降低,电阻率的自然对数与绝对温度的倒数呈线性关系;UHPC电阻率变化率幅值随着加载幅度增大而增加,表现出良好的压敏特性,1.2%GC掺量下UHPC试件的压缩应力和应变灵敏系数分别达到0.2%/MPa和85.2。

三维石墨烯/碳纳米管复合材料的制备及超电容性能研究

该研究旨在探讨三维石墨烯/碳纳米管复合材料的生产方法和其超电容特性。用平衡沉积法制备Ni-Mg-Al三元金属氧化物(TMO),并用一步化学气相沉积法(CVD),以CH4为碳源,Ar为保护气体,通过Ni的原位还原过程,成功制备出碳纳米管(CNTs),并且在Mg与Al的金属氧化物中形成石墨烯(GR)。最后采取水热处理方式,有效剔除TMO,成功生产出三维石墨烯(3DGR)/CNTs的混合物。同时通过调节Ni、Mg和Al 3种金属离子的摩尔比、生长温度和生长时间,并借助3DGR/CNTs复合材料的结构和电容特性,来对CNTs和GR 2种成分的生长动力学差异进行适当的管理和改善。经过研究,发现CNTs复合材料的电子传输路径得到CNTs与GR的共同作用,这对于显著提高其导电特性,进一步增强其电容性能具有积极影响。

一步合成三维石墨烯/生物质碳复合材料的研究

以酵母生物质为碳源,采用共水热法一步制备酵母生物质碳与三维立体石墨烯的复合材料,作为锂空气电池的阴极。通过扫描电镜、能谱分析等手段的物理性能表征及循环伏安、交流阻抗和充放电循环的电化学性能测试,结果表明,酵母生物质碳在三维立体石墨烯表面分布较为均匀,并且其表面存在N等元素,循环伏安测试表现出明显的氧化峰和还原峰。在电流密度为40 mA/g的条件下,按电极总质量计算出电极的比容量为3 100 mAh/g,电极放电平台为2.6 V左右,充电平台约为4.5 V,随着电流密度增加,电池容量下降,当电流密度达到100和200 mA/g时,对应比容量分别为2 300和1 300 mAh/g,表现出较好的电化学性能,保持了较好的催化活性。

硫、氮共掺杂三维石墨烯的全固态超级电容器

石墨烯以其超高导电性和超大比表面的独特优势常被应用于对称超级电容器的电极材料,然而二维石墨烯纳米片层间的范德华力容易导致片层堆叠。并且水溶液作为电解质组装的超级电容器在充电过程中可能发生水分解反应导致充电电压受限从而极大地降低它的能量密度。基于此,本研究采用水热法制备了硫、氮共掺杂的三维石墨烯气凝胶电极材料,研究了石墨烯材料的微观形貌、表面化学性质及水热反应时间对材料电化学性能的影响。结果表明:S,N-rGO-2具有发达的孔结构和高含量的杂原子。在5mV/s的扫描速率下比电容高达358.5F/g,使用固态电解质组装的全固态超级电容器充电电压可以达到1.8V,在1A/g的电流密度下比电容高达118.3F/g,能量密度达到14.9Wh/kg,并且10000次充/放电后的比电容保留率和库仑效率均接近100%。S,N-rGO-2表现出优异的双电层电容性能,可作为有潜力的超级电容器电极材料。

三维石墨烯及其复合材料的制备与吸附性能研究进展

将低维纳米材料组装成三维宏观网络结构是当前公认的一种获得具有高吸附性能环境功能材料的有效策略。由二维的石墨烯片层组装成三维石墨烯或构筑成三维石墨烯复合材料是当前环境功能材料的研究热点。基于这一研究热点,综述了当前三维石墨烯及其复合材料的制备方法,归纳总结了当前三维石墨烯及其复合材料作为新型吸附材料在吸附水体中染料、重金属离子、油类以及抗生素等污染物的应用研究成果,阐明了未来三维石墨烯及其复合材料制备及吸附性能研究的发展方向。

用于自组装三维石墨烯的交联剂的研究进展

三维石墨烯不仅保持了二维石墨烯的优良特性,还具有密度低、孔隙率高、比表面积大等优点。但是随着石墨烯基复合材料的不断开发,迫切需要在三维石墨烯结构的基础上注入新型的功能成分,以实现不同领域的应用。交联剂的使用使宏观的三维石墨烯具有特殊的结构和优异的性能,以及多样化的应用前景。从交联机理、交联剂的种类以及交联剂对三维石墨烯性能的影响这三个主要方面综述了用于制备三维石墨烯复合材料的交联剂的研究进展。最后,总结了交联剂所面临的问题并对交联剂的未来发展方向进行了展望,期望能为研究人员探索新型交联剂提供参考作用。

