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。

电沉积负载氧化石墨烯原位还原金纳米粒子@多金属氧簇薄膜及DPV法检测血液中的尿酸

采用电沉积法负载的氧化石墨烯(Graphene Oxide,GO)薄膜,在电化学辅助还原的作用下成功制备了还原态氧化石墨烯(Reduced Graphene Oxide,rGO)/金纳米粒子(Au NPs)@多金属氧簇(P2W18)纳米杂化薄膜。制备过程可在1 h内完成。所制备的{PEI/rGO/Au@P_(2)W_(18)}电极仅负载单层催化剂,DPV法检测尿酸(UA)具有良好的线性关系(5.00×10^(-7)~1.50×10^(-4) mol/L),较低的检出限(1.24×10^(-8)mol/L),优良的灵敏度85.98A/(mol/cm^(2)),重现性好。rGO、P_(2)W_(18)和Au NPs的协同作用,尤其是在薄膜制备过程中发生的电子转移增强了催化剂的催化性能。实验证明该传感器可用于血样中尿酸的测定,回收率为95.0%~97.5%。

改性石墨烯纳米带/双马来酰亚胺复合材料的摩擦学性能

为了改善石墨烯与双马来酰亚胺(BMI)树脂的相容性,并使其在摩擦过程中快速形成高质量自润滑转移膜,用超支化聚硅氧烷(HBPSi)和Ni纳米粒子共同改性石墨烯纳米带(GNRs),制备了HBPSi/Ni/GNRs复合粒子,将其引入到BMI树脂中制备出HBPSi/Ni/GNRs/BMI复合材料。采用FTIR、SEM、TEM、摩擦磨损试验机及分子动力学模拟对复合粒子的结构、形貌及添加量和复合材料的摩擦学性能的影响进行了考察,并探究了其摩擦磨损机理。结果表明,HBPSi和Ni纳米粒子成功负载到GNRs表面上。与GNRs相比,HBPSi/Ni/GNRs复合粒子能够显著提升BMI复合材料的摩擦学性能。当HBPSi/Ni/GNRs复合粒子添加量(质量分数)为0.6%时,HBPSi/Ni/GNRs/BMI复合材料的摩擦系数和体积磨损率均降至最低,分别为0.18和1.9×10^(-6)mm^(3)/(N·m)。HBPSi/Ni/GNRs复合粒子与BMI树脂强的界面作用是导致其复合材料抗剪切能力提升的关键。

石墨烯/铂纳米粒子杂化膜测定肾上腺素

利用循环伏安法制备了石墨烯/铂纳米粒子杂化膜修饰电极,并利用该修饰电极研究了肾上腺素（EP）的电化学行为,建立了测定肾上腺素的电化学方法。分别利用扫描电子显微镜和循环伏安法对电极的表面形貌和电化学性能进行了表征,优化了修饰电极制备过程中影响电极性能的条件和EP的测定条件。结果表明,石墨烯/铂纳米粒子修饰电极对肾上腺素有明显的电催化作用。在p H=5.0的柠檬酸-磷酸氢二钠缓冲溶液中,EP的氧化峰电流与其浓度在4.4×10^-8~2.2×10^-6mol/L的范围内呈良好的线性关系。线性方程为ipa（10 A）=0.0753c（mol/L）＋3.7653×10^-5,r=0.9989,检出限为2.2×10^-9mol/L（S/N=3）。修饰电极表具有良好的重现性,可用于实际样品的测定。

界面偶联剂KH550在氧化石墨烯/白炭黑纳米杂化填料中的应用研究

白炭黑用γ-氨丙基三乙氧基硅烷(偶联剂KH550)进行液相改性,再与氧化石墨烯(GO)悬浮液机械混合,混合液通过喷雾干燥法制备偶联剂KH550改性的GO/白炭黑纳米杂化填料(GO@SiO2),考察偶联剂KH550用量对溶聚丁苯橡胶(SSBR)/顺丁橡胶(BR)/GO@SiO2复合材料性能的影响。结果表明:当偶联剂KH550相对于白炭黑质量比为7%和10%时,GO@SiO2的热稳定性较好;偶联剂KH550能显著提高SSBR/BR/GO@SiO2复合材料的交联密度、填料分散性、耐磨性能并降低生热;当偶联剂KH550相对于白炭黑质量比为5%时,复合材料的交联密度最大,综合物理性能最好;当偶联剂KH550相对于白炭黑质量比为10%时,复合材料的耐磨性能最好且生热最低。

