石墨烯基薄膜的表面改性与电输运性能研究

文章以天然鳞片石墨为原料,采用改进Hummers方法制备氧化石墨烯(graphene oxide,GO)薄膜,再利用氮离子注入和热处理得到表面改性的氮掺杂还原氧化石墨烯(nitrogen-doped reduced graphene oxide,NrGO)薄膜;利用扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)、X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)、拉曼(Raman)光谱和X射线光电子能谱(X-ray photoelectron spectroscopy,XPS)表征并系统研究氮离子注入对石墨烯基薄膜表面形貌和微观结构的影响。结果表明:氮离子注入会造成石墨烯基薄膜表面层内碳原子的缺失和氮原子的替代掺杂,从而在NrGO薄膜表面层内实现氮掺杂并产生纳米级孔洞;氮掺杂氧化石墨烯(nitrogen-doped graphene oxide,NGO)薄膜表面层氮掺杂量(质量分数)高达10.86%,热处理后的NrGO薄膜表面层氮掺杂量(质量分数)可达9.90%;I-V测试发现,氮离子注入和热处理对石墨烯基薄膜的电输运性能也产生显著影响。

石墨烯基聚合物复合涂层及湿法涂覆在金属双极板领域的应用进展

简单介绍真空气相沉积制备双极板涂层的优缺点;提出石墨烯作为理想防腐填料应用于双极板涂层的可能性;指出石墨烯基聚合物复合涂层的分散性难题及解决方案;详细综述了几种湿法涂覆石墨烯衍生物或二维纳米材料聚合物复合涂层的制备方法,以及各自涂层形貌、导电性、耐蚀性上的特点;最后展望了现阶段的石墨烯基聚合物复合涂层的缺陷以及改进方向。

石墨烯基新型抗菌材料的研究进展

为更好地解决单一材料在抗菌领域所面临的局限性问题,对石墨烯基新型抗菌材料的研究展开论述。介绍了石墨烯材料在抗菌方面广谱抗菌、物理和化学作用等的特点,重点阐述了石墨烯及其衍生物的接触切割、包覆作用、氧化应激作用等抗菌机制。然后分析了石墨烯与纳米材料、壳聚糖、季铵盐、卤胺等复合后的研究进展,为其发展提供了参考意义。最后总结了石墨烯基复合抗菌材料在纺织中的研究进展以及当前研究中仍然存在的一些问题,并展望其未来的发展方向。研究表明:将石墨烯材料与其它抗菌材料复合,所得材料可充分发挥各组分之间的协同抗菌作用,其发展较为迅速;然而,尽管石墨烯基新型抗菌材料发展迅速,但其实现产业化仍面临诸多挑战,未来应侧重于优化其制备工艺、抗菌机制等方面,使其向绿色、环保方向发展。

石墨烯基材料的灰分测试方法研究

分别采用马弗炉燃烧法和热重分析法两种方法研究了石墨烯基材料的灰分。比较了使用不同方法测试6类石墨烯基材料灰分的结果数值;对不同实验方法的灰分进行分析,发现使用马弗炉燃烧法与热重分析仪的灰分测试结果一致,无显著差异;马弗炉法具有高样品代表性、低成本等的优点,热重分析法具有仪器性能稳定、自动化程度高的优点,两者互为补充,是石墨烯基材料灰分测试的重要方法,为碳材料灰分的测试提供参考和借鉴。

石墨烯基催化剂处理焦化废水的研究

随着工业化的发展,水污染已经成为当今世界上普遍存在的问题。而以石墨烯为载体的复合材料广泛应用于废水处理中。分别采用水热法、共沉淀法和Hummers法制备了石墨烯基二氧化钛复合材料(TiO_(2)/RGO)、磁性石墨烯及氧化石墨烯这3种催化剂。考察了3种催化剂的催化活性并分析了3种体系处理焦化废水的最优条件。结果表明:在TiO_(2)/RGO、磁性石墨烯及氧化石墨烯这3种体系中,COD和色度的去除率最高分别可达到69.2%和98.89%、76.99%和98.26%、78.1%和98.11%。氧化石墨烯的处理效果最佳,次之为磁性石墨烯,而TiO_(2)/RGO的处理效果较差。再对3种材料进行BET测试,并对处理前后二沉水进行红外以及气相-质谱联用的表征,与优化实验处理结果相对应。

