五氧化二铌-石墨烯复合负极材料的电化学性能研究

本文采用水热合成法制备Nb_(2)O_(5)掺杂石墨烯复合锂离子电池负极材料,Nb_(2)O_(5)与石墨烯的质量比为0:1、1:50、1:40、1:20、1:10。研究发现几种不同加入比例的复合材料均较纯石墨烯具有更低的阻抗性能,倍率循环和循环性能均得到明显改善。其中Nb_(2)O_(5):石墨烯=1:40时复合材料的电荷转移电阻最低,在小电流密度下循环50圈的放、充电容量为480、450mAh·g^(-1),库伦效率93.75%,有望成为广泛应用的电极材料。

前期化学循环作用下石墨烯改性GMZ膨润土持水特性

高放射性废物深地质处置中,缓冲/回填材料在含盐地下水入渗及衰变热耦合作用下,可能遭受以盐化-淡化过程为主要形式的化学循环作用,从而影响其持水特性。针对中国首选缓冲/回填材料GMZ膨润土,根据北山预选处置场地下水主要离子为Na+和Cl-,研究了前期NaCl溶液循环作用下石墨烯改性GMZ膨润土的持水特性。结果表明,当吸力低于150 MPa时,随前期化学循环次数增加,石墨烯改性膨润土的持水性能不断提升,而干密度对持水性的影响逐渐弱化;当吸力超过150 MPa时,持水性能受前期化学循环影响不明显。石墨烯改性膨润土的持水曲线具有明显回滞性,但回滞幅度随前期化学循环次数增加而逐渐衰减。化学循环次数增加使水分滞留土体内部不易排出,因而进气值和残余饱和度不断增大、过渡段斜率逐渐趋缓。在前期化学循环过程中,含盐量不断累积,循环次数越多,渗透吸力越大,对持水性能的影响越显著。

基于物理及化学改性制备高分散性石墨烯试验

纳米石墨烯具有疏水性强、比表面积大等特点,片层间极易产生相互作用导致团聚,而石墨烯大部分优异性能仅限于单层或少层结构,石墨烯分散性差严重制约其产业化,亟需制备高分散性石墨烯水分散液。以自制石墨烯为原料,通过物理分散试验和化学接枝改性试验,探究不同手段对石墨烯分散液稳定性的影响。结果表明,石墨烯质量浓度为1.0 g/L,聚丙烯酸与石墨烯质量比为4∶1,超声仪功率为300 W,搅拌速度为250 r/min,处理时间为8 h,可获得分散率为95.58%、zeta电位为-41.4 mV的高分散高稳定性石墨烯水分散液,静置30 d未出现肉眼可见聚沉现象。

电弧放电法制备石墨烯的硝酸改性及其电化学性能增强

采用电弧放电法大规模制备了层数少,导电率高,结晶性好的石墨烯纳米片(GNSs).通过扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)表征发现制得的石墨烯形貌良好.然而电化学测试表明GNSs作为电极材料的电容性能不好.为了增加材料表面电化学反应活性点,促进GNSs在水系电解液中的润湿性,我们对所制备的GNSs表面进行了硝酸改性处理.结果显示硝酸处理后的石墨烯纳米片(H-GNSs)表面新增了较多的含氧氮官能团,其亲水性得到了显著提高.对H-GNSs的电化学研究表明:硝酸改性处理后的GNSs在2mol·L-1KOH溶液中电流密度为0.5A·g-1时,比电容可达65.5F·g-1,约为改性前的30倍;此外,H-GNSs作为电极材料连续进行2000次充放电测试后还展示出了良好的循环稳定性,是一种潜在的超级电容器电极材料.

石墨烯的化学改性及其在皮革中的研究进展

石墨烯由于其独特的结构和性能,近年来一直都是研究的热点。而如何尽可能保证其内在结构的情况下进行化学改性,是将其独特性能真正运用的基础。本文主要从对石墨烯的化学改性为出发点,综述其共价键改性和非共价键改性的方法以及目前石墨烯在皮革中的应用研究进展。最后总结和分析石墨烯各种化学改性方法的优缺点,并对其未来在皮革领域应用进行了展望。

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。

石墨烯的改性及其在电化学检测方面的研究新进展

介绍了石墨烯的基本性质,综述了石墨烯的表面改性及其在电化学检测方面的应用,并对不同改性方法的优缺点进行了讨论,另外比较了基于石墨烯的检测手段与传统的检测手段,最后对基于石墨烯的材料在未来的发展进行了展望。

石墨烯及化学改性石墨烯的胶状悬浮物合成研究进展

详细综述了石墨烯及化学改性石墨烯(CMG)的胶状悬浮物的合成工艺进展,从氧化石墨、氧化石墨烯及石墨其他衍生物的溶解性质和合成路径等方面展开论述。石墨烯的胶状悬浮物合成工艺既提供了大批量生产石墨烯的可能性,在化学改性修饰方面也有普遍的适用性。