硫掺杂三维石墨烯的制备及电化学性能表征

杂原子的掺杂可以有效地避免其无序堆叠,从而改善其基电极的电化学性质。由此,研究人员利用噻吩聚合物(PEDOT:PSS)为硫源,在氧化石墨烯的表面形成高分子链,退火处理制备了硫原子掺杂的石墨烯晶体,制作了三维结构的硫掺杂石墨烯(SG)。实验证明,SG电极材料具有高比电容,在电流密度为0.5 A/g时,比电容为254 F/g。由此得到的SG电极材料的电容比容量明显优于还原氧化石墨烯(rGO)的容量。比电容性能大幅度的改善证实了硫掺杂的石墨烯在超级电容器的应用中良好的前景。

泡沫镍基三维石墨烯的制备及其在鸡蛋中氟虫腈及其代谢物分析中的应用

以磁性泡沫镍为基底制备泡沫镍基三维石墨烯磁固相萃取材料,建立磁固相萃取与气相色谱-电子捕获器联用技术用于鸡蛋中氟虫腈及其代谢物分析的新方法。将泡沫镍基三维石墨烯磁性材料用于磁固相萃取氟虫腈及其代谢物,萃取解吸条件如下:样品溶液盐浓度为30%,样品溶液pH为7,涡旋萃取5 min;解吸剂为乙腈,涡旋解吸5 min。采用气相色谱法进行定性定量分析。该方法对氟虫腈及其代谢物的检出限为4.1~5.9μg/L,线性范围为15~500μg/L,相关系数>0.9981。将所建方法用于鸡蛋样品检测,氟虫腈及其代谢物的加标回收率为83.3%~95.4%,相对标准偏差(n=3)为4.8%~11.7%。

三维石墨烯的制备及其应用

三维石墨烯材料因其高孔隙率、大比表面积、优异的导电性能和机械强度以及良好的生物相容性被广泛应用于众多领域。本文综述了三维石墨烯材料的主要制备方法,介绍三维石墨烯材料在传感器、能源、环保、生物医学领域的应用。分析了当前三维石墨烯各类制备技术的优缺点。最后针对三维石墨烯材料制备面临的问题和未来发展趋势进行了总结和展望。

三维石墨烯的制备及其吸附水中污染物的研究进展

综述了三维石墨烯3种不同结构的制备方法及其吸附性能,并从污水处理角度总结了三维石墨烯对水中几种典型污染物的吸附能力和效果。目前三维石墨烯在环境保护领域中的发展方向主要为:开发可以重复利用,且低成本的环境友好型三维石墨烯吸附材料;制备可同时去除水中多种污染物的广谱性吸附剂;探究三维石墨烯对水中纳米级污染物的去除性能。

三维石墨烯材料的制备及在超级电容器中的应用现状

三维石墨烯材料(3DGMs)具有独特的三维多孔网络连通结构,大的比表面,良好的光、电、热、力学等性质,是理想的超级电容器材料,应用前景广泛。介绍了3DGMs的制备方法,综述了以化学生长法和化学气相沉积法制备的高质量、大比表面积3DGMs在超级电容器方面的应用现状,并对其未来发展趋势进行了展望。

中空铂镍/三维石墨烯催化剂的制备及电化学性能

采用超声辅助化学法和凝胶化反应相结合的工艺制备了中空铂镍/三维石墨烯电催化剂(PtNi/GCM).利用X射线粉末衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱仪(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)等表征了催化剂的结构、组成及微观形貌.采用电化学工作站和旋转圆盘电极测试了催化剂对氧还原反应的电催化活性和稳定性.结果表明,铂和镍前驱体的不同摩尔比对催化剂的多孔结构、粒子形貌和分散状态影响较大,当摩尔比为1∶1时,所得三维石墨烯中纳米粒子尺寸均一、分散均匀.该PtNi/GCM催化剂对氧还原具有优异的催化活性,在半波电势(0.494 V)处,质量比活性和面积比活性分别为1.09 A/mg Pt和1.02 m A/cm^2,是商业Pt/C的5.4倍和3.5倍(0.20 A/mgPt,0.29 m A/cm2).同时,该催化剂还具有很好的稳定性,循环30000周后,半波电势降低值是商业铂炭的43.6%.

三维石墨烯基光催化剂的研究进展

从三维石墨烯基光催化剂的制备、3D GBP的分类以及基本作用等方面对三维石墨烯基光催化剂进行综述,分析了三维石墨烯促进所负载催化剂电子-空穴高效分离、光吸收范围变宽以及污染物吸附性能提高的原理。此外,还综述了化学掺杂N和B原子石墨烯基底对三维石墨烯基光催化剂(3D GBP)催化性能的重要影响。

三维石墨烯/环氧树脂复合材料导热特性研究

三维石墨烯具有高孔隙率、高热导率和良好的热稳定性等优点。提出利用三维石墨烯形成的连续"导热链"填充环氧树脂从而改善环氧树脂传热性能的方法,通过化学氧化还原法制备了三维石墨烯,进而采用浇注法制备三维石墨烯/环氧树脂复合材料。实验测试了导热性能、比热容和玻璃化转变温度等热物性参数。结果表明:三维石墨烯可大幅度提髙环氧树脂的导热性能。在三维石墨烯的质量分数为3%时,环氧树脂的热导率提高近7倍。研究结果为三维石墨烯在导热复合材料领域的应用提供了实验依据。