基于石墨烯-氧化镍杂化物与二氧化钛纳米管协效阻燃环氧树脂的制备及研究

通过共沉淀法制备了石墨烯-氧化镍杂化材料,通过水热法制备了二氧化钛纳米管,然后利用溶液共混法制备了石墨烯-氧化镍/二氧化钛纳米管/环氧树脂纳米复合材料。利用X射线衍射仪(XRD)、拉曼光谱仪和透射电子显微镜(TEM)对纳米材料的结构和形貌进行表征;热重分析数据表明复合材料的热稳定性有所提高;锥形量热测试结果显示,将石墨烯-氧化镍杂化物与二氧化钛纳米管进行复配,加入环氧树脂中,可以有效降低材料的热释放速率峰值和总热释放。

聚(3,4乙烯二氧噻吩)/氧化石墨烯纳米杂化结构薄膜的设计合成与电致变色性能研究

本文成功地将聚(3,4乙烯二氧噻吩)(PEDOT)纳米颗粒修饰在氧化石墨烯(GO)纳米片表面,获得了PEDOT/GO杂化纳米结构。采用场发射扫描电子显微镜、透射电子显微镜、拉曼光谱仪和X射线光电子能谱对杂化结构的形貌、微观结构、振动能级特征和表面化学状态进行了表征和分析。电化学性能与光吸收性能测试表明,与PEDOT薄膜相比PEDOT/GO杂化结构的电致变色性能获得了显著的提高,PEDOT/GO杂化结构在480 nm处的着色态和褪色态之间的对比度由杂化之前的23.4%提高到了杂化后37.6%,着色时间和褪色时间分别由1800 ms和1500 ms缩短为600 ms和700 ms,着色效率则由杂化前的55.8 cm2/C提高至杂化后的83.4 cm2/C。研究表明PEDOT/GO杂化结构在发展新型电致变色材料方面具有很大的潜力,在智能窗、可见光隐身材料等领域有望获得广泛的应用。

纳米银颗粒原位生长于氧化石墨烯银盐纳米复合材料的简易合成及其抗菌性能（英文）

可防治感染性疾病的先进抗菌材料一直是社会的重大需求。目前,各式各样含银纳米抗菌材料已被合成出来,并被认为可应用于许多商业产品领域中。然而,整合与创新基于纳米银的微/纳米结构,对于制备得到性能优异的抗菌剂仍颇具挑战性。基于此,利用简易的超声混合方法,成功合成了一类纳米银颗粒原位生长于氧化石墨烯银盐的纳米复合材料。通过扫描电子显微镜、透射电子显微镜、傅里叶变换红外光谱仪、热重分析仪、X-射线衍射分析仪和X-射线光电子能谱仪等现代分析手段对所得材料纳米结构进行了研究。结果表明,氧化石墨烯不仅可作为带负电荷的大分子捕获大量带正电的银离子,还可作为还原剂将银离子原位还原成纳米银粒子,由此得到了在氧化石墨烯表面同时含有均匀分散的纳米银粒子和银离子的杂化结构。这一先进结构使得所制备的纳米复合材料可充分利用银纳米粒子及氧化石墨烯银盐二者的优势,对金葡菌和大肠杆菌表现出强的抗菌活性和持久的抗菌能力,是一种高效的抗菌剂。

石墨烯/氧化石墨烯-碳纳米管杂化材料的研究进展

石墨烯/氧化石墨烯-碳纳米管杂化材料因具有诸多优良的物化性能,在许多领域有着广阔的应用前景,使得近年来其成为了各国学者热点的研究方向。文章首先介绍了杂化材料的主要制备方法,如涂覆成膜法、层层自组装法、真空抽滤法、化学气相沉积法、共价接枝法等;然后介绍了杂化材料在电容器、蓄电池、光电器件和聚合物基复合材料等领域的应用;最后对其发展前景进行了展望。

