低硫膨胀石墨制备研究

作者采用硝酸氧化酸液浸泡法，对低硫膨胀石墨的制备进行了初步研究。实验表明．用此法制得的膨胀石墨，膨胀容积可达１７０～２００ｍｌ／ｇ。与传统的硫酸氧化酸液浸泡法相比．由于该法末引入硫酸根，其含硫量仅为１０３ｐｐｍ（传统法为２２４０ｐｐｍ），略低于鳞片石墨原料的含硫量。

加速器质谱14C分析石墨制备技术研究进展

加速器质谱(AMS)是进行14C同位素分析的主要技术手段,而高精度低本底加速器质谱14C分析主要受样品制备技术限制,因此探讨如何提高石墨制备的稳定性和控制碳污染降低本底将有助于产出高质量14C分析数据,突破14C测年上限(约5.0万年),进一步拓宽14C年代学和同位素示踪的应用范畴。本文详细阐述了催化还原法(H2/Fe法、Zn/Fe法和Zn-TiH2/Fe法)制备石墨样品的真空装置和主要工作原理,指出了微量样品石墨制备过程中同位素分馏、石墨产率、束流强度以及精密度与样品量之间存在严重的依赖关系及其抑制方法。着重探讨了石墨制备技术实验条件(还原剂、催化剂、温度等)的优化选择及其与石墨产率、同位素分馏、束流性能之间的内在联系,总结分析了碳污染来源并探寻合适的碳污染控制技术。目前的研究表明最佳实验条件为:H2/Fe法宜采用还原剂H2/CO2(体积比2~2.5),催化剂为源自氢还原单质铁粉(-325目球粒,Fe/C=2~5),温度500~550℃;Zn/Fe法宜采用还原剂Zn/C(质量比50~80),催化剂为源自氢还原单质铁粉(-325目球粒,Fe/C=2~5),Zn反应管温度400~450℃,Fe反应管温度500~550℃。碳污染来源于制备过程中的各个方面,除采用高温除碳的方式外还可采用适当的数学模型加以校正,但还需要更多详细的实验工作来加强现有认识,以期更好地消除碳污染对测试结果的影响。对测年目标组分不稳定的样品(如地下水中的溶解无机碳)应避免样品直接暴露于大气,以减少野外采样过程中现代大气CO2对测量结果的影响。

石墨烯的绿色制备、表征及典型应用综合型实验

石墨烯具有优异的光电性能,在“碳中和”相关技术领域有巨大的应用潜力。最近,我们开发了一种采用过硫酸钾为磨剂机械化学制备边缘羟基化石墨烯的绿色新方法,产物兼具石墨烯本征性能佳和水中分散性好的特点;制备过程不需要使用有机溶剂,能耗低,产生的废弃物量少且无毒。本文将该科研成果转化,设计了一个石墨烯的制备、表征及应用的综合型实验,利用多种仪器分析方法研究石墨烯的结构及光电性能,并与文献报道的研究结果进行了对比分析,不仅锻炼了学生综合运用知识解决实际问题的能力,而且有助于激发学生的创新思维,培养“绿色化学”意识。

激光制备新型石墨烯/铜基复合电触头

为了解决电力系统中关键材料电触头同时受到电弧烧蚀、动静触头相互碰撞产生的冲击载荷和摩擦以及电流产生焦耳热引起的熔焊的问题,提高电气设备的使用性能,发展新型高性能触头材料,提出了一种石墨烯/紫铜复合触头的新型制备方法。采用等离子体辅助加工手段,在质量分数为0.999的紫铜表面上制备出镍铜合金过渡层,在此过渡层上利用高功率连续激光原位制备石墨烯表面薄膜,全覆盖于紫铜基底表面,作为独立涂层来抵抗触头材料所受的破坏,探索了制备石墨烯复合触头材料过程中的等离子体辅助加工工艺以及激光加工工艺。结果表明,石墨烯/铜基触头材料具有优异的电工特性,电阻与紫铜相近,硬度为紫铜的1.8倍,摩擦系数仅为0.06。本研究可为电工材料提供新的解决思路和新的材料体系。

