氧化石墨烯纳米带/TPU复合材料薄膜制备及性能表征

采用氧化法将碳纳米管纵向切割成氧化石墨烯纳米带,利用溶液成形在涂膜机上制备氧化石墨烯纳米带/TPU复合材料薄膜。FT-IR、拉曼光谱、XRD、FE-SEM、TEM等测试表明,碳纳米管成功地被纵向切割成带状结构的氧化石墨烯纳米带。力学测试表明,当氧化石墨烯纳米带用量为2%(质量分数)时,复合材料薄膜弹性模量与拉伸强度相比TPU薄膜提高了160%与123%。氧气透过率测试表明当氧化石墨烯纳米带用量为2%(质量分数)时,复合材料薄膜氧气透过率降低77%,阻隔性能明显提高。

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。

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。

氧化石墨烯纳米带与氧化石墨烯增强热塑性聚氨酯薄膜的制备及性能

利用纵向裂解多壁碳纳米管制备了氧化石墨烯纳米带,并采用溶液成型的方法制得氧化石墨烯纳米带-氧化石墨烯(GONRs-GO)/热塑性聚氨酯(TPU)复合材料薄膜。场发射扫描电镜和X射线衍射分析结果显示,GONRs与GO间相互剥离并均匀地分散在TPU基体中;氧气透过率(OTR)和力学性能测试表明,GONRs和GO具有协同增强TPU复合材料薄膜的阻隔和力学性能的作用。当GONRs和GO在TPU中添加量均为1.5%(质量分数)时,GONRs-GO/TPU复合材料薄膜的阻隔和力学性能达到最佳。相比于纯TPU薄膜,该GONRs-GO/TPU复合材料薄膜的OTR降低了83.94%,拉伸断裂强度、屈服强度、扯断伸长率则分别提高了59.28%,59.54%和15.0%。

3D氧化石墨烯纳米带-碳纳米管/TPU复合材料薄膜的制备与性能

利用溶液成型法制得3D功能化氧化石墨烯纳米带-碳纳米管(pGONRs-CNTs)/热塑性聚氨酯(TPU)复合材料薄膜。采用FTIR,XRD,XPS和TEM对所得pGONRs-CNTs的结构及性能进行表征,并结合所得TPU复合材料薄膜的氧气透过率和拉伸性能测试以及表面形貌观察,研究GONRs与CNTs的协同作用以及不同含量pGONRs-CNTs对TPU复合材料薄膜阻隔和力学性能的影响。结果表明:pGONRs-CNTs复合体具有独特的3D交织状结构,其中GONRs间通过CNTs链接,二者间较强的π-π键使得这种结合形态牢固紧密,同时CNTs的存在也起到支撑骨架的作用,防止GONRs的滑移与团聚;通过异氰酸苯酯的改性处理,pGONRs-CNTs复合体的亲油性得到明显提高,同时较为庞大的异氰酸根的引入,使得GONR-GONR间的层间距得到了进一步的提高,更有利于其在聚合物基体中实现均匀分散。当pGONRs-CNTs质量分数为0.5%时,pGONRs-CNTs/TPU复合材料薄膜的氧气透过率和拉伸强度相比纯TPU薄膜分别降低了63.08%和提高了46.55%,阻隔性能和力学性能均得到显著改善。

氧化石墨烯纳米带杂化粒子和石墨烯纳米带的研究进展

氧化石墨烯纳米带杂化粒子是将氧化石墨烯纳米带(GONRs)与其他纳米粒子经π-π键、氢键等结合方式复合在一起,通过这种特殊的结合形态一方面可以有效地防止GONRs的聚积,另一方面新的纳米粒子的引入能够赋予该杂化材料某些特殊的性能,从而有利于充分发挥GONRs杂化材料在聚合物改性等领域的综合性能。本文综述了氧化石墨烯纳米带杂化粒子的制备方法、性能和应用现状。此外,针对GONRs的还原产物石墨烯纳米带(GNRs)的结构、性能、制备方法及其应用领域也进行了系统性地论述。相关研究表明,氧化石墨烯纳米带杂化粒子的设计与制备是氧化石墨烯纳米带迈向实用领域的一个有效途径,而石墨烯纳米作为石墨烯的一种特殊结构的二维变体,继承了石墨烯优良的导电和导热等性能,同时特殊的边缘效应,因而呈现出了更广阔的应用潜力。

