基于石墨烯和Fe_(3)O_(4)@TiO_(2)@AuNPs纳米复合材料修饰电极用于检测洋蓟素

基于石墨烯(GR)和Fe_(3)O_(4)@TiO_(2)@AuNPs磁性核壳纳米粒子复合材料修饰金电极,构建了一种电化学传感器用于洋蓟素(cynarin)的定量检测.采用化学合成法制备了石墨烯二维纳米材料和Fe_(3)O_(4)@TiO_(2)@AuNPs磁性核壳纳米粒子,并利用扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)对其形貌和结构进行了表征.考察了洋蓟素在传感器上的电化学行为,石墨烯具有大的比表面积和良好的导电性,与Fe_(3)O_(4)@TiO_(2)@AuNPs核壳纳米粒子复合后,改善了石墨烯的分散性,并产生协同效应,导致传感器对洋蓟素表现出显著的电流响应.该电化学传感器对洋蓟素的线性响应范围为50 nmol/L~0.3 mmol/L,线性方程为I(μA)=5.14lg c(μmol/L)+1.37,检出限为17 nmol/L(信噪比S/N=3).制备的电化学传感器具有线性范围宽、检出限低、选择性和稳定性高等特点,用于实际样品中洋蓟素的测定,结果令人满意.

石墨@TiO_(2)纳米复合材料的溶剂热合成及其性能

为获得一种具有理论容量高、循环性能佳、光催化性能优异的新型多功能材料,在石墨存在下,以钛酸四丁酯为钛源,利用简单的一步溶剂热法制备不同石墨含量的石墨@TiO_(2)复合材料并对其进行表征。将石墨@TiO_(2)复合材料作为锂离子电池负极材料测试了其电化学性能,并将其用作降解甲基橙溶液的光催化剂测试了其光催化性能。结果表明:锐钛矿型TiO_(2)纳米线呈三维相互交织状包覆在石墨片表面,使复合材料具有较高的比表面积;复合材料中TiO_(2)含量越高,其初始放电比容量越大,在100 mA/g电流密度下的初始放电比容量最高可达到464.9 m A·h/g,在2 A/g电流密度下的初始放电比容量最高可达到120.3 mA·h/g;而复合材料中TiO_(2)含量越低,其可逆循环性能越好,在100 m A/g电流密度下循环100次后放电比容量为310.8 mA·h/g;石墨@TiO_(2)复合材料光催化性能随着TiO_(2)含量的增加而增强,在紫外光照射60 min后,甲基橙溶液的降解率最高可达98.72%。研究表明,石墨@TiO_(2)复合材料具有优异的电化学性能和光催化性能,有望替代传统的负极材料和光催化剂材料,具有广阔的应用前景。

磁性氧化石墨烯/壳聚糖纳米复合材料的制备及其对UO_2^(2+)的吸附性能

以氧化石墨烯和壳聚糖为原料,1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)3-乙基碳二亚胺盐酸盐(EDC)和N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)为活化剂,超声法制备了磁性氧化石墨烯/壳聚糖纳米复合材料(MCGO),并研究了其对水溶液中UO_2^(2+)的吸附性能。SEM、FT-IR和XRD分析结果表明,成功制得了MCGO,且负载的Fe_3O_4尺寸为nm级。在温度为288K、pH=5.5、UO_2^(2+)初始浓度为160 mg/L、吸附时间为1.5h时,MCGO吸附容量为266.67mg/g。对实验数据进行热力学和动力学模型拟合,结果表明,MCGO吸附行为符合Langmuir模型和准二级动力学模型,且吸附为吸热自发过程。MCGO第1次重复利用率高达98.47%,经过6次吸附-脱附后,重复利用率仍有74.43%,具有较好的重复利用性。

