功能石墨烯/热塑性聚氨酯复合材料膜的制备及性能

采用双十二烷基二甲基溴化铵(DDAB)插层改性氧化石墨烯(DD-GO),再用抗坏血酸进行还原制得功能石墨烯(DDRGO)。采用溶液成形的方法在涂膜机上制备功能石墨烯(DD-RGO)/热塑性聚氨酯(TPU)复合材料膜,并利用FTIR、XRD、FE-SEM、高阻计、氧气透过仪对DD-RGO/TUP复合材料膜结构和性能进行表征。结果表明:经DDAB改性后的石墨烯能在TPU基体中能以褶皱层状的形式均匀的分散,并提高TPU的热稳定性、阻隔性与抗静电性。当DD-RGO的添加量为2%时,复合材料膜的阻隔性与导电性相对于纯TPU分别提高了50%与7个数量级,阻隔性与抗静电性明显提高。

功能石墨烯改性水性聚氨酯及其性能

以石墨为原料,经氧化、异佛尔酮二异氰酸酯改性和水合肼还原,制备功能石墨烯(FG),并将其与水性聚氨酯(WPU)乳液混合,制备FG/WPU复合涂层胶,实现FG改性WPU的目的。采用红外、有机元素分析和XRD等测试分析表征FG的结构,考察FG的分散性,研究FG用量对胶膜的导电性能、疏水性和力学性能的影响,测定胶膜的热稳定性。结果表明:FG在二甲基酰胺(DMF)和WPU中具有良好的分散性;随着FG用量的增加,胶膜的表面电阻率逐渐降低,水接触角逐渐增加,拉伸强度增加,断裂伸长率降低。经FG改性后,WPU的热稳定性得到提高。研究表明,FG改性WPU可提高胶膜的导电性、疏水性,使其兼具良好性能。

双功能石墨烯量子点的制备及在pH荧光检测和细胞成像中的应用

为改善石墨烯量子点的光学性质,设计并合成了五乙烯六胺和十二胺功能化石墨烯量子点(PEHAGQD-DA)。将柠檬酸和五乙烯六胺混合,170℃热解0.5 h后加入十二胺,继续反应1.5 h得到PEHA-GQDDA。PEHA-GQD-DA由尺寸仅为1~3 nm的石墨烯片组成,片边缘含有丰富的功能基团。五乙烯六胺的引入显著提高了量子点的荧光发射,荧光量子产率达到72.7%,明显高于单独柠檬酸热解所制备的石墨烯量子点。引入十二胺,使PEHA-GQD-DA容易通过细胞膜磷脂双分子层进入到细胞内部。PEHA-GQD-DA对环境pH值表现出极佳的光学响应行为。在pH 1.0~6.5时,荧光强度随pH值增加而线性增强。随pH值的变化,荧光光谱也发生改变,最大发射波长与pH值之间存在良好的线性关系。在pH 6.5~12.0时,荧光光谱不再随pH值变化而变化,但荧光强度随pH值增大而线性减少。常见无机离子和小分子化合物不影响PEHA-GQDDA对pH值的荧光响应。PEHA-GQD-DA已成功应用于环境水样pH值的荧光检测和Hela细胞成像。

镁合金表面防护中石墨烯基多功能涂层的应用进展

镁及其合金具有优良的物理和机械性能,使其可用于最重要的工业应用,如航空航天、汽车、生物医学和电子产品,然而耐腐蚀性差的特性限制了其应用。石墨烯及其衍生物的二维原子结构和优异性能可以实现传统材料的表面功能化,成为智能多功能涂层。重点阐述了耐蚀耐磨一体化涂层、耐腐蚀超疏水一体化涂层、耐腐蚀自修复涂层等3类石墨烯基多功能涂层在镁合金表面防护中的研究情况。

功能化氧化石墨烯的制备及其在硅酸盐水泥中的应用

纳米材料与水泥之间的黏结强度较差,有可能导致增强效果不理想。氧化石墨烯(GO)虽然含有很多氧基官能团,但是在强碱性环境中极度不稳定。用新的功能化方法制备了一种功能化氧化石墨烯(FGO),并将GO和FGO分别掺入水泥净浆制备了水泥复合硬化浆体。采用傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、X射线光电子能谱仪(XPS)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)分析了纳米材料的黏结性和模拟孔隙溶液稳定性。结果表明,FGO的功能层由(3-氨丙基)三乙氧基硅烷(APTES)和无定形SiO2组成,在强碱性环境中保护GO基面不被还原,并参与水泥水化过程,形成牢固可靠的黏结体。与普通水泥相比,质量分数为0.1%的FGO可使水泥硬化浆体的28d抗折和抗压强度分别提高24.73%和55.28%。FGO在水泥浆料中具有良好的分散性,细化了水泥孔隙结构,最终提高了水泥复合材料的力学性能。