石墨烯的制备及其在金属防腐中的应用进展

石墨烯是单原子层厚度的石墨,由sp2杂化碳原子形成呈蜂窝状并无限扩展的二维晶体材料。自2004年被发现以来引起了科学家的极大关注,其所具有的多种奇特的电子及机械性质使得它在电子、储能、传感器等领域具有潜在的应用。介绍了石墨烯的性能、制备方法等方面的一些研究进展,特别关注了其近来在金属防腐中的一些应用研究进展。

带状柔性石墨接地体制备及阻抗性能研究

与圆柱形石墨和块状石墨相比,带状柔性石墨接地体具有加工工序简单、加工周期短、石墨资源浪费量较少的特点,在电力行业得到了广泛应用。为了准确获得带状柔性石墨接地体的阻抗性能和分析带状柔性石墨接地体的制备对其阻抗性能的影响,提出带状柔性石墨接地体制备及阻抗性能研究。研究带状柔性石墨接地体生产过程中的高温膨化、碾压成膜、添加粘结剂、添加玻纤、剪切成条、编织成线等控制,实现带状柔性石墨接地体的制备。利用Keysight E4990A型阻抗分析仪,分析不同品质、不同横截面积、不同长度以及不同温度状态的带状柔性石墨接地体阻抗性能,完成了对提出的带状柔性石墨接地体的制备及阻抗性能研究。

石墨烯的制备及其作为电极的典型应用

石墨烯是目前发现的唯一存在于室温条件下的二维自由态原子晶体,它具有非常优秀的电学、光学及机械性能,同时还具有非常好的热学稳定性、化学稳定性。本文主要介绍了石墨烯导电薄膜的几种主要制备方法以及石墨烯导电薄膜作为电极应用在各个领域如:液晶显示领域、光伏领域、超级电容器及LED显示器件方面的研究进展,并对石墨烯电极的制备及应用进行了展望。

应用于石墨烯制备中超声波频率声强测量的研究

大功率超声作用制备石墨烯方法是目前能制备大片层、高品质石墨烯的主要方法。超声场中各点声强大小、各频率分量的强弱则直接影响石墨烯制备的品质。针对石墨烯制备中对声场信息测量的实际需求,搭建了超声波频率声强测量装置,详细分析了装置的实现原理并给出各部分设计方案。测试结果表明,装置能够准确反映石墨烯制备超声场中的各频率分量和声强信息,对于研究石墨烯在超声场的作用机理提供了参考依据。

石墨烯导热纸研究进展

由于依靠声子进行热传导的特性,石墨烯具有异乎寻常的高热导率。理论和实验研究均已证明,单层石墨烯的热导率可达5000 W·m^(-1)·K^(-1)以上,是目前已知热导率最高的一种材料。然而,单层石墨烯由于厚度薄、片径小等几何尺寸上的原因而很难在宏观尺度上获得实际应用。得益于化学方法制备高质量石墨烯粉体的快速发展,将石墨烯粉体制备成柔性的高导热石墨烯纸是近几年的热点研究方向之一。虽然石墨烯纸的面内热导率已经能够达到1000 W·m^(-1)·K^(-1)以上,但与单层石墨烯的热导率仍存在较大的差距,且纵向热导率低。近几年,科研人员从大尺寸石墨烯粉体的采用、石墨烯纸微观结构的优化、还原处理方法的改进、石墨烯与其他物质混合等方面进行了研究,在提高石墨烯纸的热导率上取得了比较显著的效果。本文综述了有关石墨烯纸的研究进展,介绍了石墨烯纸的制备方法,并分析影响石墨烯纸热导率的因素,讨论增强石墨烯纸热导率的方法,总结了提高石墨烯纸热导率的研究思路和发展趋势,最后展望了石墨烯纸在热管理领域的应用。