热致相分离法PVDF/纳米SiO_2/石墨烯杂化中空纤维膜的制备及性能分析

为改善热致相分离(TIPS)聚偏氟乙烯(PVDF)膜的性能,以邻苯二甲酸二丁酯(DBP)和邻苯二甲酸二辛酯(DOP)组成混合稀释剂,以纳米SiO_2、石墨烯为添加改性剂,采用TIPS法制备了PVDF中空纤维杂化膜.通过扫描电子显微镜(SEM)观察所得膜形貌,并对其渗透性能及机械性能进行测试表征,研究了纳米SiO_2、石墨烯添加量对PVDF中空纤维膜结构和性能的影响.结果表明:所得膜为均质海绵状孔结构,膜外表面较光滑,内表面粗糙且疏松多孔,随纳米SiO_2添加量的增加膜内外表面水接触角均增大,膜纯水通量先减小后增大,膜孔隙率均大于70%,膜断裂强度和断裂伸长率均先增大后减小;同时添加质量分数分别为3%和0.5%的纳米SiO_2和石墨烯,石墨烯以片层形式均匀分散在膜内,膜纯水通量可达418 L/(m^2·h),相较于原膜断裂强度提高12.6%,断裂伸长率提高89.2%.

二硒化钨-银/氮掺杂石墨烯纳米复合光催化剂的制备及其降解有机废水

利用Hummers法制得了氧化石墨烯,通过固相合成法制备了二硒化钨,采用常温还原法制备银纳米粒子,将制备的二硒化钨、氧化石墨烯和尿素按照一定比例混合,通过水热合成法制备二硒化钨-氮掺杂石墨烯复合物,以制备的纳米复合物为原料,与银纳米粒子在乙二胺中超声复合得到二硒化钨-银/氮掺杂石墨烯纳米复合光催化剂。利用SEM、XRD、TEM等方法对制备的纳米材料进行了表征。通过光催化降解亚甲基蓝溶液研究复合光催化剂催化性能。实验结果表明:复合光催化剂中银的质量分数为20%时,降解浓度为4.0×10-5 mol·L-1的亚甲基蓝溶液,降解效果最佳,可达到97.8%,高于单纯的二硒化钨和传统的二氧化钛光催化剂。同时复合光催化剂对甲基橙、罗丹明B溶液也具有较好的光催化降解作用,降解浓度为4.0×10-5 mol·L-1的甲基橙、罗丹明B溶液的降解率分别为56.3%、62.3%左右。

碳纳米材料/聚偏氟乙烯杂化膜的制备及性能

为了改善膜的形貌,提高膜的分离性能和力学性能,以聚偏氟乙烯(PVDF)为聚合物,以多壁碳纳米管(MWCNT)为纳米填料,以氧化石墨烯(GO)溶液为凝固浴,通过基质混合和溶液凝固浴相结合的方式,成功制备了PVDF/MWCNT/GO杂化膜.通过TEM、SEM、FT-IR等手段对MWCNT和GO的形貌及结构进行了表征,同时研究了碳纳米材料的添加对膜的形貌、分离性能以及力学性能的影响.结果表明:MWCNT呈长管状网络结构,GO呈片层结构,二者的协同作用将有利于膜力学性能的改善;而GO表面丰富的含氧官能团,可以使其在水中有很好的分散稳定性,并且当MWCNT的质量分数为3%时,膜的综合性能达到最优,与纯膜相比,杂化膜的形貌和亲水性有了一定的改善,纯水通量、截留率和力学性能分别提高了约106%、58.7%和101%,这说明碳纳米材料可以有效提高膜的分离性能和力学性能.