石墨烯/尖晶石LiMn_2O_4纳米复合材料制备及电化学性能

采用溶胶凝胶法和还原氧化石墨法制备尖晶石LiMn2O4纳米晶和石墨烯纳米片,并采用冷冻干燥法制备了石墨烯/尖晶石LiMn2O4纳米复合材料,利用XRD、SEM、AFM等对其结构及表面形貌进行表征;利用CV、充放电、EIS研究纳米复合材料的电化学性能和电极过程动力学特征。结果表明:纳米LiMn2O4电极材料及其石墨烯掺杂纳米复合材料的放电比容量分别为107.16 mAh.g-1,124.30 mAh.g-1,循环100周后,对应容量保持率为74.31%和96.66%,石墨烯可显著改善尖晶石LiMn2O4电极材料的电化学性能,归结于其良好的导电性。纳米复合材料EIS上感抗的产生与半导体尖晶石LiMn2O4不均匀地分布在石墨烯膜表面所造成局域浓差有关,并提出了感抗产生的模型。

基于纳米Nb_2O_5/石墨烯复合材料的增强效应电化学测定绿原酸

制备了Nb_2O_5/石墨烯修饰玻碳电极(Nb_2O_5/RGO/GCE),建立了一种简便、灵敏检测绿原酸的电化学方法。用氧化石墨烯(GO)和五氯化铌(Nb Cl5)一步溶剂热法制备Nb_2O_5/RGO复合材料,并用扫描电子显微镜(SEM)对其进行形貌表征。采用循环伏安法(CV)和方波伏安法(SWV)研究了绿原酸在Nb_2O_5/RGO/GCE上的电化学行为。结果发现,Nb_2O_5/RGO复合材料能显著增强绿原酸的电化学活性。对实验条件(如pH值、扫描速率与富集时间等)进行了优化。在最佳条件下,绿原酸的氧化峰电流与浓度在5.0×10^(-7)~1.2×10^(-5)mol/L范围内呈良好的线性关系,检出限为2.0×10^(-7)mol/L。采用修饰电极测定各种药物中绿原酸的含量,得到加标回收率为96.6%~101.5%。该方法具有良好的灵敏度和稳定性,已成功应用于药物中绿原酸含量的测定。

TiO2/石墨烯纳米复合材料的合成及其光催化应用研究进展

以石墨烯材料修饰TiO2半导体光催化材料能够促进电子-空穴的有效分离,增大半导体表面的氧化物种富集程度,提高光催化活性。因而石墨烯-TiO2复合材料在光催化领域中被广泛研究。综述了TiO2负载在石墨烯膜/片上结构、TiO2-石墨烯异质结结构、TiO2-石墨烯核-壳式结构、TiO2-石墨烯及其他掺杂物纳米复合材料的制备,及其在光催化应用中的最新研究进展。

还原氧化石墨烯/TiO_2纳米管复合材料的制备及其光电催化还原CO_2的研究

采用阳极氧化法制备二氧化钛(TiO_2)纳米管,采用改良Hummers氧化法-浓碱法制备还原氧化石墨烯(RGO),采用阳极电化学沉积法制得RGO/TiO_2纳米管复合材料,以复合材料为反应阴极,以铂片(Pt)为反应阳极,光电催化还原二氧化碳(CO_2)为乙醇。并对制得的RGO/TiO_2纳米管复合材料进行了表征。结果证明:采用阳极电化学沉积法施加20V电压反应6h可有效制得RGO/TiO_2纳米管复合材料;以2%(wt.,质量分数)碳酸氢钠(NaHCO_3)水溶液为电解液,在紫外灯照射下施加1.5V电压,反应温度为50℃,反应时间为1h条件下,CO_2被还原为乙醇,产量为185.08nmol/(h·cm^2)。

掺杂纳米Al_2O_3的石墨/Cu基复合材料性能研究

利用均相沉淀法制备了含石墨粉的纳米Al2O3,采用模压成型法制备了含有纳米Al2O3的铜质石墨复合材料,并研究了此复合材料的性能与纳米Al2O3质量分数的关系.根据实验结果分析了实验现象的原因,并由此得出:当纳米Al2O3的质量分数为4％时,其铜质石墨复合材料性能最佳.