通过点击化学对氧化石墨烯进行改性的研究进展

氧化石墨烯是石墨烯的一种衍生物,不仅具有与石墨烯类似的二维层状结构以及优异力学和热学性能,而且氧化石墨烯的表面含有大量的含氧官能团,使得其在水溶液中具有良好的分散性,应用领域广泛.在应用中,氧化石墨烯片层容易发生团聚,同时,氧化石墨烯片层上需要根据应用领域接枝上不同的化学基团.为此,对氧化石墨烯通过化学方法进行功能化改性是目前最为有效的手段.相比于常规化学改性方法,采用点击化学改性氧化石墨烯,具有选择性高、反应效率高、操作简单以及产物容易分离提纯等优点.综述了近些年采用点击化学对氧化石墨烯进行改性的研究进展,主要包括了叠氮-炔烃点击反应、烯烃之间的Diels-Alder点击反应以及硫醇-烯/炔点击反应,并对其发展前景进行了展望.

二氧化锰改性石墨烯电极材料的电化学性能研究

石墨烯是一种双电层导电材料，性能优异。用二氧化锰改性石墨烯，可以提高石墨烯作为电极材料的电化学性能。且二氧化锰本身也能够在电容器中进行氧化还原反应，增强了改性后的石墨烯电极的电化学性能，也提高了电容器的电容量。为未来的材料发展提供了研究方向。本文将介绍如何用二氧化锰改性石墨烯，并提高其电化学性能。

聚醚胺接枝氧化石墨烯对沥青性能的影响

为了改善氧化石墨烯(GO)在沥青基体中的分散性,提升GO及其衍生物改性沥青的性能,合成了聚醚胺接枝氧化石墨烯(PEA-GO)并通过傅里叶红外光谱(FTIR)试验和X射线衍射光电子能谱(XPS)对聚醚胺接枝前后的GO进行化学结构表征,验证了PEA-GO的成功合成.对不同掺量GO及PEA-GO改性沥青的性能规律进行了分析,结果表明:相较于GO,PEA-GO对沥青常规性能的改善作用更加明显.在相同掺量下,PEA-GO改性沥青的针入度、延度、软化点均高于GO改性沥青,而PEA-GO改性沥青的黏度低于GO改性沥青.在相同掺量下,PEA-GO改性沥青的G^(*)、G^(*)/sinδ均高于GO改性沥青,当PEA-GO的掺量为沥青质量的0.05%时,改性沥青的G^(*)最高,且PEA-GO改性沥青的δ均低于GO改性沥青,表明PEA-GO对沥青的高温抗变形能力、弹性恢复能力、抗车辙能力的改善优于GO.

石墨烯对La-Mg-Ni基储氢合金电化学性能的影响

为提高La-Mg-Ni基储氢合金La_(0.73)Ce_(0.18)Mg_(0.09)Ni_(3.20)Al_(0.21)Mn_(0.10)Co_(0.60)的电化学性能,将制备的石墨烯添加到储氢合金中。经XRD分析可知,处理前后合金的相结构没有变化。添加质量分数为1%、2%、5%石墨烯的合金电极与未添加石墨烯电极相比,最大放电容量略有下降,但50次循环后的放电容量保持率从63%分别提高到75%、78%和73%。添加2%石墨烯电极和未添加石墨烯电极相比,900 m A/g放电电流密度下的高倍率放电容量保持率从79.8%增加到83.9%,交换电流密度I0从54 m A/g提高到281 m A/g,极限电流密度IL从512 m A/g提高到1 537 m A/g。加入石墨烯后,电极的抗腐蚀性能也明显增强。

石墨烯/银纳米复合膜对非晶态Mg-Ni-La贮氢合金的表面改性及机理

采用熔体快淬法制备Mg_(65)Ni_(27)La_8非晶电极合金带,采用氧化还原法成功制备石墨烯/纳米银复合膜(G/A),通过高能球磨将G/A膜成功引入电极合金进行表面包覆改性。通守X射线衍射仪、场发射扫描电镜、激光拉曼光谱仪和高分辨电镜表征显示:还原后的石墨烯呈卷曲的大片层结构,尺寸在2~5μm之间,银纳米颗粒均匀地分散在石墨烯片层上,尺寸在10~20nm之间。用恒流充放电的方法在三电极电池测试仪上测定其电化学循环性能,实验结果表明改性后合金表面的氧含量由21%降低为包覆后的10%,G/A膜有效阻止合金表面的腐蚀和粉化开裂,包覆改性后电极合金的极限电流密度提高了2.54倍,电极的接触阻抗降低87.2%,电极合金的最高放电容量由610.8mA·h/g上升为814.8mA·h/g,经过20个循环后的放电容量保持率由79.86%提升为85.76%,显著提高其电化学性能。

几种常见的石墨烯制备方法及其改性研究

石墨烯作为一种新型的材料近年来引发了世界各地科技工作者的巨大兴趣,仅在2010年相关论文就高达3000余篇,康斯坦丁·诺沃肖洛夫(Konstantin Novoselov)和安德烈·海姆(Andre Geim)因为研究石墨烯取得的成果获得了2010年诺贝尔物理学奖,石墨烯的制备及其改性研究已经成为一个重要的科学研究方向。