四边简支功能梯度石墨烯增强复合材料厚板的自由振动分析

基于准三维板理论,研究了四边简支功能梯度石墨烯增强复合材料(FG-GRC)厚板的自由振动行为.通过改进的Halpin-Tsai模型计算了不同分布模式下FG-GRC厚板的有效性能,利用Hamilton原理构建其控制方程,并根据Navier法求解.通过参数研究部分揭示了石墨烯纳米片(GPLs)的重量分数、FG-GRC板的总层数、GPLs分布模式、宽厚比以及长宽比对四边简支FG-GRC厚板自由振动固有频率的影响.由于准三维板理论考虑了厚度拉伸效应,因此在厚板计算中比经典板理论、一阶板理论和Reddy三阶板理论更为精确.

功能氧化石墨烯纳米带/热塑性聚氨酯复合材料薄膜的制备及阻隔性能

以氧化解压多壁碳纳米管的方法制备了氧化石墨烯纳米带(GONRs),然后用异氟尔酮二异氰酸酯(IPDI)对GONRs化学修饰得到功能氧化石墨烯纳米带。采用溶液成形的方法在涂膜机上制备了功能氧化石墨烯纳米带(IPGONRs)/热塑性聚氨酯(TPU)复合材料薄膜,研究了IP-GONRs对TPU薄膜阻隔性能的影响。扫描电镜和X射线衍射的数据表明,IP-GONRs完全剥离地均匀分散在TPU基体中,并且基本沿着纳米复合材料薄膜表面平行分布。仅添加3.0%(质量分数,下同)的IP-GONRs时,TPU薄膜的氧气透过率便下降67%,因此获得了具有优异阻隔性能的IPGONRs/TPU纳米复合材料薄膜。这种具有优异阻隔性能的复合材料薄膜在食品包装和轻量气体存储容器方面有潜在的应用。

氧化石墨烯的功能化及其生物相容性研究

利用改进Hummers法合成纳米级氧化石墨烯(GO),并将羧基和氨基化聚乙二醇(PEG-NH2)共价交联到GO表面,形成功能化的氧化石墨烯(PGO)。考察PGO在水、PBS和生理溶液中的稳定性,并以肝脏细胞为研究对象,结合MTT细胞毒性检测,评价PGO的生物相容性。结果表明,PGO在生理溶液中最稳定,且对肝脏细胞的毒性小,具有良好的生物相容性。

石墨烯的制备、功能化及在化学中的应用

石墨烯是最近发现的一种具有二维平面结构的碳纳米材料,它的特殊单原子层结构使其具有许多独特的物理化学性质.有关石墨烯的基础和应用研究已成为当前的前沿和热点课题之一.本文仅就目前石墨烯的制备方法、功能化方法以及在化学领域中的应用作一综述,重点阐述石墨烯应用于化学修饰电极、化学电源、催化剂和药物载体以及气体传感器等方面的研究进展,并对石墨烯在相关领域的应用前景作了展望.

功能型单层石墨烯的热剥离法制备及其超电容性能

以氧化石墨(GO)作为前驱体,在两种不同热剥离温度下制备了两类功能型单层石墨烯.其中第一类功能型单层石墨烯通过在较低温度及空气气氛下热剥离GO制备;第二类功能型单层石墨烯通过在氮气保护下高温热剥离GO得到;利用氮气吸附-脱附方法测定了两类样品的比表面积,利用电化学测试方法分析了其超电容性能.结果表明,通过低温热剥离的方式即可以有效剥离GO;两类样品均具有较高的BET比表面积.低温热剥离GO所制备的功能型单层石墨烯在2 mol/L KOH体系中的最大比电容值约为220 F/g;而通过高温热剥离GO所制备的功能型单层石墨烯虽然同样具有较高的BET比表面积,但其最大比电容值下降至约150 F/g.这表明通过低温热剥离GO所制备的功能型单层石墨烯具有更优异的超电容性能.