制备方法对氧化石墨烯氧化程度及对Th(IV)、U(VI)吸附的影响

采用Hummers方法、优化Hummers方法及改进Hummers方法合成氧化石墨烯,并通过FT-IR、TGA、XRD、XPS、SEM以及元素分析等手段对制备产物进行了表征。结果表明,利用优化Hummers方法制备得到的氧化石墨烯具有较高的氧化程度。三种产物对Th(IV)、U(VI)的等温吸附实验结果表明,采用优化Hummers方法制备的氧化石墨烯对Th(IV)的最大吸附量为192.3 mg/g,相比于Hummers方法制备产物的吸附能力提高了38.5%;对U(VI)的最大吸附量为156.2 mg/g,吸附能力提高了28.1%,三种样品对Th(IV)、U(VI)的吸附都更加符合Langmuir等温吸附模型。此外,考察了优化Hummers方法制备的氧化石墨烯吸附Th(IV)、U(VI)的动力学和热力学参数,证实氧化石墨烯吸附Th(IV)、U(VI)符合准二级动力学方程,是自发吸热行为。

连续稳定分散状态下制备石墨烯

为了研究并消除石墨团聚对石墨烯产量的影响,在连续性稳定分散状态和非连续性稳定分散状态下采用机械剥离法制备了石墨烯溶液,通过zeta电位表征了制备过程中石墨的团聚情况,利用吸光度测试研究了石墨溶液的分散状态,并通过原子力显微镜表征了制备出的石墨烯结构。结果表明,石墨片层结构被剥离使石墨表面积被释放,导致石墨的团聚势能增加,剥离效果和石墨烯产率下降;连续性稳定分散状态克服了随剥离过程剧增的团聚势能,经4h机械剥离制备,上层清液石墨烯产量提高率达到21.9%;制备出的厚度为1-2nm的单层石墨烯结构完好且处于良好分散状态;该方法为大规模制备石墨烯提供理论和工程指导。

绿色、低成本球磨-水热法制备石墨烯量子点及其应用研究

以绿色、简单、成本低的球磨方法制备的石墨烯为碳源,采用一步水热法成功制备了分散性好、尺寸分布均一、平均直径为(4.80±0.20)nm、厚度为1~3层石墨烯烯量子点。分别采用高分辨透射电镜、原子力显微镜、傅里叶变换红外光谱、X射线光电子能谱、紫外-可见吸收光谱、荧光光谱等对石墨烯量子点进行形貌、结构以及荧光性能的表征。合成的石墨烯量子点可用于Fe^(3+)的非标记、特异性检测,检测线性范围为2.0×10^(-6)~7.0×10^(-4)mol/L,检出限为1.8×10^(-6)mol/L(S/N=3),同时对检测机理进行了推断,证明此石墨烯量子点用于自来水中Fe^(3+)的检测的可行性;基于其低毒性和优良的生物相容性,所制备的石墨烯量子点可应用于细胞成像研究。本研究为碳纳米材料的制备提供了一种新途径,也为石墨烯量子点在生化分析、成像等方面的研究奠定了基础。

石墨烯的制备及其应用研究进展

石墨烯具有独特的二维原子晶体结构以及众多优异性能,如高机械强度、高载流子迁移率、高光学透明性等,这些优异的力学、电学和光学等特性使得石墨烯成为化学、物理学和材料学等领域的研究热点。结合近几年国内外研究现状,综述了机械剥离法、化学剥离法和化学气相沉积法等3种制备石墨烯的方法,并分析了各种方法的优点和不足之处。介绍了石墨烯的应用研究进展,并对其未来的发展进行了展望。

国际石墨烯制备技术研究热点和前沿态势分析

石墨烯的应用前景使其备受重视,现有制备方法得到的石墨烯产品差强人意,为突破石墨烯产业化瓶颈,从材料制备入手,分析其制备技术研发态势,创新制备技术十分必要。以WOS数据库中2006～2017年石墨烯制备技术相关文献为研究对象,从信息计量学角度,利用可视化软件CiteSpaceⅢ,结合石墨烯产业化现状从时间分布、研究热点和前沿方面进行计量和可视化对比分析。结果发现,石墨烯制备技术还处于成长阶段,纳米复合材料、氧化石墨烯和碳纳米管复合材料的制备为研发热点,研究前沿为大面积制备墨烯基薄膜、膨胀石墨和功能化石墨烯的制备。