氧化石墨烯纳米带能带结构和态密度的第一性原理研究

基于密度泛函理论,采用第一性原理方法,计算了氧化石墨烯纳米带的电荷密度、能带结构和分波态密度。结果表明,石墨烯纳米带被氧化后,转变为间接带隙半导体,带隙值为0.375 e V。电荷差分密度表明,从C原子和H原子到O原子之间有电荷的转移。分波态密度显示,在导带和价带中C-2s、2p,O-2p,H-1s电子态之间存在强烈的杂化效应。在费米能级附近,O-2p态电子局域效应的贡献明显,对于改善氧化石墨烯纳米带的半导体发光效应起到了主要作用。

四氧化三铁/氧化石墨烯纳米带复合材料对铀的吸附性能

以高锰酸钾/浓硫酸氧化法轴向切割多壁碳纳米管(MWCNTs)所制备的氧化石墨烯纳米带(GONRs)为原料,采用水热法制备了一种便于固液分离的功能性四氧化三铁/GONRs复合材料(MGONRs),对其进行了SEM、FT-IR、XRD等表征,并考察了其对U(Ⅵ)的吸附性能。探讨了溶液pH值、MGONRs用量、铀初始浓度、吸附时间和温度对MGONRs吸附U(Ⅵ)的影响。结果表明:MGONRs对U(Ⅵ)的吸附过程是与pH值和时间相关的自发的吸热过程;吸附符合准二级动力学模型和Langmuir模型,MGONRs对U(Ⅵ)的吸附量可达123.2mg/g,且具有良好的再生性能,有望用于从放射性废水中分离和回收铀。

氧化石墨烯纳米带生物电化学传感器的研制及对氨基酸的检测

目的 研制一种基于氧化石墨烯纳米带（Oxidized graphene nanobelts,GON）修饰的生物电化学传感器,用于L和D-氨基酸（AA）的快速检测。方法 采用2种石墨烯材料,氧化石墨烯纳米带（GON）和还原石墨烯纳米带（reduced graphene nanoribbons,GRN）,修饰于丝网印刷碳电极（CSPE）制备2种电极。利用D-AA和D-氨基酸氧化酶（DAAO）反应产生H_2O_2,然后以制备的电极通过差分脉冲伏安法（DPV）检测H_2O_2和L-AA电信号,并对电极和酶反应条件进行优化。选择具有电活性的酪氨酸（Tyr）为目标分析物,并对L-Tyr和D-Tyr进行定量分析,最后对其在尿样品中的Tyr含量进行检测。结果 在尿酸和其他电活性AA的存在下,该生物电化学传感器能够精确的检测出尿样中的L-Tyr和D-Tyr含量,其回收率分别为（95±5）%和（99±3）%。结论 该基于GON的电化学生物传感器可作为D-AA相关疾病的早期诊断工具,在临床早期诊断具有重要意义。

杂质Si对晶体物理特性的影响——以氧化石墨烯纳米带为例

半导体的物理特性对杂质是敏感的,杂质的存在会强烈的影响半导体的导电性质。本文主要由氧化石墨烯纳米带为例,结合热力学与统计物理和固体物理的相关知识,讨论杂质Si对其物理特性,如电子性质和光学性质的影响,为掺杂缺陷的课堂教学打下坚实的理论基础。通过理论计算得到了掺杂Si原子的氧化石墨烯纳米带,由半导体性质变成了导体性质。掺杂Si原子导致在费米能级附近的能带导通条数增加,带隙值变小,以及电子的共有化运动,导致了氧化石墨烯纳米导电性和发光性增强。并且介电函数的虚部吸收峰增多,电子之间相互作用显著,光学性质变化显著。