功能化氧化石墨烯/纤维素共混复合材料对Pb^2＋吸附性能的研究

采用改进的Hummers制备氧化石墨烯,对其进行功能化改性,制得功能化氧化石墨烯f-GO,再将功能化氧化石墨烯和纤维素共混,制备了具有较强吸附性能的功能化氧化石墨烯/纤维素复合材料(f-GO/CE)。以复合材料为载体,用静态法考察了pH值、吸附时间、初始浓度等因素对f-GO/CE吸附Pb^(2+)效果的影响。结果表明,吸附最适pH为6,吸附时间是150 min,最佳初始浓度为240 mg/L;同时f-GO/CE对Pb^(2+)的吸附行为符合Langmiur方程,吸附最大量可达到105mg/g,其对铅离子具有优异的吸附性能。

功能石墨烯改性水性聚氨酯及其性能

以氧化石墨烯(GO)为原料,通过聚乙烯亚胺(PEI)接枝改性和水合肼还原,制备出了功能化石墨烯(FG-PEI),并将其与水性UV固化聚氨酯(WPU)乳液复合,制备FG-PEI/WPU复合涂层。采用FTIR、XRD、Raman、XPS、SEM、TEM等测试分析表征FG-PEI的结构,测定了FG-PEI的导电性,并考察了FG-PEI在水中的分散性,研究FG-PEI用量对WPU胶膜的力学性能和导电性能的影响及其热稳定性。结果表明,FG-PEI在保持较好水溶性的条件下,其电导率并未明显下降,并随着FG-PEI在WPU基体中用量的增加,WPU胶膜的表面电阻率逐渐降低,拉伸强度不断增加,断裂伸长率降低,经FG-PEI改性后,WPU的热稳定性得到提高。研究表明,FG-PEI改性WPU可提高胶膜的导电性,使其兼具良好的综合性能。

功能化氧化石墨烯/聚氨酯涂层抗风沙冲蚀性能

使用硅烷偶联剂对氧化石墨烯进行功能化改性,并采用傅里叶红外光谱(FTIR)、拉曼光谱和X射线衍射(XRD)来表征氧化石墨烯改性前后结构变化;对功能化氧化石墨烯/聚氨酯涂层与普通聚氨酯涂层进行力学性能测试以及模拟风沙冲蚀试验.结果表明:硅烷偶联剂成功对氧化石墨烯进行了共价键改性,且改性后的功能化氧化石墨烯在聚氨酯中具有良好的分散性与相容性;涂层的硬度随着功能化氧化石墨烯含量的增大而先增加后降低;当功能化氧化石墨烯含量为0.5%时,涂层的冲蚀率明显降低,抗风沙冲蚀性能显著增强,模拟特强沙尘暴冲蚀后涂层的使用寿命要比普通聚氨酯涂层延长至少0.8 a.

基于聚乙烯吡咯烷酮功能化磁性氧化石墨烯固相萃取鸡饲料中Cu(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)、Cr(Ⅲ)、Cd(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)离子

该文制备了聚乙烯吡咯烷酮(PVP)功能化的磁性氧化石墨烯(PVP/Fe3O4/GO)复合物,透射电镜和红外光谱结果显示,其表面含有大量的结合位点,可显著提高萃取效率。该复合物对Cu(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)、Cr(Ⅲ)、Cd(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)离子有强吸附作用,最大吸附容量分别为68.03、103.63、13.82、36.51、555.56 mg/g,其对Pb(Ⅱ)离子的吸附作用尤为强烈;吸附和解吸过程仅需20 min。将上述材料应用于上述5种重金属离子的萃取,并采用火焰原子吸收光谱仪检测,其检出限为0.021~3.46μg/L,与文献报道的检出限相当,且其它共存金属离子无明显干扰。该方法成功应用于3种鸡饲料中上述重金属离子的快速萃取,回收率为80.0%~120%,检测结果与微波消解法具有较高的一致性,相对误差为-18.73%~7.50%。该方法萃取速度快、耗时短、易分离、强酸用量小、对环境友好,在饲料重金属离子现场快速前处理领域有着较高的应用潜力。

