氧化石墨烯/热还原氧化石墨烯改性砂浆的力学/电学性能研究

研究了热还原氧化石墨烯(TRGO)和氧化石墨烯(GO)在水泥砂浆环境下的分散机理,探索了这两种导电相的单掺和复掺对砂浆力学/电学性能的影响。研究表明GO对TRGO在富钙高碱环境下的分散有促进作用,且分散最佳质量比(%)为3∶10;与TRGO单掺相比,复掺GO能促进砂浆水化产物形成片状结构并互相交织,使得力学性能显著提升,当w(GO)∶w(TRGO)=0.3∶1.0时,28 d抗折强度和抗压强度与单掺TRGO相比提升了21.34%和34.52%,随着掺量增加力学性能反而下降;水泥砂浆的电导率随着GO与TRGO导电相的增加而增大,当w(GO)∶w(TRGO)=0.12∶0.4时,28 d龄期试件的电阻率呈现突变现象,表明该体系出现渗滤阈值;保持分散最佳比例下当TRGO大于0.7%(质量分数)之后,增加掺量对电阻率的影响趋于平缓且走低的趋势,表明TRGO掺量0.7%(质量分数)为试件电阻率的添加阈值。

热还原氧化石墨烯/环氧树脂复合涂层的防腐性能

在市售溶剂型环氧树脂涂料(EPs)中添加少量的热还原氧化石墨烯(TRGO),以提高其防腐性能。本文以氧化石墨(GO)为前体,在不同热还原温度下制备了TRGO,表征了GO热还原反应前后的结构变化,对比了GO和TRGO在环氧树脂涂料稀释剂中的分散性;在Q345钢表面涂覆了TRGO/EPs复合涂层,通过塔菲尔极化曲线(Tafel)、电化学阻抗谱图(EIS)和腐蚀形貌考察了TRGO的制备温度和添加量对复合涂层防腐性能的影响,探讨了复合涂层的防腐机理。结果表明,高温热还原反应能够使GO剥离并成功制备TRGO,与GO相比,TRGO在溶剂型环氧树脂涂料的稀释剂中的分散性得到明显增强;TRGO的氧含量随热还原温度的升高而降低,但800℃下制备的TRGO(TRGO-800)具有最大的比表面积;不同热还原温度下制备的TRGO/EPs复合涂层均比纯EPs涂层具有更好的防腐性能,其中TRGO-800/EPs复合涂层的防腐效果最好,甚至还优于商用石墨烯/EPs复合涂层;当TRGO-800的添加量为0.1%,复合涂层的腐蚀电流密度为3.29×10^(−8)A/cm^(2),比纯EPs涂层降低了96.84%,极化电阻为1.38×10^(6)Ω,比纯EPs涂层增大了28倍。TRGO/EPs复合涂层的防腐性能提升与TRGO的良好分散性和物理阻隔性有关。

改性热还原氧化石墨烯/尼龙纳米复合材料的制备及性能

经溶液共混法成功制备了离子液体改性热还原氧化石墨烯/三元共聚尼龙(IL-TRGO/CO-PA)纳米复合材料,测试分析表明IL-TRGO能明显改善纳米复合材料的性能。XRD和SEM分析表明:当TRGO的含量不高于0.75%时,IL-TRGO片层可以均匀地分散在CO-PA基体中。DSC和TGA分析表明:IL-TRGO能够提高纳米复合材料的结晶温度和热稳定性,但降低了其玻璃化转变温度。力学性能测试表明:TRGO能够提高复合材料的力学性能,当TRGO含量为0.5%时,纳米复合材料的拉伸强度、屈服强度和断裂伸长率分别提高了82.1%、129%和22.7%;当TRGO含量为0.75%时,纳米复合材料的屈服强度提高了161.6%。

基于石墨烯纳米复合材料的重金属离子电化学传感器研究

近年来,工业快速发展使得我国水污染现象日趋严重,其中,重金属离子含量超标是造成水污染的重要原因。因此,发展简便、快速、灵敏的重金属离子检测技术非常重要。电化学检测方法具有操作简单、制备成本低、灵敏度高和易于微型化等优点,在重金属离子检测中具有重要应用价值。基于热还原氧化石墨烯(Tr GNO)-金纳米颗粒(Au NPs)复合材料构筑高性能电化学传感器平台,采用电化学方法实现对铜离子(Cu2+)的简便、快速、灵敏检测。采用透射电子显微镜和各种电化学技术对纳米复合材料及其修饰电极进行了形貌表征和电化学测试,并对材料制备和测试条件进行了优化。结果表明,通过Tr GNO与Au NPs的有效复合,所制备的纳米复合材料具有增大的电极表面积和优异的导电性,有利于提高对Cu^(2+)的电化学检测灵敏度。线性检测范围为1. 0×10^(-6)～5. 0×10^(-4)mol/L,检测限可达8. 5×10^(-7)mol/L。