埃洛石-石墨烯构建有机-无机杂化三维网络

利用埃洛石(HNTs)内部空间负载甲基丙烯酸甲酯(MMA),通过γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH570)修饰氧化石墨烯(GO),随后利用二者构建了具有半有机半无机结构的杂化三维网络.通过扫描电子显微镜(SEM)、红外光谱(FT-IR)、拉曼光谱、X射线光电子能谱(XPS)等手段对样品进行表征.结果表明,成功制备了半有机半无机杂化三维网络气凝胶材料,材料具有纳米级孔隙,其热稳定性也保持在较高水平,为后续该材料在光电功能领域的应用奠定了结构基础.

杂化纳米HNTs-d-RGO/聚乳酸复合材料的制备及热性能

以埃洛石纳米管(HNTs)和氧化石墨烯(GO)为增强填料,聚乳酸(PLA)为基体,利用硅烷偶联剂KH550(APTES)将HNTs与GO杂化获得HNTs-d-RGO纳米粒子,再通过熔融挤出热拉-骤冷工艺制备了一系列纳米HNTs-d-RGO/PLA复合材料。分别采用透射电镜、红外光谱、扫描电镜、X射线衍射、差示扫描量热分析和维卡软化仪研究了纳米HNTs-d-RGO/PLA复合材料的微观形态、结晶性能与热性能。结果表明,与GO的结晶衍射峰相比,杂化HNTs-d-RGO相应的特征衍射峰强度明显减弱;与纯PLA相比,当HNTs-d-RGO含量达到5%时,其结晶度和耐热变形温度较纯PLA分别提高了19.3%和54.3℃,当HNTs-d-RGO含量达到7%后,纳米HNTs-d-RGO/PLA复合材料团聚现象明显,而相应的结晶度和耐热变形温度出现了一定程度的下降。

石墨烯/h-BN异质结中带宽调制的反转整流特性

构建了由扶手椅型石墨烯和六方氮化硼(石墨烯/h-BN)杂化纳米带组成的异质结,利用密度泛函理论结合非平衡格林函数方法研究了异质结的电流整流特性。计算结果表明,具有较小(大)带宽的异质结出现了新奇的反向(正向)整流行为,而整流方向与异质结的界面类型无关。研究表明,可通过控制石墨烯/h-BN异质结的宽度设计出具有反转整流特性的纳米器件。

纳米SiO_2-氧化石墨烯/聚偏氟乙烯杂化膜的制备及特性

采用原位水解的方式制备了新型SiO_2-氧化石墨烯(GO)纳米杂化颗粒。选择GO、SiO_2、SiO_2-GO颗粒和聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为添加剂,采用浸没沉淀相转化法分别制备了聚偏氟乙烯(PVDF)杂化膜。测定了PVDF杂化膜的纯水通量、膜面接触角、牛血清白蛋白(BSA)截留率和污染恢复率等参数。结果表明,SiO_2-GO/PVDF-PVP膜的接触角从78.4°减小到66.02°,膜的亲水性能有所提升。同时,SiO_2-GO/PVDF-PVP膜的纯水通量最大(1018L/(m^2·h)),对BSA的截留率达到81.5%,污染恢复率达到了78.65%以上。新型SiO_2-GO纳米杂化颗粒协同PVP添加剂增强了PVDF超滤膜的水通量、污染物截留和抗污染特性等综合性能,为传统PVDF有机膜的改性提供了一种新方法。

氧化石墨烯核-壳杂化粒子/硅橡胶介电弹性体复合材料的制备与性能

采用阳离子聚电解质聚二烯丙基二甲基氯化铵(PDDA)改性SiO_2,再通过静电自组装制备了SiO_2-PDDA-氧化石墨烯(GO)核-壳杂化粒子。采用溶液共混法将SiO_2-PDDA-GO引入到高温硫化硅橡胶(SR)中,制备了SiO_2-PDDA-GO/SR介电弹性体复合材料。结果表明:该方法能实现GO在SiO_2表面大面积的包覆,解决了GO容易自聚集的问题,且PDDA具有还原GO的作用,无需再对GO核-壳杂化粒子/SR复合材料进行原位热还原,简化了实验方案,节能环保。SiO_2-PDDA-GO填充量为60wt%时,在100 Hz频率下,SiO_2-PDDA-GO/SR介电弹性体复合材料的介电常数为21.53,是SR的11.6倍,介电损耗保持较低值,同时,复合材料的模量保持在较低水平。在电场强度为2.48kV/mm时,60wt%的SiO_2-PDDA-GO/SR介电弹性体复合材料横向电致形变在同一电场强度下与SR相比增加了15倍。