功能化氧化石墨烯纳米带/EVA复合材料薄膜的制备及表征

采用纵向氧化切割多壁碳纳米管法制得氧化石墨烯纳米带(GONRs),通过硅烷偶联剂KH-570与GONRs反应得到功能化氧化石墨烯纳米带,随后利用溶液成型的方法在涂膜机上制得功能化氧化石墨烯纳米带(K-GONRs)/乙烯-乙酸乙烯共聚物(EVA)复合材料薄膜。用FTIR,XRD,XPS,TEM,FE-SEM,氧气透过仪和电子万能试验机研究了复合材料的结构与性能。研究表明,本实验成功制得薄条状K-GONRs,其层间距约为0.970nm,相比GONRs增加了0.095nm;K-GONRs形状均一、规整并均匀分散于EVA基体中;当K-GONRs质量分数为1%时,K-GONRs/EVA复合材料薄膜的氧气透过率和拉伸强度相比纯EVA薄膜分别降低了54.5%和提高了89.3%,阻隔性能和力学性能得到明显改善。

卟啉衍生物功能化石墨烯材料的光电性能新进展

石墨烯是一种新型二维近似平面结构的碳纳米材料,具有非常卓越的光电性能,为更好地发挥其优异性能,对其表面功能化改性颇受人们关注。重点阐述了卟啉类衍生物对石墨烯的共价和非共价功能化修饰及通过共价和非共价方式构筑其纳米复合材料和此纳米材料在非线性光学和电化学传感器制备等应用中的最新研究进展,并展望了石墨烯卟啉杂化材料在相关领域里的应用。

功能性氧化石墨烯/曲妥珠单抗包合物的制备及其质量评价

合成新型的功能性氧化石墨烯/曲妥珠单抗(GO-DEX-β-CD/Trastuzumab)包合物,并对其进行质量评价。利用电子扫描显微镜(SEM)对其形貌进行表征;以高效液相色谱法(HPLC)测定曲妥珠单抗(Trastuzumab)含量,并对生成物的包封率、回收率以及精密度进行评价,以离心法测定GO-DEX-β-CD/Trastuzumab包合物的包封率。GO-DEX-β-CD/Trastuzumab包合物的平均粒径(n=8)为(138±3.83)nm,曲妥珠单抗检测浓度线性范围为10～100μg·m L-1(r=0.999 4),平均回收率(n=9)为(100.3±2.31)%,包封率(n=5)为(79.8±1.01)%。GO-DEX-β-CD/Trastuzumab包合物制备工艺可行,质量控制方法简便可靠。

热剥离法制备功能型石墨烯的研究进展

氧化石墨热剥离法制备石墨烯,将还原过程由传统的液固相变为气固相,这样减少了影响还原的因素,简化了工艺。在避免使用相对昂贵的液体还原剂的同时,解决了液固还原难以避免的因自重构造成的石墨烯再团聚问题。该法制备的石墨烯层数少,并为规模化和可控地制备石墨烯提供了有利条件。综合近年来研究成果,对该法涉及的剥离机理,以及氧化和热剥离还原两部分的各种影响因素进行分析和讨论,并结合该方法所存在的不足对未来研究进行了展望。

对苯二胺功能化还原氧化石墨烯的结构和官能团变化

采用一步水热回流法,选取对苯二胺(PPD)对氧化石墨烯(GO)进行还原与改性处理,制备了功能化还原氧化石墨烯(GOP-X).采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)及X射线衍射(XRD)等研究了PPD与GO的反应作用类型及结构变化.结果表明,随着PPD与GO质量比的增加,GOP-X层间距(d值)先增大后减小,GOP-X共轭结构逐渐恢复,与溶剂分子作用时,层间距增幅呈减小趋势,并最终趋于恒定.PPD单体与GO反应时存在3种键合类型:(1)GO含氧官能团和PPD分子之间的氢键作用(C—OH…H2N—X);(2)质子化PPD与弱酸性GO带负电位置之间的离子键作用(—COO-H3+N—X);(3)PPD中氨基(NH2)与GO含氧官能团之间形成的共价键作用.与GO中羧基(COOH)的酰胺化反应将先于与环氧基(C—O—C)的亲核取代反应.提出了相应的作用机理.

端羟基丁腈橡胶功能化氧化石墨烯增韧环氧胶粘剂性能研究

以4,4'-二环己基甲烷二异氰酸酯(HMDI)为偶联剂,制备了端羟基丁腈橡胶(HTBN)功能化的氧化石墨烯,并对功能化产物进行了结构和力学性能表征。研究结果表明:成功制备了功能化产物;将5份HTBN与0.25份的氧化石墨烯进行功能化反应并用于环氧胶粘剂增韧时,改性体系的韧性得到明显改善。断裂伸长率和冲击强度较未改性环氧胶粘剂分别提高了36.0%和128.8%,常温剪切强度提高了71.3%,剥离强度提高了120.0%,但玻璃化转变温度有所降低。