纳米二氧化锰@还原氧化石墨烯对水中Pb(Ⅱ)的吸附性能与吸附机制研究

以重金属Pb(Ⅱ)为目标污染物,制备了MnO_(2)@还原氧化石墨烯(MnO_(2)@RGO)复合吸附剂。考察了吸附剂投加量、溶液pH、初始浓度和反应温度等因素对Pb(Ⅱ)去除效果的影响。结果表明:MnO_(2)@RGO对废水中的Pb(Ⅱ)吸附效果显著,在Pb(Ⅱ)浓度50mg/L,MnO_(2)@RGO投加量0.15g/L,pH为6.0,吸附时间3h的条件下,吸附量可达到124.3mg/g,Pb(Ⅱ)去除率可达到75%。纳米MnO_(2)@RGO可用Langmiur等温模型和伪二级动力学方程来描述,为单分子层吸附,以化学吸附为主。在MnO_(2)@RGO吸附剂的X射线衍射图谱中出现了MnO_(2)的特征吸收峰,其附着于RGO表面,印证了MnO_(2)@RGO吸附剂的成功制备。

抗坏血酸和单宁酸进行氧化石墨烯的还原和特性研究

分别采用绿色还原剂抗坏血酸(AA)和单宁酸(TA)对氧化石墨烯(GO)进行还原,制得还原氧化石墨烯(RGO)和TA修饰的还原氧化石墨烯(RGOA)。通过对RGO和RGOA进行表征和测试。结果表明:在水溶液体系中AA和TA均可有效地还原GO。制得的RGO和RGOA形貌、亲水性和导电性存在显著区别:RGO为具有较大比表面积且碎裂、无序固体结构,电导率显著提高,与RGOA相比还原程度更高,但亲水性较差;RGOA则由于TA的多酚羟基的引入,呈现为膨胀卷曲絮状结构,电导率有所提升,亲水性得到了明显的改善。

石墨烯基二氧化碳还原电催化材料研究进展

通过电化学方法来减少二氧化碳(CO_(2)),同时生产燃料和高附加值化学品,是一种克服全球变暖问题的有效策略,对于缓解能源和环境的双重压力具有重要的现实意义。由于CO_(2)稳定的分子结构,设计高选择性、高能效和低成本的电催化剂是关键。石墨烯及其衍生物因其独特且优异的物理、力学和电学性能,相对较低的成本,使其在CO_(2)电还原方面具有竞争力。此外,石墨烯基材料的表面可以通过使用不同的方法进行改性,包括掺杂、缺陷工程、构建复合结构和包覆形状。首先,本文综述了电化学CO_(2)还原的基本概念、评价标准,以及催化原理和过程。其次,简要介绍了石墨烯基催化剂的制备方法,并按照催化位点的类别,总结了石墨烯基催化剂近年来的研究进展。最后,对CO_(2)电还原技术未来发展方向进行了探讨与展望。

二氧化锰/还原氧化石墨烯复合纳米材料电-热转化特性

采用天然石墨为原料,利用修正的Hummers法,成功合成氧化石墨烯(GO)。通过浸轧-烘干-焙烘、原位液相沉积和碳化工艺制备出MnO_2@C和MnO_2/rGO@C碳化样品,并与纯棉织物(C)碳化样品进行对比测试分析。采用SEM、EDS、XRD、ICP和元素分析等技术手段对碳化样品的表观形态、内部结构、元素组成及配比进行系统表征分析,并对其电-热转化特性进行探究。测试结果表明:棉织物表面附着的GO能为MnO_2纳米粒子提供更多沉积位点,其MnO_2沉积量是纯棉织物的2.4倍。经碳化处理后,GO还原为石墨烯,样品导电性能大幅度提高,电导率由38S/m(C)提高到90S/m(MnO_2/rGO@C)。此外,MnO_2/rGO@C具有突出的电-热转化特性。在外加电压~15V时,5min内,其温度可逐步递增至稳态最大值54℃。认为该研究成果可应用于智能保暖服饰的开发和能量转换领域,具有广阔的应用前景。

