氨基硅烷修饰介孔二氧化硅@石墨烯三明治结构复合材料用于低浓度CO2附的研究

3-氨基丙基三甲氧基硅烷(APES)修饰溶胶–凝胶法制备的介孔二氧化硅@石墨烯(mSiO2@GNs)三明治结构复合材料。采用N2气吸–脱附等温线、透射电镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、热重分析(TGA)以及差示扫描量热法(DSC)对制备的样品进行了结构和物理性质的表征。本文研究了APES接枝量、吸附温度、水分对吸附剂低浓度CO2吸附性能的影响以及吸附剂的再生性能。实验结果表明:一个大气压力下,30%APES-mSiO2@GNs在0℃时最大的CO2吸附量为69.5 mg·g?1,CO2/N2的吸附选择性高达97.8%。在25℃的吸附温度下,水分存在时,CO2的吸附量增加了19.6%。在干燥条件下经过20次吸–脱附循环后,30%APES-mSiO2@GNs的CO2吸附能力仍保持在86.6%,具有较好的循环稳定性。

介孔二氧化硅/石墨烯复合纳米片的制备及其医疗应用

肿瘤是目前人类生命健康最大的威胁之一,越来越多的纳米级药物运输体系被应用到肿瘤的治疗中。文章通过化学氧化法制备性石墨烯纳米粒片,以正硅酸四乙酯(TEOS)为硅源,十六烷基三甲溴化铵(CTAB)为模板,氢氧化钠为碱源,制备了介孔硅包覆的石墨烯纳米片,可用于装载化疗药物阿霉素(DOX)。通过扫描电镜和透射进行表征,结果制备的介孔二氧化硅/石墨烯复合纳米片大小均一,分散性良好,为纳米药物运输提供了理论支持。

介孔二氧化硅/氧化石墨烯并用对天然橡胶性能的影响

胶乳法是制备石墨烯及其衍生物橡胶纳米复合材料最常用的方法,文中在胶乳法的基础上,将静电自主装的技术运用于石墨烯基/橡胶纳米复合材料领域,即,将正电荷的十六烷基三甲基溴化铵修饰的介孔二氧化硅纳米粒子(MCMNH4H)、表面带负电荷的氧化石墨烯、表面带负电荷的橡胶乳胶粒共混,使三者在水溶液中发生静电自组装制备了一种新型三元复合纳米材料。通过红外光谱、X射线衍射、扫描电镜等测试手段对制备的材料进行了结构表征,系统地研究了氧化石墨烯(GO)和MCM-NH4H对复合材料性能的影响。结果表明,MCM-NH4F和GO之间的协同作用极大地提高了复合材料的性能,当GO的用量为0.75phr时,复合材料的拉伸强度达到29.4 MPa,提高了32.6%,介电性能具有一定程度的提升。

MCM-41介孔二氧化硅/季铵化壳聚糖载烯啶虫胺纳米颗粒的制备及缓释性能

将MCM-41型介孔二氧化硅分散在烯啶虫胺(nitenpyram)水溶液中,借助超声作用使药物分子分散和进入MCM-41孔道中,利用硅羟基与季铵化壳聚糖(N-(2-羟基)丙基-3-三甲基氯化铵壳聚糖,HTCC)之间的静电作用力和氢键作用力,将HTCC包裹在nitenpyram@MCM-41的表面,从而把药物分子封装在孔道内,以减缓药物释放速率。利用扫描电子显微镜(SEM)、氮气吸附-脱附、透射扫描电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、动态光散射激光粒度仪(DLS)和傅里叶红外光谱(FTIR)等对MCM-41和nitenpyram@MCM-41/HTCC纳米颗粒的结构、形貌和Zeta电位等参数进行了表征,考察了nitenpyram@MCM-41/HTCC对烯啶虫胺的载药量和缓释性能。结果表明:HTCC能够很好地结合在nitenpyram@MCM-41表面,形成nitenpyram@MCM-41/HTCC纳米颗粒的外壳,载药量最大为2.8%,有良好的缓释性能。

Gemini作模板剂制备尺寸可控的二维介孔二氧化硅

合成不同联接链长度(s=2,4,6)和不同烷基链长度(m=8,12,16)两个系列的m-s-m型Gemini阳离子表面活性剂作模板剂,采用氧化石墨烯作基底,正硅酸四乙酯作硅源,利用不同Gemini在碱性条件下组装形成的胶束不同,得到一系列氧化石墨烯基二维介孔二氧化硅复合材料(GOMS)。这种材料具有较大的比表面积,可作为模板进一步制备其他多种材料的大比表面积的二维材料。实验结果表明,使用Gemini均可在氧化石墨烯基底上形成二氧化硅介孔,且表面活性剂的联接链和烷基链的长度会影响孔径尺寸,烷基链越长,得到的材料孔径越大,联接链越长,孔径反而越小,通过控制表面活性剂可以得到孔径在一定范围内可控的二维介孔模板,这不仅可以拓宽前驱体材料的选择范围,还可在一定程度上调控材料的应用性能。