石墨烯的制备方法及前景

石墨烯因其具有独特的二维结构和优异的电学、光学、热学和机械性能,倍受科研机构的大力关注,并迅速成为材料、化学、物理和工程领域的研究热点之一。这篇文章介绍分析了制备石墨烯的几种不同方法,并且根据这几种方法的特点阐述了其中的优劣。

水热法制备三维导电石墨烯气凝胶及其焦耳热性能研究

采用水热法将氧化石墨烯(GO)组装成三维圆柱状结构,通过冷冻干燥和高温热还原法成功制备三维导电的还原氧化石墨烯气凝胶。该气凝胶内部的高度交联和多孔道网状结构为电子传输提供有效路径,利于系统的焦耳热研究。结果表明,通过对其进行电流加热,石墨烯气凝胶表现出高功率-温度线性相关性、高电热转换效率、超快升温和降温速率、长时间且稳定的循环加热能力。通过不同模型验证了气凝胶内部可进行焦耳热传导,其高电导率主要由材料自身较低的活化能所决定。石墨烯气凝胶超高的热导率赋予其超快的自然降温速率(456 K∙min−1),远高于传统的热传导加热装置。此外,所制备的气凝胶还可被广泛应用于焦耳热辅助的催化剂温度可控的载体。

石墨烯的特性、制备与应用前景

近年来,石墨烯的发现具有重要的科学意义和应用价值,石墨烯的研究和制备也成为研究热点。首先介绍了石墨烯的发现历程,阐释了石墨烯的在热学、力学和电学方面的独特性质,归纳了石墨烯的主要制备方法和优缺点,指出了石墨烯的潜在应用领域,对其发展进行了展望和预测。

石墨烯的制备及其在电化学领域中的应用

石墨烯以其独特的结构、优良的电化学性能受到了科研工作者的极大关注。此种新型的二维结构碳材料可能给化学电源、电子器件等领域带来潜在的市场机遇。本文比较了几种石墨烯的制备方法及其发展历程,并介绍了其在电化学领域的应用研究进展。

石墨烯化学及潜在应用

石墨烯以其独特的二维结构(由一层密集的、包裹在蜂巢晶体点阵上的碳原子以sp2杂化连接而成的单原子层组成)和优异的电学、光学、热学和机械性能,倍受科研机构的大力关注,迅速成为材料、化学、物理和工程领域的热点研究课题。石墨烯可以通过机械剥落法、碳化硅表面外延生长、取向附生法、化学气相沉积法、化学分散法及化学合成法等方法制备。与富勒烯(C60,C70)的功能化一样,利用共价键合修饰或非共价键合修饰的方法可以在石墨烯表面或石墨烯体系引入功能基团或功能组分,制备出具有特殊功能的石墨烯衍生物。大量理论和实验研究表明,石墨烯及其衍生物在纳米器件、半导体材料、生物传感器、信息存储、太阳能电池和储氢材料等领域具有潜在的重要应用价值。综述了近年来石墨烯的制备方法、化学修饰和应用研究进展,对存在的问题和未来的发展方向作了适当阐述。

石墨烯在复合材料领域的应用研究

石墨烯因其优异的光学、电学、力学等特性,因而在材料、能源、生物医学等方面具有重要的应用前景,被认为是一种革命性的材料。研究者们在不同领域尝试着用不同方法制备高质量、大面积石墨烯材料,一是通过对石墨烯制备工艺的优化及改进,可以由小原子和分子自底向上组装,也可以由石墨堆叠自顶向下剥离;二是降低石墨烯制备成本,这样才会有广泛应用,且走向产业化的更多可能,与碳纳米管不同,石墨烯可以在没有高温度和金属催化剂的情况下以吨为单位进行生产,从而为不同的大规模应用生产便宜的产品。在石墨烯复合材料领域进行的应用研究可以从以下几个方面深入探讨。