基于ZnSe[DETA]0.5有机无机杂化纳米带的不稳定性实现氧化石墨烯非常规化学石墨化和功能化

与宏观块材不同,纳米材料高的表面能赋予其亚稳态特性,使其对外界变化十分敏感.当纳米颗粒与外界发生强烈相互作用(溶解、酸解等)时,这些高度不稳定的纳米颗粒将通过一系列持续的调整过程(结构重组、化学转化等)来达到一个新的稳态,而合理地利用这些调整过程可实现功能纳米材料的非常规设计和制备.本文基于ZnSe[DETA]0.5有机无机杂化纳米带的低稳定性提出了一种氧化石墨烯非常规化学石墨化和功能化新策略.在强酸作用下,H^+离子会质子化ZnSe[DETA]0.5纳米带中的DETA分子,使得原本被DETA分子所稳定的ZnSe无机片层变得极为不稳定,释放出高还原性的Se^2−阴离子.这些高还原性的Se2−阴离子与溶液中的氧化石墨烯纳米片相互作用,在室温条件下即可对其进行非常规化学还原和掺杂.此外,由于Se^2−/Se较低的还原电势(−0.924V),通过控制Se^2−阴离子的氧化过程和后处理过程,可分别得到Se/(Se+ZnSe)/ZnSe与还原石墨烯的三种不同复合材料;其中,Se-还原石墨烯复合材料又可作为前驱体进一步通过物理/化学过程形成Se纳米线/Cu2Se/Ag2Se/Pt与还原石墨烯复合材料.显然,合理地利用纳米材料的不稳定过程可以为构建各种功能纳米材料提供一个非常规设计和制备平台.

静电自组装杂化纳米粒子改性酚醛树脂及其性能

通过改进的Hummer法制得氧化石墨烯(GO),而后通过静电自组装,将GO与经过多巴胺修饰的纳米ZrO_(2)粒子制得杂化纳米粒子ZrO_(2)-GO,最后通过原位聚合法制得ZrO_(2)-GO/酚醛树脂(PF)复合材料,对有关产物进行了结构表征和性能测试。结果表明:适量引入杂化纳米粒子,可明显改善PF的弯曲、冲击、摩擦性能和热稳定性,当杂化纳米粒子的质量分数为1.0%时,复合材料的弯曲强度、弯曲模量、冲击强度分别达到最大值78.75 MPa、3.88 GPa和14.74 kJ/m^(2),比PF分别提高了73.57%,52.75%和115.3%。当杂化纳米粒子质量分数为1.5%时,复合材料的摩擦系数降至0.92,比PF降低了26.9%。引入杂化纳米粒子后,PF的玻璃化温度、分解温度、残炭率均明显提高。

氧化石墨烯基纳米杂化物在防腐涂料中的应用研究进展

氧化石墨烯(GO)具有比表面积高、阻隔性好等特点,将其作为填料加入涂料体系中可增强涂层的防腐性能.但是,氧化石墨烯片层间存在的相互作用使其容易形成聚集体,这妨碍了其阻隔性能的充分发挥,严重的聚集甚至会导致涂层机械性能变差.除了氧化石墨烯,其他纳米材料在防腐涂料中同样应用广泛,并且显示出与氧化石墨烯功能互补的特点.研究表明,对氧化石墨烯和其他纳米材料进行表面改性,获得的纳米杂化物能够使防腐涂料获得更好的防腐效果.基于此,总结了氧化石墨烯基纳米杂化物体系在提高涂料防腐性能方面的研究进展.并对其未来发展趋势进行了展望.