石墨烯基气凝胶的制备及应用进展

石墨烯基气凝胶(GAs)不仅具有超高的比表面积和孔隙率、高导电性、高比热容、低密度,而且还有优异的力学性能、稳定的化学性质,在超级电容器、催化剂载体、吸波材料等方面有广阔的应用。针对石墨烯基气凝胶的制备方法(如模板法、自组装法、3D打印法、溶胶-凝胶法等),以及在环境净化、能源及催化等领域的应用和GAs的发展前景进行了综述。

石墨烯基宏观体:制备、性质及潜在应用

石墨烯基宏观体材料是由石墨烯片层组装构建而成的宏观形态的新型碳质材料,不仅保持了石墨烯片层良好的物理化学性质,同时具有可调控的微纳织构和宏观形态。笔者综述了石墨烯基宏观体的不同宏观形态和构建方法,并着重对自组装方法进行了详细介绍;讨论了石墨烯基宏观体的物化性质,并着重对其在能源储存和转化、催化、生物医学等方面的潜在应用进行了展望;最后对石墨烯基宏观体研究中的挑战以及实际应用前景进行了评述,指出不同维度组装、构建宏观体结构和相关材料是石墨烯走向实际应用的有效手段。

还原氧化石墨烯基三聚氰胺海绵的制备与吸附性能

以天然石墨为原料，用Hummers法和超声剥离法制备了氧化石墨烯（GO）．将氧化石墨烯浸渍，涂覆于三聚氰胺海绵表面，在线还原制得还原氧化石墨烯基三聚氰胺海绵（RGOME）．通过扫描电子显微镜（SEM）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）仪及光学接触角测定仪等分析了RGOME的结构，考察了RGOME对多种油品的吸附性能，并对其油水选择吸附性能和循环使用性能进行了研究．结果表明，RGOME具有疏水超亲油性，对油品的吸附量达到56—127g/g，可用Bangham方程描述RGOME对甲苯和煤油的吸附动力学过程；在选择吸附过程中，油品浓度急剧降低，吸附量不断升高，分离效率达到74．49％，可较好地实现油水分离；吸附油品的RGOME经脱附可多次循环使用．

石墨烯基纳米红外吸波材料的制备及消光性能研究

作为单原子厚度的碳材料,石墨烯因具有低密度、高比表面积和电子迁移率的特性,易于满足吸波材料所需的要求。目前,单一的吸波材料难以达到多波段、宽频带的吸收效果,为了拓宽其红外吸收频带,通过将氧化石墨烯与纳米γ-Al2O3复合,并采用水合肼原位还原制备石墨烯基吸波材料。利用Raman、XRD、FT-IR、EDX和SEM对复合材料的结构与形貌进行了分析,同时测试了烟幕对1.06 m激光和8～12 m波段的红外消光特性,结果表明,石墨烯基吸波材料对红外激光系统以及红外热像仪均具有一定的干扰作用。

石墨烯和石墨烯基纳米复合材料的制备及在生物医疗领域的应用

抗菌材料在各个应用领域的广泛使用,有效地保障着公众的身体健康。然而,在抗菌材料合成过程中要使用大量有机溶剂,不仅在很大程度上限制了合成抗菌剂在各个领域的应用,而且残留的有机溶剂也会对环境造成极大危害。因此,新型抗菌剂的开发及复合抗菌剂的合成方法和路线的改进是抗菌材料专家们研究的重点问题之一。首先介绍了新型抗菌材料——石墨烯及石墨烯基复合材料的制备及性能,随后结合石墨烯基复合材料的特性,阐述了其在抗菌、药物控释、生物传感、组织工程材料等方面的应用。

三维石墨烯基光催化剂的研究进展

从三维石墨烯基光催化剂的制备、3D GBP的分类以及基本作用等方面对三维石墨烯基光催化剂进行综述,分析了三维石墨烯促进所负载催化剂电子-空穴高效分离、光吸收范围变宽以及污染物吸附性能提高的原理。此外,还综述了化学掺杂N和B原子石墨烯基底对三维石墨烯基光催化剂(3D GBP)催化性能的重要影响。

锂离子电池用石墨烯基负极材料的研究进展

综述了石墨烯和石墨烯基复合材料作为锂离子电池负极材料的研究进展,重点论述了金属氧化物/石墨烯复合材料,对石墨烯基复合材料的发展趋势进行了展望。

石墨烯基二氧化钛光催化剂的合成与应用现状

本文综述了石墨烯(GR)分别作为电子受体、催化剂垫、敏化剂在石墨烯基二氧化钛(GR-TiO2)光催化剂中的作用,总结了GR-TiO2的制备方法,系统介绍了GR-TiO2在光催化分解水制氢、光催化降解污染物等领域的最新研究进展,认为GR-TiO2吸附作用的研究、实现对催化剂简单易行的回收利用等方面是GR-TiO2未来的研究趋势。

