LiFePO_(4)/石墨烯纳米复合材料的制备及电化学性能分析

为解决锂离子电池存在的正极材料放电比容量较低的问题,以固相合成法为基础,制作不同质量分数的LiFePO_(4)/石墨烯材料,并借助XRD、SEM、TEM对所制备复合材料的微观结构进行分析,运用电池测试工具对制备的锂离子电池进行电化学性能检测,以掌握由LiFePO_(4)/石墨烯纳米复合材料所制备电池的基本性能。测试结果表明,制备的电池正极材料具有完整的晶型结构,并且在石墨烯质量分数为10%时,比容量可达到154.3 mAh·g^(-1),在0.1 C倍率下循环50圈后的容量可维持在152.7 mAh·g^(-1)附近,在石墨烯质量分数为10%时存在极化最小和阻抗最小的点,并且石墨烯的添加量为5%时达到最小交流阻抗,为343.8Ω。LiFePO_(4)/石墨烯纳米复合材料的使用能有效增大锂电池的放电比容量,并且提高倍率性能,有效降低电池极化电阻,加强锂电池的使用性能。

石墨烯增强TC4复合材料的微观组织及力学性能

采用球磨法将石墨烯与TC4预合金粉末混合,通过放电等离子烧结工艺在1200℃制备了石墨烯/TC4复合材料。采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪等研究了复合粉末混合前后的形貌和物相结构;采用显微硬度计、Gleeble-3800D热模拟试验机等分析了复合材料的显微硬度和压缩性能。结果表明:通过干法球磨和放电等离子烧结工艺制备的复合材料组织致密,石墨烯与TC4原位生成的TiC在晶界处析出,提高了复合材料的力学性能。复合材料的室温压缩强度和屈服强度,相对于基体分别提高了17.03%和12.5%;硬度和延伸率分别提高了18.2%和60%。石墨烯的加入使得TC4基体晶粒细化,同时与基体反应生成了TiC颗粒,对基体产生了强化效果。

“蛋壳-膜”结构的NiCo_(2)S_(4)/rGO复合材料制备与电化学性能的研究

以氧化石墨烯(GO)为原料,MOFs材料ZIF-67为牺牲模板,制备了NiCo_(2)S_(4)/还原氧化石墨烯(rGO)复合材料,采用SEM、TEM、XRD、XPS和Raman测试技术对其结构进行了表征,研究了其电化学性能。结果表明,所制NiCo_(2)S_(4)/rGO复合材料具有“蛋壳-膜”结构,在1 A/g的电流密度下,比电容为1 350 F/g,电流密度增至20 A/g时比电容的保持率为46.93%,是纯NiCo_(2)S_(4)的1.28倍;3 000次循环后比电容保持率为99.4%,高于纯NiCo_(2)S_(4)活化后的。

碳/铝复合材料界面Al_(4)C_(3)相的形成与调控研究进展

石墨烯、碳纳米管和碳纤维等碳材料作为铝基复合材料的增强体时,其界面润湿性差、与Al基体结合弱等缺点限制了其增强效果。利用C与Al反应使界面黏接形式转变为部分反应结合的形式,可有效提升碳/铝(C/Al)界面强度及其载荷与功能传递的效率。然而,高温下C/Al界面反应易生成大量脆性Al_(4)C_(3),且会损伤增强体。针对C/Al界面Al_(4)C_(3)的调控,本文首先介绍了其形成机制、对C/Al复合材料界面结合和性能的作用,随后从碳增强体表面涂层、纳米颗粒修饰、Al基体合金化,以及复合制备、热加工与处理工艺优化等方面,综述了Al_(4)C_(3)生成量与形貌的控制研究及效果,最后展望了C/Al复合材料界面与性能的研究方向,以期通过碳增强体跨尺度设计与界面构型控制,挖掘石墨烯、碳纳米管和碳纤维增强Al基体的最大潜能。

纳米金@石墨烯复合多孔材料还原4-硝基苯酚

以负载纳米金颗粒的还原石墨烯(APR)为二维模板,采用溶剂编织法在石墨烯表面成功构建具有多孔结构的超交联聚合物(hyper-crosslinked polymer,HCP)并命名为APfR-HCP,探讨复合材料比表面积的变化及还原4-硝基苯酚(4-NP)的性能。结果表明:该新型复合材料具有较大的比表面积(568m^(2)/g)和丰富的孔道结构;多孔层结构的存在可以快速吸附水体中的小分子有机污染物并富集到金纳米颗粒表面,大大提升复合材料对常见有机污染物4-NP的催化性能;同时还可以有效阻止金纳米颗粒的团聚。APfR-HCP复合多孔材料可以在4min内迅速将4-NP还原为4-氨基苯酚(4-AP),反应速率常数K可达1.10min。APfR-HCP复合多孔材料的催化效率远大于模板APR(K=0.068min-1),并且具有良好的循环利用性,循环使用5次后仍具有良好的催化性能。