磁性介孔二氧化钛/氧化石墨烯复合材料的制备及其对 Cd(Ⅱ)的吸附

以钛酸四丁酯、纳米四氧化三铁和氧化石墨烯(GO)为主要原料,通过化学沉积法和水热法合成了磁性介孔二氧化钛/氧化石墨烯(MTiO2/GO)复合材料,并用其处理含Cd(Ⅱ)废水。采用了X射线衍射仪、傅里叶变换红外光谱和紫外-可见漫反射光谱仪等手段对MTiO2/GO进行结构表征,考察了GO含量、MTiO2/GO投加量、溶液初始pH、反应时间和Cd(Ⅱ)初始浓度对MTiO2/GO吸附Cd(Ⅱ)的影响,分析了吸附过程的动力学和等温线特征。结果表明,在GO质量分数为60wt%,MTiO2/GO投加量为10 mg,pH为6和吸附时间为90 min的条件下,MTiO2/GO对10 mg/L Cd(Ⅱ)的吸附效果最佳,吸附率为95.43%。吸附过程符合准二级动力学模型和Freundlich吸附等温模型。经5次吸附-解吸后,Cd(Ⅱ)的吸附率仍高达91.85%,说明MTiO2/GO具有较高的循环利用性能。

介孔二氧化硅合成及其吸附分离性能研究

以正硅酸乙酯为硅源,采用溶胶-凝胶法,通过调整合成体系pH与温度控制正硅酸乙酯的水解与缩聚过程,制备出4种不同孔径分布的介孔二氧化硅。以X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、N2吸附-脱附、程序升温脱附(NH3-TPD)、傅里叶红外光谱(FTIR)、热重(TG)等表征手段对二氧化硅物化性质进行表征,并考察4种介孔二氧化硅的烷/烯吸附分离性能。结果表明,介孔二氧化硅的硅羟基种类以自由羟基为主,随着合成终点pH增加,孔径增加,比表面积减少,硅羟基浓度降低,酸量减少,酸强度增加;孔径分布及酸性质对吸附分离性能影响明显,平均孔径为4.9 nm样品的酸强度适宜,分离度R烷/烯>1,烯烃脱附速度快,吸/脱附速率比接近1,是较为理想的烷/烯分离吸附剂。

介孔二氧化钛/石墨烯材料的制备与储锂性能

采用溶剂热法制备介孔二氧化钛颗粒,探究了溶剂热反应时间对制备介孔结构的影响;采用APTES对二氧化钛进行表面电荷改性,探究了不同条件对表面电荷改性的影响;采用静电吸附法制备了介孔二氧化钛/石墨烯,并测试电化学性能。结果表明,二氧化钛的介孔结构和包覆石墨烯均有利于提高材料比容量、倍率性能及循环性能。

有序介孔三氧化二铟/还原氧化石墨烯纳米复合材料的制备及可见光催化性能

以有序介孔三氧化二铟(m-In2O3)和还原氧化石墨烯(RGO)为原料,采用紫外光照射法合成了介孔三氧化二铟/还原氧化石墨烯(m-In2O3-RGO)复合光催化剂.利用N2吸附-脱附、X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、漫反射吸收光谱(DRS)和光电流测试等手段对样品进行表征.在可见光照射下,以对氯苯酚(4-CP)为目标污染物,考察了m-In2O3-RGO光催化剂的催化性能.结果表明,m-In2O3-RGO光催化剂具有完整的晶型和规则的孔道结构,有利于光生电子和空穴的分离.同时,作为固态电子受体与传输体的RGO促进了光生电子-空穴对的传输和分离,有效提高了可见光催化性能.掺杂2%(质量分数)RGO的复合光催化剂性能最佳,4 h可将4-CP降解96%以上,催化剂经多次循环使用后,其光催化活性基本保持不变.