还原氧化石墨烯@TiO2纳米复合材料的制备及光催化性能研究

采用液相自组装-高温还原法,以纳米TiO2和氧化石墨烯(GO)为原料,制备得到了还原氧化石墨烯@纳米TiO2(rGO@TiO2)复合材料。利用X射线衍射、红外吸收光谱、扫描电子显微镜及能谱分析和拉曼光谱对样品的晶体结构、表面形貌、元素组成进行了表征;采用接触角测试对样品的疏水性进行了评价;以染料亚甲基蓝为目标降解物,以紫外光为光源,对rGO@TiO2的光催化活性进行了评价。结果表明:该方法成功制备出rGO@TiO2复合材料,且复合材料中rGO很好地吸附在TiO2表面;rGO@TiO2表现出一定的疏水性,水接触角可达129.4°;而且rGO@TiO2对亚甲基蓝具有很好的光降解作用,10min内的降解率达到75.9%。

多巴胺改性氧化石墨烯-TiO2纳米复合材料在水性环树脂中物理性能和腐蚀动力学研究

利用多巴胺(DA)改性氧化石墨烯(GO),并将纳米TiO2负载在氧化石墨烯GO表面,制备了纳米PDA@GO-TiO2复合材料.通过FT-IR、XRD、Raman光谱、XPS和TEM等表征手段对纳米PDA@GO-TiO2复合材料的结构、微观形貌等进行表征分析.采用超声分散与机械搅拌相结合的方法将改性纳米PDA@GO-TiO2复合材料分散到水性环氧树脂中,制备了纳米PDA@GO-TiO2复合水性环氧树脂涂层(PGT/WEP).测试了PGT/WEP涂层的硬度、耐冲击性、附着力等物理性能,并对其电化学性能进行了评价.结果 表明:在水性环氧树脂中添加纳米PDA@GO-TiO2复合材料比在相同百分比下使用GO或纳米TiO2的涂层具有更好的物理性能.涂层性能和腐蚀动力学分析表明,PDA改性GO-TiO2作为水性环氧涂料的添加剂具有潜在的应用前景.

铜-石墨-WS2-碳纳米管复合材料的滑动电磨损机制

滑动电接触材料的功能是在设备的固定部件和运动部件之间传递电流,其在运行过程中受到机械载荷和电载荷的共同作用。铜-石墨复合材料因其优异的机械强度、良好的导电导热性能以及自润滑特性,常被用来制备电刷、受电弓滑板等滑动电接触元件。然而随着各类电机的高速高载化,传统铜-石墨复合材料已越来越无法满足需求。文章通过粉末冶金热压法在铜-石墨复合材料中掺杂WS2及碳纳米管制备铜-石墨-WS2-碳纳米管(Cu-G-WS2-CNTs)复合材料,在通电条件下对其滑动摩擦磨损性能进行研究并分析其滑动电磨损机制。结果表明:滑动电磨损过程中Cu-G-WS2-CNTs复合材料的摩擦系数和磨损率均低于铜-石墨复合材料,是由于石墨、WS2及碳纳米管三者间的协同润滑作用所致;电磨损表面形貌显示Cu-G-WS2-CNTs复合材料的滑动电磨损机制主要有磨粒磨损、粘着磨损、表面疲劳磨损以及氧化磨损。

CsPbBr_(3)@TiO_(2)核壳结构纳米复合材料用作水稳高效可见光催化剂

CsPbBr_(3)钙钛矿量子点在水中的不稳定性一直是限制其应用的关键因素。本工作采用钛酸四丁酯水解结合煅烧的方法在CsPbBr_(3)表面包覆TiO_(2)保护层,制备了一种具有良好水稳定性和光催化活性的CsPbBr_(3)@TiO_(2)核壳结构纳米复合材料。所合成的CsPbBr_(3)钙钛矿量子点尺寸约为8 nm,包覆层为不完全结晶的TiO_(2),其厚度约为20 nm。采用在可见光下降解水中有机污染物罗丹明B表征了CsPbBr_(3)@TiO_(2)复合材料的光催化性能。结果表明,CsPbBr_(3)@TiO_(2)复合材料的光催化性能远优于纯TiO_(2)和CsPbBr_(3)钙_(3)钛矿量子点。光电流测试结果表明,CsPbBr3和TiO2形成的异质结构能够促进光生载流子的分离,从而提升CsPbBr_(3)@TiO_(2)复合材料光催化性能。更重要的是,TiO_(2)可以作为CsPbBr_(3)的保护层将CsPbBr_(3)和水分隔开来,使得CsPbBr_(3)@TiO_(2)复合材料具有很好的水稳定性。经过光催化降解污染物之后,回收的CsPbBr_(3)@TiO_(2)复合材料的形貌、发光和光催化性能保持不变。