Fe_3O_4磁性纳米粒子-氧化石墨烯复合材料的可控制备及结构与性能表征

首先利用高温分解法制备了粒径为18nm的Fe3O4磁性纳米粒子,并进行羧基化修饰,然后与聚乙烯亚胺(PEI)化学修饰的氧化石墨烯进行交联反应,得到磁功能化的氧化石墨烯(MGO)复合材料.研究了氧化石墨烯片上的磁性纳米粒子的可控负载及其对复合材料磁性能的影响.利用透射电子显微镜(TEM),原子力显微镜(AFM),X射线衍射(XRD),傅里叶变换红外(FT-IR)光谱,热重分析(TGA),振荡样品磁强计(VSM)等手段对MGO复合材料的形貌,结构和磁性能进行了表征.结果表明,我们发展的MGO复合材料的制备方法具有简单、可控的优点,所制备的MGO复合材料具有较高的超顺磁性.该类磁性氧化石墨烯复合材料有望在磁靶向药物、基因输运、磁共振造影以及磁介导的生物分离和去除环境污染物等领域获得广泛的应用.

石墨烯负载纳米Fe_3O_4复合材料的摩擦学性能

采用液相超声直接剥离法制备了石墨烯负载纳米Fe3O4复合材料,用SEM、TEM对其形貌进行了表征,利用多功能往复摩擦磨损试验仪考察了石墨烯负载纳米Fe3O4复合材料在纯水中的摩擦磨损性能。通过SEM、XPS分别分析了磨痕表面的形貌、典型元素的化学状态,初步探讨了石墨烯负载纳米Fe3O4复合材料在纯水中的润滑机理。结果表明：纳米Fe3O4均匀分布于多层石墨烯片层表面和层间,粒径为20~90 nm;其作为纯水添加剂具有良好的减摩抗磨性能,如试验载荷为10 N,浓度为0.01wt%的石墨烯负载纳米Fe3O4复合材料水分散体系润滑时比纯水润滑的摩擦系数和磨损体积分别下降26.7%和35.4%,这主要是由于复合材料在磨损表面形成了吸附膜、含石墨烯和纳米Fe3O4的边界润滑膜,抑制了Fe的氧化,减轻了摩擦表面的磨损。

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。

三维连续结构Li_4Ti_5O_(12)/石墨烯纳米复合材料:制备和其锂离子电池超长循环性能(英文)

利用具有三维连续纳米孔结构的热剥离石墨烯为骨架制备Li4Ti5O12/石墨烯纳米复合材料。通过乙醇挥发法在热剥离石墨烯的纳米孔道内引入前驱物,进一步高温热处理,在热剥离石墨烯的孔道内原位形成Li4Ti5O12纳米粒子。利用复合材料作为锂离子电池电极材料。电化学反应过程中,热剥离石墨烯的三维连续结构确保了Li4Ti5O12纳米粒子与石墨烯在长循环过程中的有效接触。因此,复合材料表现出优异的循环稳定性。在5C下,5 000次循环后,其容量保持率高达94%。

NaYF_4∶Yb,Er/氧化石墨烯纳米复合材料的制备、表征及上转换发光性能

采用"一锅"和直接混合两种制备过程,制得了NaYF4∶Yb,Er/氧化石墨烯(rGO)和SiO2包覆NaYF4∶Yb,Er/rGO两系列纳米复合材料。各种测试结果表明,NaYF4∶Yb,Er是以α型立方结构和纳米粒子形状存在于复合材料中,粒径主要在30～70nm间,而rGO则较好地分散在其中,但"一锅"法制得的rGO呈现更好的分散性。Raman光谱证实,在这两种纳米材料之间存在表面耦合相互作用,且随着rGO相对含量增大,它们之间接触面积逐渐增多,相互作用也逐渐增强。上转换发光测试结果表明,rGO具有很好的发光猝灭效应和光限幅现象,尤其是对NaYF4∶Yb,Er的红光带影响更加显著。随着rGO相对含量逐渐增加,红光带发光强度逐渐降低,而绿光带变化不大。对于使用不同方法制备的样品,在具有相似含量情况下,由于团聚rGO具有更强的吸光作用,SiO2包覆样品的红光带发光强度受到rGO影响更大。