聚苯胺原位聚合改性氧化石墨烯制备复合涂层及其耐腐蚀性能研究

目的提高聚苯胺(PANI)涂层的腐蚀防护性能,并明确其防腐机理。方法通过原位聚合的方法,采用PANI对氧化石墨烯(GO)进行功能化修饰,并对其在GO表面的生长状态进行调控。利用傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱仪(XPS)、拉曼光谱仪(Raman)和场发射高分辨扫描电镜(FESEM),对功能化GO的结构和形貌进行表征和分析;然后将其引入到聚苯胺涂层中,制备PANI/GO复合涂层。采用电化学阻抗谱(EIS)详细研究PANI涂层以及不同的PANI/GO复合涂层对不锈钢基材的腐蚀防护效应,并对其耐腐蚀机制进行探讨。结果PANI均匀地生长在GO片层上,其结构与形貌可以通过控制苯胺的添加量进行有效调控,且PANI的原位聚合促进了GO的片层剥离及舒展,改善了其分散性以及与涂层间的相容性。与单一PANI涂层相比,PANI/GO复合涂层的稳定开路电压值较大,且当苯胺与GO的质量比为5︰1时,获得的功能化GO的分散效果最佳,对聚苯胺涂层的腐蚀防护性能增强效果最为显著。此时复合涂层表现出最大的容抗弧直径,且电化学阻抗谱拟合后的电荷转移电阻最大,双电层电容最小。结论PANI涂层本身可以在金属表面形成具有屏蔽作用的保护层,但其非致密的形态结构及腐蚀环境下的分子构型变化损害了涂层的腐蚀防护性能。通过功能结构化GO的复合,尤其是在GO分散性最佳的状态下,可有效提高涂层的致密性和抗渗透性,并且可抑制因质子反应导致的分子构型变化对涂层结构的破坏,从而增强涂层的腐蚀防护性能。

氧化石墨烯/萘醌改性海泥电池阳极的研究

改性阳极可以显著提高海底微生物燃料电池的性能。利用2-羟基-1,4-萘醌(HNQ)和氧化石墨烯(GO)制备复合改性阳极,并研究其电化学性能。结果表明,GO/HNQ改性阳极的交换电流密度是空白电极的6.58倍,达到290.8 m A/m2。GO/HNQ改性使BMFC的最大功率密度达到346 m W/m2,是空白组的3.46倍。紫外检测结果表明,GO特征峰呈现显著红移,这与GO和HNQ之间的π-π堆积有关。最后提出改性阳极表面新的电子转移机理。

硬脂醇改性的氧化石墨烯/正十八烷复合相变材料的热物性研究

向正十八烷中加入高导热填充物形成复合相变材料(PCM),可以很好地提升其导热性能,同时,为了保证符合相变材料的高热导率、分散性和再循环可靠性,利用硬脂醇修饰氧化石墨烯(GO),形成改性石墨烯(MG)与正十八烷的复合相变材料。分别制备了改性石墨烯质量分数为0、1%、2%、3%、4%(质量)的改性石墨烯/正十八烷复合相变材料,并经过扫描电镜测试、红外光谱分析、差示扫描量热实验及导热分析等测试对其形貌结构及热物性进行表征和研究。实验表明制备的改性石墨烯/正十八烷复合相变材料具有很好的分散性;当纳米石墨烯片的质量分数达到4%时,复合相变材料的热导率相对于纯正十八烷高出了131.9%。

带破损氧化石墨烯改性环氧树脂涂层的X80钢在NaCl溶液中的局部腐蚀规律

在环氧树脂涂层中添加2%(质量分数)的氧化石墨烯(GO)对其进行改性,利用电化学阻抗谱(EIS)和扫描开尔文探针技术(SKP),研究在5种NaCl溶液中,X80钢基体上的GO改性涂层破损后的局部腐蚀规律。结果表明:GO的独特片状结构能有效抑制水和氯离子等介质进入改性涂层内;同时,GO对腐蚀介质的阻隔作用将金属腐蚀活动限制在涂层破损处,腐蚀产物堆积并形成保护膜,对金属基体起到了一定的保护作用。

石墨烯及氧化石墨烯分散方法研究进展

石墨烯因其独特的片层结构在多领域表现出优异的应用价值,但由于其易团聚问题,始终制约着石墨烯的进一步应用。因此,石墨烯的分散问题成为了近年来研究的热点问题。本文对氧化石墨烯及石墨烯分散方法(物理和化学改性)进行了综述,并根据分散原理进行重点分析,对今后石墨烯分散研究进行了展望。

改性石墨烯基填料在防腐涂料中的应用研究进展

石墨烯具有高导电性、高强度和对水分子、氧、氯离子等良好的阻隔性能。石墨烯基填料与防腐涂料相结合,在电网设施、船舶重防腐、海洋工程、石油化工等工业防腐领域有强大的应用潜力。本文针对石墨烯作为防腐填料所存在的优点和问题进行分析,综述了近年来石墨烯基填料在工业防腐涂料领域的研究现状,并对今后改性石墨烯基填料与水性涂料相结合的研究方向进行了展望。