高性能锂离子电容器正极材料石墨烯-介孔炭复合物的制备及性能分析

【目的】设计同时具有高质量活性和高体积活性的锂离子电容器(lithium-ion capacitor,LIC)复合正极材料。【方法】借助扫描电子显微镜、透射电子显微镜、康塔全自动比表面和孔径分析仪、四探针测试仪,通过实验分析了颗粒之间的微观形貌、堆叠方式、接触模式和界面特性对复合电极的电导率、电学性质的影响规律。【结果】将介孔活性炭(mesoporous activated carbon,MC)与单分散石墨烯/单壁碳纳米管杂化物(graphene/single-walled carbon nanotube hybrid,GNH)混合,紧密压缩制成锂离子电容器正极材料。GNH均匀地包裹在MC颗粒表面,与MC面对面接触,增大接触面积;而且GNH在MC颗粒之间形成均匀的三维导电网络,提供了快速的电子传导。另外,GNH具有开放结构,会优先吸附电解液离子,与MC界面间存在浓度梯度;同时,GNH具有较高的导电性,与导电性较差的MC界面间存在接触电势差效应。两者共同促使GNH和MC界面之间形成快速的离子和电子双传输路径,促进离子在MC内部的扩散,从而避免了高电流密度下因离子扩散缓慢而造成的容量损失。【结论】添加5%GNH提高了倍率性能,并且在不牺牲堆积密度的前提下同时提高质量和体积能量密度。

石墨烯负载有序介孔硫化锌纳米棒复合材料的制备及光催化性能

采用微波辅助加热法制备了石墨烯负载有序介孔硫化锌纳米棒复合材料,研究了复合材料的微观形貌和物相组成,分析了氧化石墨烯含量(0~15%,质量分数)、微波加热功率(320~800 W)和时间(0~80min)对微观形貌和光催化性能的影响,并对复合材料的形成机理以及微观形貌与光催化性能的关系进行了探讨。结果表明:复合材料由片状石墨烯和棒状硫化锌组成,有序介孔硫化锌纳米棒均匀地分布在石墨烯表面;氧化石墨烯含量的增加有利于硫化锌纳米棒的均匀分布,微波加热功率的增加和微波加热时间的延长有利于促进硫化锌纳米棒的形成;当微波加热时间为60min,微波加热功率为640 W,氧化石墨烯质量分数为10%时,复合材料的光催化性能最佳。

介孔石墨烯/炭黑复合导电剂在锂离子电容器负极中的应用

将介孔石墨烯与炭黑的复合导电剂(G/SC)应用于硬碳负极材料,并与炭黑(SC)、石墨烯纳米片/碳纳米管/炭黑的导电浆料(GNC/SC)、碳纳米管/炭黑的导电浆料(CNC)3种导电剂进行对比研究。采用扫描电镜和X射线衍射表征了G、SC、GNC、CNC导电剂和硬碳的形貌与结构。硬碳负极的电化学阻抗谱表明,G/SC导电剂可以降低电极电荷转移电阻和固态电解质界面电阻。相比于其它3种导电剂,添加G/SC的硬碳电极具有最高的比容量(155 mA·h/g)和最佳的倍率性能(在2 A/g时比容量为60 mA·h/g)。循环伏安曲线的分析表明,随着扫速的增大,锂离子在电极中的法拉第固相扩散转变为电极表面快速扩散,G/SC导电剂在硬碳负极中构筑了有效的"点-面"导电网络,促进了硬碳负极的电子转移和锂离子在电极表面的快速扩散。基于添加G/SC的硬碳负极和活性炭正极制备出锂离子电容器,能量密度为81.1 W·h/kg,功率密度可达22.3 kW/kg,在20 C倍率下循环2000周后,容量保持率为98.7%。

基于介孔TiO_2/石墨烯修饰的TiO_2纳米线光阳极的染料敏化太阳能电池（英文）

本工作制作了基于介孔TiO2/石墨烯修饰的TiO2纳米线光阳极的染料敏化太阳能电池,并进行表征。光阳极结合了介孔TiO2的高染料吸附率,TiO2纳米线的高载流子传导率和石墨烯的高电子收获能力等优点,使器件光电转换效率有了很大的提高。制作出的染料敏化太阳能电池光电转换效率高达7.58%,比纯纳米线制作的电池约提高了1.5倍,在拥有相似一维结构的染料敏化太阳能电池中具有较大优势。

三维介孔石墨烯的研究进展

三维介孔石墨烯作为一种新型的碳纳米材料在最近已经赢得前所未有的关注,三维介孔结构使石墨烯材料具有高的比表面积、较大孔体积、较强的机械强度和较快的电子转移速率。综述三维石墨烯的结构和性能,总结三维介孔石墨烯的制备方法及应用,并对未来研究发展方向进行展望。

介孔碳/石墨烯复合材料的制备及其醌类改性电容性能

首先利用硬模板法制备出介孔碳/石墨烯复合材料,然后向复合材料中引入具有赝电容活性的醌类分子进一步增大材料的电容性能。研究结果表明,负载30%(w/w)叔丁基氢醌的介孔碳/石墨烯复合材料具有最佳的电容性能,在电流密度为0.5 A·g^(-1)时,比电容值为355 F·g^(-1);当电流密度高达30 A·g^(-1)时,其比电容值高达226 F·g^(-1),比电容保持率为64%,表现出良好的速率特性。