Fe_3O_4/石墨烯复合材料的制备及其电化学性能研究

以FeCl_3·6H_2O和FeCl_2·4H_2O为铁源,以Na OH溶液为沉淀剂,选择共沉淀法制备Fe_3O_4∕石墨烯复合物。以Fe^(2+)和Fe^(3+)的浓度作为变量制得5种不同比例的Fe_3O_4/石墨烯纳米复合材料,然后将所得复合材料压制成电极片,组装成超级电容器后进行循环伏安(CV)、恒电流充放电(GCD)、交流阻抗(EIS)测试,探究Fe_3O_4与石墨烯的含量比对复合材料电化学性能的影响。结果表明,当FeCl_3·4H_2O和FeCl_2·4H_2O用量分别为0.456 g和0.665 g,氧化石墨烯用量为150 mg时,所制备复合材料的电化学性能最佳,比电容可达510 F/g。

纳米Fe_3O_4负载石墨烯/BMI树脂基复合材料的摩擦学性能

采用化学共沉淀法制备出类球状Fe_3O_4负载石墨烯(GNS-npFe_3O_4)和棒状Fe_3O_4负载石墨烯(GNS-nrFe_3O_4),研究了两种形貌的GNS-Fe_3O_4杂化粒子及其与双马来酰亚胺(BMI)树脂形成的复合材料的摩擦学性能.结果表明,GNS-Fe_3O_4对于BMI树脂具有明显的减摩、抗磨效果.相比于GNS-nrFe_3O_4,GNS-npFe_3O_4在石蜡油体系中展现出更低的摩擦系数和自润滑性,而且其BMI复合材料耐磨性更高.但是,由于较大尺寸的粒子更易在摩擦过程中从基体析出,因而GNS-nrFe_3O_4/BMI相比于GNS-npFe_3O_4/BMI复合材料具有更低的摩擦系数.

还原氧化石墨烯/4A分子筛复合材料对刚果红的吸附性能研究

采用水热法合成了一种还原氧化石墨烯/4A分子筛(RGO/4A)复合材料,通过扫描电子显微镜、X射线粉末衍射仪和傅里叶变换红外光谱仪对RGO/4A复合材料进行了表征。为了分析复合材料对水中有机污染物的吸附性能,以阴离子染料刚果红为目标污染物进行了吸附实验,考察了吸附时间和刚果红溶液初始质量浓度对吸附性能的影响。结果表明:刚果红在RGO/4A复合材料上的吸附行为符合Langmuir等温吸附模型和准二级动力学模型;在中性条件下RGO/4A复合材料对水中有机污染物刚果红的最大吸附容量为90.09mg/g。

Fe_3O_4/石墨烯复合材料的制备与表征

为了研究 Fe3 O 4形貌与其复合材料电磁吸收性能之间的关系,采用水热法制备了微粒和棒状两种形貌的 Fe3 O 4与石墨烯复合材料.利用 X 射线衍射（XRD）仪、透射电子显微镜（TEM）和矢量网络分析仪（VNA）对复合材料的结构、形貌以及电磁吸收性能进行了表征.结果表明,纳米 Fe3 O 4棒/石墨烯复合材料相比纳米 Fe3 O 4粒子/石墨烯具有更优异的电磁吸收性能,其在8-18 GHz 范围内小于-10 dB 频带宽9．8-17．9 GHz,说明材料的微波吸收性能和纳米粒子的形貌有关.

静电自组装方法合成的具有多孔三维网络结构的Fe_3O_4/石墨烯复合材料作为高性能锂离子电池负极材料(英文)

采用静电自组装方法,分两步合成Fe(OH)3/GO前驱体(GO:氧化石墨烯),再通过水热反应和600°C高纯氮气气氛下煅烧,获得了Fe3O4/石墨烯复合材料.通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、高分辨透射电镜(HRTEM)、拉曼(Raman)光谱等多种分析,发现该复合材料具有三维多孔石墨烯网络结构.把合成的这种Fe3O4/石墨烯复合材料作为锂离子电池负极材料,电化学测试结果表明其具有优良的电化学性能:首次放电容量为1390 mAh·g-1,50次循环后容量为819 mAh·g-1.通过对比实验表明,三维石墨烯网络结构的形成对复合材料的电化学循环稳定性起着关键作用.