十四面体氧化铁/石墨烯纳米复合材料的制备及对CL-20热分解性能的影响

采用水热法合成出十四面体氧化铁,然后自组装制备出十四面体氧化铁/石墨烯纳米复合材料(tFe_(2)O_(3)/rGO);采用X-射线粉末衍射仪(XRD)、X-射线光电子能谱仪(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)等对tFe_(2)O_(3)/rGO纳米复合材料进行了表征;利用差示扫描量热法(DSC)研究了tFe_(2)O_(3)和tFe_(2)O_(3)/rGO对六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)热分解行为的影响,分析了tFe_(2)O_(3)/rGO复合材料对CL-20的热分解催化效果及其对CL-20的热分解动力学和热安全性的影响。结果表明,引入石墨烯可有效降低tFe_(2)O_(3)颗粒大面积的团聚程度,并且tFe_(2)O_(3)/rGO具有更大的比表面积;石墨烯的引入降低了tFe_(2)O_(3)/CL-20热分解反应的活化能及热分解温度,但未改变其热分解机理;tFe_(2)O_(3)/rGO和tFe_(2)O_(3)使得CL-20的放热分解峰温分别提前了5.35℃和4.79℃,热稳定性降低,表明所制备的tFe_(2)O_(3)/rGO复合材料能有效催化CL-20的热分解。

黄芩苷在Nb_2O_5-石墨烯纳米复合材料修饰电极上的电化学行为及测定

本文采用一步溶剂热法制备Nb2O5-石墨烯(Nb2O5-RGO)纳米复合材料,用于构建一种新型的黄芩苷电化学传感器。用扫描电子显微镜(SEM)对Nb2O5-RGO复合材料进行形貌表征。采用循环伏安法(CV)和线性扫描伏安法(LSV)研究了黄芩苷在Nb2O5-RGO修饰电极上的电化学行为。结果发现,Nb2O5-RGO修饰电极对黄芩苷具有显著的电催化活性。用差分脉冲伏安法(DPV)对黄芩苷进行测定,其氧化峰电流与浓度在1.0×10-5~1.5×10-6 mol·L-1和1.0×10-6~5.0×10-8 mol·L-1范围内呈良好的线性关系,检出限(S/N=3)为1.5×10-8 mol·L-1。该修饰电极的选择性高、重复性和稳定性较好。用于测定黄芩颗粒中黄芩苷的含量,加标回收率为93.0%~95.1%。

MnO_(2)/碳纳米管/石墨烯/泡沫镍复合材料制备及储锂性能评价综合实验设计

针对锂离子电池负极材料的实际应用问题,设计了MnO_(2)/碳纳米管/石墨烯/泡沫镍复合材料的制备及储锂性能评价综合实验。实验先采用化学气相沉积法制备碳基底,再经水热反应沉积二氧化锰制备自组装电极;通过X射线衍射、扫描电镜、氮吸脱附法等技术和电化学手段对其结构、微观形貌、储锂性能进行表征和评价。该实验涉及纳米材料制备、微观结构表征、电池装配工艺、储能性能评价等多个环节,涵盖了电化学、固态物理学、材料学等多个学科领域,以热点应用问题为切入点,结合实际科研成果,能够多维度地提高学生的科研动手能力和解决实际问题的能力,激发学生的科研热情。