以氧化石墨烯为硬模板合成多级孔MCM-22分子筛（英文）

为了促进传质,以氧化石墨烯为硬模板对MCM-22分子筛的孔结构进行调整,水热合成具有微孔/介孔/大孔结构的MCM-22分子筛,并利用X射线衍射（XRD）、IR、氮气吸脱附、场发射扫描电子显微镜（FESEM）、透射电镜（TEM）等手段对样品进行表征。结果表明：多级孔MCM-22分子筛中含有大量的非分子筛本身的40~260 nm孔径的介孔/大孔。然后,我们提出了一个简易的多级孔结构的形成机理模型。

石墨烯插层介孔氮化碳光催化剂制备及其催化性能研究

以单氰胺,胶态二氧化硅和氧化石墨烯(GO)为原料,采用热聚合的方法制备出了石墨烯插层的介孔氮化碳(mpg-C_3N_4/r GO)光催化剂。对其形态结构及物理化学特性进行了表征和分析,研究了催化剂在氙灯照射下对甲基橙的光催化活性及降解机理,考察了石墨烯掺杂比例对光催化剂催化性能的影响。结果表明,经热聚合反应,GO和mpg-C_3N_4成功复合;相较于g-C_3N_4,mpg-C_3N_4/r GO的比表面积增大11倍。mpg-C_3N_4/r GO的降解效率明显优于g-C_3N_4和mpg-C_3N_4,且优化的GO掺杂质量分数为0.5%,90 min对甲基橙去除率接近100%。在甲基橙光催化降解中(h^+)和(O_2^(·-))是主要活性物质。

二维介孔氮掺杂炭/石墨烯纳米片的可控合成及其高性能微型超级电容器

石墨烯基二维介孔材料能够有效耦合石墨烯基底、功能化材料和介孔结构的优势,被认为是一种理想的微型超级电容器电极材料。基于此,本文以苯胺为前驱体,氧化石墨烯为二维导向剂,二氧化硅纳米球为介孔模板,采用双模板界面诱导自组装法制备介孔氮掺杂炭/石墨烯(mNC/G)纳米片,并实现了其介孔孔径的精确调控和电化学性能的优化。研究表明,7 nm孔径的介孔氮掺杂炭/石墨烯(mNC/G-7)展现出267 F g^(−1)的高比电容,且应用于准固态平面微型超级电容器表现出21.0 F cm^(−3)的体积比电容和1.9 mWh cm^(−3)的体积能量密度,证明了该二维介孔氮掺杂炭/石墨烯纳米片在微型超级电容器应用方面具有良好的前景。

有序介孔碳/石墨烯/镍泡沫的制备及其对多巴胺的高灵敏度和高选择性检测

柔性生物传感器在可穿戴电子设备中有着广泛的应用前景.为了获得柔性电化学多巴胺传感器,作者在本工作中首先在镍泡沫表面通过化学气相沉积生长石墨烯,随后通过高温碳化嵌段共聚物与酚醛树脂在石墨烯表面共组装形成的薄膜制备了有序介孔碳/石墨烯/镍泡沫(OMC/G/Ni)复合材料.其中,镍泡沫可以为复合材料提供具有高导电性和良好柔韧性的金属骨架,而具有垂直排列介孔阵列的有序介孔碳层为复合材料提供了高的电活性表面积,且有利于活性位点的暴露.值得注意的是,夹在有序介孔碳层和镍泡沫之间的石墨烯极大地增强了各组分之间的相容性,有利于进一步提升复合材料的电化学性能.作为电化学传感器中的工作电极,OMC/G/Ni体现出优异的多巴胺检测能力.不但具有宽的线性检测范围(0.05-58.75μmol·L^-1)和低检测限(0.019μmol·L^-1),还具有良好的选择性、重现性和稳定性.此外,OMC/G/Ni在弯曲状态下依旧能够保持对多巴胺的高检测能力,证明了其在柔性生物传感器中的应用潜力.

介孔型氮硫双掺杂石墨烯的制备及其电化学性能研究

以氧化石墨烯为碳前驱体,分别采用二氧化硅和过硫酸铵为模板剂和氮硫源,通过煅烧热解及后续去模板工艺制备了介孔型氮硫双掺杂石墨烯(MNSG).采用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)等手段对材料的形貌、结构和组成进行分析;同时采用恒电流充放电和线性扫描等技术对材料的电容和氧还原性能进行测试.研究表明,相比于不加二氧化硅直接合成得到的氮硫双掺杂石墨烯, MNSG具有卷曲的薄片形貌,更大的比表面积和孔尺寸、更高的缺陷度和掺杂量.当其用作电容和氧还原电极材料时, MNSG表现出更优异的电容和氧还原性能.