脉冲恒电位一步法制备聚3,4-乙烯二氧噻吩石墨烯复合材料构建无酶葡萄糖传感器

本研究利用石墨烯(rGO)与3,4-乙烯二氧噻吩(EDOT)单体芳香环之间的π-π~*相互作用和氢键作用,采用脉冲恒电位一步法制备了聚3,4-乙烯二氧噻吩石墨烯(PEDOT-r GO)复合膜,将纳米镍(NiNPs)电沉积在此复合膜(PEDOT-r GO)表面,制备了Ni NPs/PEDOT-r GO修饰玻碳电极(Ni NPs/PEDOT-r GO/GCE),研究了此修饰电极对葡萄糖的电催化氧化性能。实验结果表明,此Ni NPs/PEDOT-r GO/GCE可以作为无酶传感器实现对葡萄糖的检测。本方法稳定性高,选择性好,线性范围宽(2μmol/L^58 mmol/L),检出限低至0.7μmol/L,可以用于对葡萄糖的快速、灵敏检测。

电解质对Fe_(3)O_(4)/石墨烯复合材料电化学性能影响的研究

采用溶剂热法制得Fe_(3)O_(4)纳米片层垂直均匀生长在石墨烯表面的Fe_(3)O_(4)/石墨烯复合材料,并用XRD、BET、SEM、TEM等表征手段对复合材料的结构进行表征,用CV和GCD等方法对复合材料在KOH、Na_(2)SO_(3)和Na_(2)SO_(4)水溶液中的电化学性能进行测试,分析考察了电解质种类和浓度对Fe_(3)O_(4)/石墨烯复合材料电化学性能的影响。结果显示,不同种类的电解质具有不同的离子半径,离子半径的大小通过影响离子在电极材料中嵌入/嵌出,进而使得Fe_(3)O_(4)/石墨烯复合材料在不同种类电解质中的比电容大小不同,3种电解质中比电容的大小顺序依次为KOH电解质>Na_(2)SO_(3)电解质>Na_(2)SO_(4)电解质,且在0.9 mol/L KOH电解质中比电容达到最大值(330 F/g,电流密度0.4 A/g);不同浓度的KOH电解质具有不同的粘度和电导率,电解质的粘度和电导率将影响离子的迁移速度,进而对Fe_(3)O_(4)/石墨烯复合材料的电容性能产生影响。

Fe3O4/石墨烯纳米复合材料的制备

石墨烯由于其优异的性能被认为是理想的增强体,同时也容易发生团聚,降低材料的性能。采用高能球磨,使K2FeO4被石墨还原成Fe3O4锚定在石墨片层上,增加了磨球对石墨的剪切力,进而从石墨上剥离出石墨烯。通过控制球磨时间,得到分散的Fe3O4/石墨烯纳米复合材料。采用SEM,XRD,红外光谱等方法对复合粉末进行表征分析。结果表明经过2h球磨,获得的Fe3O4/石墨烯纳米复合材料分散性能最好,石墨烯片层数量较低。

Fe_3O_(4-)还原石墨烯复合材料的制备及对Pb离子吸附性能的研究

近年来,水中的重金属污染越来越严重,其中Pb2+的污染尤为严重,用吸附法除去水中的Pb2+是最为简单的方法。本文用一种简单、低成本的方法制备了Fe3O4-还原石墨烯(RGO)复合材料,利用X-射线衍射、电子显微、振动样品磁强计、原子吸收光谱仪等仪器测了复合材料的结晶度、粒径、磁性和Pb2+吸附等性能。结果表明,制备的Fe3O4-RGO复合材料具有良好吸附性能,并可以重复利用。

Fe_3O_4-石墨烯复合材料的制备及其在锂离子电池中的应用

利用静电吸附作用将带正电的Fe3O4颗粒与带负电的石墨烯(GN)相结合制备出稳定的Fe3O4-GN复合材料.XRD结果显示Fe3O4-GN复合材料是由立方晶型的Fe3O4和无序排列的GN组成,FT-IR结果表明氧化石墨烯被水合肼还原,SEM照片显示Fe3O4颗粒均匀地负载在GN片层表面,粒径约为160nm.当制备的Fe3O4-GN复合材料作为电极材料使用时,在5C倍率下放电、充电时,其电比容量能保持在700mAh·g-1左右;在1C倍率下循环50次后,其放电、充电比容量分别为749、741mAh·g-1,Fe3O4-GN电极显示出良好的倍率性能和循环性能.