三维石墨烯的水热法制备及其吸附性能研究

系统研究了一种在水热条件下制备三维石墨烯的新方法,建立了最佳的稳定制备工艺。该方法不需要添加化学交联剂,简单、可控性高。经X射线衍射、扫描电镜、视频接触角测量仪,拉曼光谱检测分析表明,制备的三维石墨烯样品具有密度低、孔隙率、机械强度及吸附率高的特点,与其它方法相比,此制备工艺具有较好的稳定性和重复性。制备的三维石墨烯有望应用在超级电容器、储氢材料、催化剂和环境保护等方面。

煤基三维石墨烯基电极在不同电解液中的电化学性能

三维石墨烯材料具有独特的多孔网络连通结构,大的比表面积,良好的光、电、热、力学等性质,被认为是理想的电极材料。以廉价煤炭为原料,通过催化热处理、化学氧化及水热还原等技术制得三维煤基石墨烯宏观体;采用透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FT-IR)和拉曼光谱等检测手段对样品形貌及结构进行表征;并进一步通过恒电流充放电(GCD)、循环伏安(CV)及交流阻抗(EIS)等技术研究了三维石墨烯材料在碱性(6mol/L KOH)、酸性(1mol/L H_2SO_4)及中性(1mol/L Na_2SO_4)_3种水系电解液中的电化学性能。结果表明,三维煤基石墨烯材料在酸性和碱性电解液中具有较高的比电容;其中,在6mol/L KOH水系电解液中的比电容高达288.9F/g,并具有较好的稳定性,充放电循环1 000次后材料的电容保持率为91.6%。

CeO_2/三维石墨烯催化臭氧氧化降解刚果红

采用原位氧化还原法制备了三维石墨烯负载型CeO_2催化剂(CeO_2/3D GN),采用XRD、FTIR、SEM、比表面积和零电荷点测定等方法对其进行了表征,并考察了CeO_2/3D GN非均相催化臭氧氧化降解水中刚果红染料的影响因素。表征结果显示:CeO_2/3D GN具有相互连通的三维网络结构;CeO_2纳米颗粒均匀地分散在石墨烯片层中;比表面积为190.89 m^2/g;零电荷点pH_(zpc)为7.36。实验结果表明:CeO_2/3D GN非均相催化臭氧氧化体系比单独臭氧氧化体系对刚果红溶液的脱色率提高了60.56百分点;连续5次重复利用CeO_2/3D GN,刚果红溶液脱色率为96.50%~98.00%;在臭氧流量为20 mg/min、催化剂投加量为1.5 g/L、初始溶液pH为7.00的最佳工艺条件下反应15 min,刚果红溶液脱色率可高达94.65%。

聚乙烯亚胺交联三维石墨烯制备与吸附性能

以聚乙烯亚胺(PEI)为交联剂,制备了PEI交联石墨烯絮状分散液。采用冷冻干燥法除掉絮状分散液中的溶剂水后,得到三维石墨烯。通过X射线衍射、扫描电子显微镜和红外光谱表征了所得三维石墨烯的结构及形貌特征,并测试了三维石墨烯对亚甲基蓝的吸附性能。研究结果表明:聚乙烯亚胺分子链的胺基可以与氧化石墨烯片层的环氧基和羧基反应,使PEI接枝到多个氧化石墨烯片层上,形成PEI交联的三维石墨烯。三维石墨烯能够快速吸附亚甲基蓝,当三维石墨烯添加量为10 mg、吸附时间为20 min时,亚甲基蓝去除率为85%,接近平衡去除率。

Fe_3O_4/三维石墨烯非均相Fenton催化降解酸性红B

采用原位氧化还原法制备了三维石墨烯负载型Fe_3O_4(Fe_3O_4/3D GN)非均相Fenton反应催化剂,对其进行了表征,并用于酸性红B染料废水的Fenton氧化降解。表征结果显示:制备的Fe_3O_4/3D GN具有相互贯通的独特三维网状结构,Fe_3O_4纳米颗粒均匀分散在石墨烯片层中。实验结果表明:Fe_3O_4/3D GN具有较高的催化活性和稳定性。Fe_3O_4/3D GN非均相Fenton催化降解酸性红B的最佳工艺条件为:H2O2投加量0.67 m L/L,催化剂投加量1 g/L,初始溶液pH为6。在此最佳工艺条件下反应30 min,酸性红B染料废水的脱色率达到95.64%。

三维石墨烯的制备及其对罗丹明B的吸附性能

提高材料的吸附及循环性能,是污染物治理的课题之一。以氧化石墨烯为前驱体,采用溶剂热还原自组装技术,成功制备了三维石墨烯块材。研究三维石墨烯对罗丹明B溶液的吸附效果和循环使用性能。以活性炭作为参比,探讨了三维石墨烯的吸附机理。结果表明:三维石墨烯对染料的吸附率与活性炭粉吸附率相当,经五次循环后,三维石墨烯的吸附率基本不变,其循环吸附利用率是活性炭的五倍。三维石墨烯对罗丹明B溶液具有良好的吸附性能和循环使用性能。