氧化石墨烯纳米带-碳纳米管/TPU复合材料薄膜的制备及表征

将不同维度纳米填料同时复合,采用纵向氧化切割MWCNTs法制得不同含量比的氧化石墨烯纳米带-碳纳米管(GONRs-CNTs)2种维度纳米材料复合体,随后将上述填料加入到TPU基体中制得GONRsCNTs/TPU复合材料薄膜.采用FTIR、XRD、TG、XPS、TEM和FE-SEM研究了不同反应条件下所得GONRsCNTs复合体的结构及性能,并结合复合材料薄膜的氧气透过率和拉伸测试以及表面形貌观察,研究了GONRs与CNTs的协同作用、二者的含量比对TPU复合材料薄膜阻隔和力学性能的影响.研究表明,GONRs与CNTs的协同效应明显优于MWCNTs,同时当所加GONRs-CNTs复合体中GONRs与CNTs的含量比约为67∶33时,GONRs-CNTs/TPU复合材料薄膜的氧气透过率和拉伸强度相比纯TPU薄膜分别降低51.3%和提高29.3%,阻隔性能和力学性能均得到明显改善.

水中甲基对硫磷的氧化石墨烯纳米带修饰玻碳电极-方波伏安测定法

目的建立水中甲基对硫磷的氧化石墨烯纳米带(GONRs)修饰玻碳电极(GCE)方波伏安测定法。方法以多壁碳纳米管(MWCNTs)为原料,采用轴向切割法制备GONRs。采用三电极系统,以GONRs修饰玻碳电极为工作电极,Ag-AgCl电极为参比电极,铂电极为对电极,在PBS缓冲溶液(pH 5.5)中,运用方波伏安法于-0.6~0.5 V,频率15 Hz,电位增量0.004 V的条件下对甲基对硫磷含量进行检测。结果甲基对硫磷浓度在0.3~1.0μmol/L范围内,所得回归方程为I=0.333 8+13.654 3c,r=0.996 1;在1.0~40.0μmol/L范围内,所得回归方程为I=14.814 3+1.577 7c,r=0.991 1。该方法的检出限为0.016μmol/L;回收率为83.1%~98.7%,RSD为2.32%~6.14%。结论该传感器制备方法简单、抗干扰能力强,适用于水样中残留甲基对硫磷的快速检测。

酰胺功能化石墨烯纳米带对铀的吸附性能研究

目的制备酰胺功能化石墨烯纳米带(GONRs-AM)并研究其对铀的吸附性能。方法对所制得的GONRs-AM进行扫描电镜(SEM)和傅里叶红外光谱(FT-IR)表征,并通过批处理吸附实验考察了溶液pH、吸附剂用量、吸附时间、铀初始浓度、温度和离子强度等因素对GONRs-AM吸附铀的影响。结果GONRs-AM对铀的最大吸附容量为294.5 mg/g,该吸附过程是受pH影响的,自发的放热过程,并符合准二级动力学模型和Langmuir模型。结论GONRs-AM对铀的吸附性能较好,可用于放射性废水中吸附分离铀。

热塑性聚氨酯复合材料薄膜的制备及其性能研究

利用纵向氧化切割多层碳纳米管(MWCNTs)制得氧化石墨烯纳米带-碳纳米管(GONRs-CNTs)2种维度纳米杂化材料,用异氰酸苯酯对GONRs_((67%))-CNTs纳米杂化体进行表面化学修饰制得功能化GONRs_((67%))-CNTs(pGONRs-CNTs,GONRs质量分数为67%),探究了pGONRs-CNTs对热塑性聚氨酯(TPU)薄膜阻隔、力学和降解性能的影响。结果表明,改性后所得pGONRs-CNTs杂化体表面变得模糊而粗糙,亲油性得到明显提高,有利于其在聚合物基体中实现均匀稳固分布。当pGONRs-CNTs含量为0.5%(质量分数,下同)时,TPU/pGONRs-CNTs材料相比纯TPU材料的氧气透过率(OTR)低63.08%,拉伸强度高46.55%,其对应的阻透性能与力学性能均有较大程度提高;而且,由于pGONRs-CNTs物质的使用,使TPU材料的使用寿命延长。