α-Ni（OH）2/石墨烯纳米复合材料的制备及其电容性能研究

近年来,石墨烯复合材料作为理想基底用于电极材料的生长,在电化学的许多领域都得到了广泛的应用。以石墨烯和六水合硝酸镍为原料,用NaBH4作为还原剂,在90℃低温条件下制备合成了具有纳米尺寸的α-Ni(OH)2/石墨烯复合材料。研究了石墨烯与α-Ni(OH)2的质量比不同时复合材料的电化学性能。结果表明:当质量比为5∶5时,复合材料显示了最佳的电化学性能:在0~0.47 V的电位窗口,0.2 A/g的电流密度下,比容量高达1280 F/g;2 A/g的电流密度下循环充放电测试2000次后,比容量仍然保持88%。因此,该复合材料作为一种理想的复合电极材料,可被应用到能量转化/储存系统中。

PMMA/Ce(OH)_3-Pr_2O_3/NanoG纳米复合材料的制备与表征

首次利用一种新方法(反胶束模板-原位聚合一步法)成功合成了聚甲基丙烯酸甲酯/Ce(OH)3-Pr2O3/石墨纳米微片复合材料.膨胀石墨在乙醇-水溶液中经超声处理制得石墨纳米微片,以甲基丙烯酸甲酯(MMA)为油相,稀土金属离子Pr3+,Ce3+水溶液为水相,表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(TCAB)自组装形成的反胶束为模板,制备了PMMA/Ce(OH)3-Pr2O3/NanoG纳米复合材料.产物用CHCl3分散,涂于载玻片上,制得纳米复合材料薄膜.并用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和差热-热重(TG-DTA)对该复合材料进行了表征和分析.

反胶束模板制备聚甲基丙烯酸甲酯/无机纳米粒子/石墨纳米复合材料及其表征

以甲基丙烯酸甲酯(MMA)和三氯甲烷(CHCl3)为油相制备反胶束微乳液,依靠表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)自组装形成的“微反应器”作为模板成功地制备了PMMA/Eu(OH)3/EG和PMMA/Ni(OH)2/EG纳米复合材料.并用红外光谱(IR)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)和差热-热重(TG-DTA)对该复合材料进行了表征和分析.研究结果表明,反胶束法可以有效地应用于有机-无机纳米复合材料的制备.

一种新的自润滑铜-石墨-NbSe_2复合材料的合成及摩擦性能研究

研究了NbSe2的添加对铜-石墨固体自润滑材料的影响,采用粉末冶金法将制备的不同质量百分比含量的纤维状或片层状的纳米NbSe2材料与铜粉、石墨粉混合均匀,冷压制成小圆盘。采用光学显微镜,SEM(JSM-7001F扫描电子显微镜)等手段表征表面形貌。并在超低温摩擦磨损机和UMT-2摩擦试验仪上测试其摩擦性能。实验结果表明,两种NbSe2的加入使铜-石墨复合材料电阻率降低了近一半;常温常压下,添加了纤维状的NbSe2较片层状具有更好的摩擦学性能,在高载荷下甚至优于铜-石墨复合材料,在真空状态下,无论添加纤维状的还是片层状的NbSe2,复合材料的摩擦系数都远低于铜-石墨复合材料(M为0.257),并且两者在NbSe2添加质量百分比含量6%时达到最低,即铜-石墨-6%纤维状NbSe2为0.189,铜-石墨-6%片层状NbSe2为0.205。

光降解苯酚用RGO-TiO_(2)纳米复合材料的制备及性能表征

通过改进的Hummers法制备了氧化石墨烯,用溶胶-凝胶法结合热处理工艺制备出了RGO-TiO_(2)纳米复合材料。研究了复合材料的晶体结构、微观形貌以及RGO掺杂量对复合材料催化性能的影响。结果表明,RGO-TiO_(2)纳米复合材料是标准的锐钛矿型,纳米TiO_(2)颗粒均匀分布在片层状石墨烯的表面,结合良好;红外分析表明,3%RGO-TiO_(2)纳米复合材料中石墨烯和TiO_(2)以化学结合的形式生成了稳定的Ti-O-C键;随着RGO掺杂量的增加,RGO-TiO_(2)纳米复合材料对苯酚的去除率先升高后降低,3%RGO-TiO_(2)纳米复合材料在12 h时去除率最高为93.9%,其中在pH值=3的酸性条件下12 h时刻对苯酚的去除率最高达到96.1%,去除率要明显高于中性和碱性环境。