二氧化锰石墨烯整理棉织物的电热及传感性能研究

研究石墨烯和纳米二氧化锰整理棉织物的电热和感应性能。通过浸润涂覆、化学沉积和碳化方法对棉织物进行处理并研究其性能。测试了氧化石墨烯的微观结构及碳化棉织物的表观形态和内部结构;利用相关仪器测试了其电热及感应性能。结果表明:经碳化处理的二氧化锰石墨烯整理棉织物表现出了良好的电热和应力感应性能,在施加电压15V、通电6min时,该碳化棉织物可达到稳态最大温升36℃,并表现出优异的可重复电热特性;在一定变形(曲率0.6cm^(-1))下,其标准电阻变化率可达0.82。认为:整理后的棉织物可以应用于加热保温服装和可穿戴感应设备等。

石墨烯/二氧化锰/聚3,4-乙烯二氧噻吩三相复合电极的制备及电化学性能

采用水性溶液为电解液,在石墨烯表面用恒电位法依次制备二氧化锰和聚3,4-乙烯二氧噻吩层,得到石墨烯/二氧化锰/聚3,4-乙烯二氧噻吩三相复合电极。扫描电镜表征三相复合电极的形貌特征及复合结构;通过恒流充放电、循环伏安、交流阻抗等电化学测试方法研究三相复合电极的电化学性能。结果表明,石墨烯呈现独有的褶皱状结构,二氧化锰由不规则的纳米片交织而成,聚3,4-乙烯二氧噻吩由纳米范围粒子聚合而成,三相电极呈现层状复合结构;在1.0A/g的充放电电流下得到的比容值为165F/g,经过500次充放电循环后,容量保持率达到80%,具有较好的稳定性,同时,该三相复合电极还表现出很好的充放电可逆性和阻抗性能。

石墨烯/镍掺杂二氧化锰复合材料的电化学性能

通过液相共沉淀法制备了石墨烯/镍掺杂二氧化锰（MnO2）复合材料。用XRD、SEM分析复合材料的微观结构和表面形貌,用恒流充放电、循环伏安及交流阻抗研究复合材料的电化学性能。镍掺杂的Mn O2为α-MnO2,粒径约为50 nm。复合材料具有良好的电化学性能,在电解液2 mol/L KOH中0.5 A/g、-0.2-0.8 V时的比电容达到319 F/g,循环伏安测试结果表明,电化学可逆性较好。

二氧化锰氧化石墨烯碳化棉织物电化学性能研究

探讨二氧化锰氧化石墨烯碳化棉织物的电化学性能。以棉织物为基材,通过浸润-干燥法和化学溶液沉积法,将氧化石墨烯和二氧化锰接枝于棉织物表面,获得二氧化锰棉织物、二氧化锰氧化石墨烯棉织物两种复合棉织物。将获得样品碳化处理,并研究其电化学性能。测试结果表明:二氧化锰氧化石墨烯碳化棉织物在电流密度为100mA/g时,所制备的二氧化锰氧化石墨烯碳化棉织物首次放电量可达356mAh/g,经70次充放电循环后比电容稳定在329.4mAh/g,保容率可达92.5%。认为二氧化锰氧化石墨烯碳化棉织物具有良好的电化学性能。

二氧化锰改性石墨烯电极材料的电化学性能

用二氧化锰对改进的Hummer法制备石墨烯,并进行改性处理,以改善其作为电化学电容器电极材料的电化学性能。采用XRD研究其晶体结构,用循环伏安、交流阻抗、恒定电流充放电等电化学方法研究了改性石墨烯电极构成的电化学电容器的性能。结果表明:经过二氧化锰改性后的石墨烯材料电化学电容效应明显,并具有法拉利赝电容。对其进行充放电测试,其首次充放电比电容达到237 F/g。

聚苯胺/二氧化锰/氧化石墨烯复合电极的制备及性能

采用电化学的方法,以氧化石墨纸为支撑一步法制备导电聚苯胺(PANI)/二氧化锰(MnO2)/氧化石墨烯(GO)复合材料;采用四因素三水平正交设计,研究制备复合电极的最佳工艺;采用扫描电镜、X射线衍射、红外光谱和电化学测试对复合电极进行表征和电化学性能进行研究。结果表明,石墨纸经100 min氧化,在硫酸锰浓度0.3 mol/L、磺基水杨酸(SSA)浓度为30 g/L的硫酸-苯胺溶液里以聚合电流密度为18 mA/cm^2制备出最佳的PANI/MnO2/GO复合电极,以0.2 A/g恒流放电,其比能量可达336 Wh/kg。复合电极的微观形貌为三维网状结构,具有大的比表面积和孔体积;二氧化锰、聚苯胺和石墨纸形成复合良好的三维网状结构,不仅有利于降低极化,还能使电解液与电极充分接触,提高活性物质的利用率,其电化学性能远远优于PANI压制电极和氯化银电极。

二氧化锰/石墨烯复合电极材料的合成及超电容性能研究

将氧化石墨(GO)还原为石墨烯(GNS),以高锰酸钾(KMnO_4)和硫酸锰(MnSO_4)为锰源,在石墨烯基体上合成二氧化锰/石墨烯(MnO_2/GNS)复合电极材料。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)对材料的微观形貌和晶体结构进行表征;将电极材料制备成复合电极片并组装成对称型超级电容器,采用恒流充放电对其进行电化学性能测试。结果表明,复合电极材料在5A·g^(-1)的电流条件下,比容量达到291.5 F·g^(-1),在循环200次后电容保持率达到95.6%,具有良好的电化学性能。

一步法制备的还原氧化石墨烯/二氧化锰复合材料形貌控制及其电化学性能

提出了一种简易的一步水热法,通过原位合成的方法制备还原氧化石墨烯和MnO2(rGO/MnO2)复合电极材料。通过改变GO悬浮液的初始浓度对其形貌进行调控,制备了具有纳米花状、纳米棒状以及混合纳米结构MnO2的rGO/MnO2复合电极。MnO2的形貌在提高电化学性能方面起着重要的作用。与其它两种形貌相比,纳米花状结构的rGO/MnO2复合材料提供了更多的空间和氧化还原活性位点,因此具有更好的电化学能量储存能力。纳米花状结构的rGO/MnO2在6mol·L^-1KOH电解质中表现出高的比电容(在电流密度为1A·g^-1时,比电容为310F·g^-1)、高扫描速率下超高的氧化还原反应活性和良好的循环稳定性(15A·g^-1电流密度下循环1000次后容量保持率为93%),表明纳米花状结构的rGO/MnO2在储能领域具有良好的前景。

石墨烯-二氧化锰复合材料的制备及其在超级电容器中的应用

以氧化石墨烯为碳源,二氧化锰的前驱体创新性地以Na_(2)SO_(3)为还原剂与KMnO_(4)反应,通过原位复合法制备了石墨烯-二氧化锰复合材料(H-RGO-MnO_(4))。采用XRD、SEM、TEM、EDS和XPS对复合材料进行微观结构表征。结果表明:在H-RGO-MnO_(4)复合材料中,石墨烯纳米片层与MnO_(4)纳米片层紧密结合在一起,且MnO_(2)在复合材料中分布均匀。基于该复合材料构建的超级电容器电化学性能优良,在0.5 A·g^(-1)时的比电容为270.6 F·g^(-1);从0.5 A·g^(-1)到5 A·g^(-1),表现出优异的倍率性(89.4%);在5 A·g^(-1)时循环13000次后,比电容保持率为96%。

石墨烯纳米带/二氧化锰复合材料吸附铀的性能

以多壁碳纳米管轴向切割得到的氧化石墨烯纳米带为基体,将二氧化锰负载其上,成功制备了氧化石墨烯纳米带/二氧化锰(GONRs/MnO2)复合材料,利用扫描电镜(SEM)、X-射线衍射分析(XRD)、傅里叶红外光谱(FT-IR)和比表面积(BET)对复合材料进行了表征,并且进一步研究了复合材料对U(Ⅵ)的吸附性能。结果表明:GONRs/MnO2对于U(VI)的吸附是一个与pH相关、快速、自发的吸热过程;吸附过程符合拟二级动力学模型和Langmuir模型,GONRs/MnO2对于U(VI)的吸附容量可高达345mg·g-1,解吸实验表明GONRs/MnO2可循环利用5次以上,有望对含铀溶液中的铀进行分离和回收。

无模板剂合成用于超级电容器的二氧化锰/石墨烯复合材料(英文)

以尿素、四水合氯化锰和氧化石墨烯为原料,采用水热法并通过热分解制备了一种具有石墨烯包覆结构的石墨烯-二氧化锰复合材料,利用扫描电子显微镜、X射线衍射、比表面积(BET)、拉曼光谱和热失重等技术对其形貌、晶体结构及表面结构进行了表征;在三电极条件下利用循环伏安法、恒流充放电法和交流阻抗法测试了材料的电化学性能,并考察了不同石墨烯含量对材料比电容的影响.结果表明,在不添加模板剂的条件下制备的复合材料中二氧化锰是具有介孔结构的α-MnO2,当复合15%(质量分数)的石墨烯后材料的比表面积从109 m2·g-1提高到168 m2·g-1.复合材料具有更好的电化学性能,在0.2 A·g-1电流密度下复合材料的比电容达到最大值(454 F·g-1),远高于纯二氧化锰的值(294 F·g-1).在2 A·g-1的电流密度下恒流充放电2000次后复合材料的比电容保持率为92%.

微波水热法制备二氧化锰/石墨烯复合材料

用微波水热法,以乙醇作为还原剂,在60℃下加热4 h,一步制备二氧化锰(MnO2)/石墨烯复合材料。通过XRD、场发射扫描电子显微镜(FESEM)和透射电镜(TEM)等方法对产物进行分析,发现MnO2较好地分散在石墨烯表面。通过循环伏安和恒流充放电研究了产物的电化学性能:以100 mA/g的电流在0～0.8 V(vs.SCE)循环,制备的MnO2/石墨烯复合材料在1 mol/L的Li2SO4中的比电容为195 F/g。

二氧化锰/石墨烯纸电极的制备及其电化学性能

通过电化学法使溶液中的Mn2+电解氧化为Mn O2,沉积复合在石墨烯片膜上,形成由Mn O2/石墨烯复合材料构成的纸电极。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)、循环伏安(CV)和恒流放电等技术手段对纸电极材料的结构、形貌以及电化学性能进行了研究。结果表明,Mn O2球形颗粒均匀地沉积在石墨烯片膜上,形成了厚度45μm的纸电极,经过380℃煅烧后,纸电极中的Mn O2晶型由γ-Mn O2转化为β/γ-Mn O2混合晶型,是良好的柔性Li/Mn O2电池的电极材料。Mn O2/石墨烯纸电极在室温下0.1C放电容量达269 m A·h/g,而且电化学阻抗低、柔韧性好。

二氧化锰—石墨烯复合电极材料的制备与表征

利用水热法制备MnO2和MnO2-石墨烯（GNs）复合材料,并分别作为锂离子电池的负极材料,进行XRD、SEM、恒电流充放电（GC）、循环伏安（CV）和交流阻抗（EIS）等测试。结果表明,制备的MnO2为β-MnO2,长度为1～2μm,宽度小于200 nm的纳米棒。β-MnO2-GNs复合材料在0.1 C的电流密度下循环60次的放电比容量为659.8 m A·h/g,放电容量保持率为46.4%,在5C电流密度下,放电比容量保持在418 m A·h/g。

石墨烯/线状二氧化锰的合成及性能

在300℃下、空气气氛中还原氧化石墨（GO），制得石墨烯（GN），并与二氧化锰（MnO2）复合，在异丙醇溶液中制备GN／MnO2复合材料。通过XRD、场发射扫描电子显微镜和高分辨拉曼光谱等方法，对产物进行分析。热还原制备的GN为薄的片层状结构；复合材料中，线状MnO2在片层状GN表面生长。用循环伏安和恒流充放电测试产物的电化学性能。在1mol／L Na2S04电解液中，当电流为100mA／g、电位为0-0．8V时，GN和Mn02的比电容分别为108F／g和119F／g，复合材料的比电容为181F／g。

二氧化锰/石墨烯/棉织物复合电极的制备及其电化学性能

为研究并增强柔性织物电极的电化学性能,采用改进Hummers法制备得到高浓度氧化石墨烯水溶胶,并通过干涂层法将氧化石墨烯涂覆于棉织物表面,经化学-微波两步还原法还原氧化石墨烯,制备了石墨烯/棉织物。进一步采用电化学沉积法将二氧化锰沉积在石墨烯/棉织物上,得到二氧化锰/石墨烯/棉织物复合电极材料。借助扫描电子显微镜、X射线衍射仪和红外光谱仪对复合电极材料的形貌和结构进行表征。研究结果表明:复合电极材料在0.25 A/g的电流密度下比电容达到490 F/g,1000次电容放电后电容保持在95.5%,能量密度达到17.01 W·h/kg。