石墨烯基光催化剂在能源转化方面的应用

石墨烯半导体复合纳米材料被视为一种最有潜力的光催化剂,由于其独特的物理化学性质在太阳能转化为化学能领域十分引人注目。石墨烯基光催化剂活性的增强机理包括光生电子-空穴对复合的减少,光吸收范围的扩大和光吸收强度的增强,表面活性位点的增加以及光催化剂化学稳定性的改善。综述石墨烯基光催化剂在能源转化如光催化分解水和CO_2的光催化还原成碳氢化合物的应用并且简要分析了其活性增强的机理。

氧化石墨烯基17β-雌二醇复合膜的制备和表征

为了提高检测雌激素类内分泌干扰物的响应速度、检测灵敏度,提出一种雌激素类内分泌干扰物的分子印迹杂化材料的制备方法.以氧化石墨烯为载体,成功制备出氧化石墨烯基分子印迹聚合物复合膜(GOMIP),其厚度约为3.707 nm.通过红外光谱(FTIR)、高倍透射电镜(HRTEM)、原子力显微镜(AFM)等测试手段对其进行分析表征,并将其应用于饮用水中雌激素类内分泌干扰物的快速响应及高灵敏检测.吸附性能实验研究表明:GO-MIP对17β-雌二醇的吸附平衡时间大约为40 min,最大饱和吸附量为22.69 mg/g,证实了GO-MIP对17β-雌二醇具有较快的吸附效率和良好的吸附选择性.

石墨烯基材料用于超级电容器的研究进展

石墨烯具有独特的二维层状结构以及高电子导电,大比表面积等优异的物理特性,在超级电容器领域具有广阔的应用前景。详细介绍了石墨烯基材料用于超级电容器电极的研究进展,并重点讨论了对石墨烯进行结构和组分改性以提高其电容特性的各种方法。同时对超级电容器用石墨烯基材料在未来的研究方向进行了展望。

石墨烯基电极材料在超级电容器中的应用

随着能源消耗的日渐增长,寻找低成本、环保、寿命长的储能设备迫在眉睫。在超级电容器领域,石墨烯电极材料以其高比电容、优异倍率性能、良好导电性等优势而受到广泛关注。对石墨烯材料的制备方法、电化学性能及相关机制做了总结,目的是研究不同结构的石墨烯材料对超级电容器性能的影响,并找到性能较为优异的石墨烯基材料。最后分析了石墨烯基电极材料发展中存在的问题,并对其研究前景进行了展望。

石墨烯基材料在毛细管电泳中的应用进展

石墨烯基材料(石墨烯、氧化石墨烯、还原氧化石墨烯和石墨烯量子点)是一种新型的单层片状结构碳纳米材料,具有巨大的比表面积、良好的热稳定性和化学稳定性、较强的π-π电子共轭作用、疏水作用及氢键作用等,在分离科学领域展现了非常理想的应用前景。该文主要综述了石墨烯基材料近年来在毛细管电泳(CE)中的研究进展,包括作为背景电解质的添加剂、毛细管电色谱柱的固定相、CE-电化学检测电极的修饰材料和CE样品前处理的新型吸附剂材料等,并对其在CE领域未来的发展和应用进行了展望。

石墨烯基多孔碳材料对CO_2的捕集分离研究进展

日益严重的温室效应引起人们对CO_2捕集分离技术的关注。石墨烯基多孔碳材料以其优异的导热性、热稳定性、多孔性和高机械强度等优点,在CO_2捕集分离等方面展现出广阔的应用前景。对石墨烯基多孔碳材料在CO_2捕集分离方面的研究进展进行了综述,分析了二维石墨烯、三维石墨烯以及石墨烯复合多孔材料在CO_2捕集分离的研究进展。总结了提高石墨烯基多孔材料性能的方法,简述了石墨烯基多孔材料在CO_2捕集分离中的不足以及未来的研究方向。

石墨烯基复合水凝胶的构筑及其对甲基橙的光催化降解效果

利用水热合成方法,在有机胺存在时,合成了钛铌酸掺杂的石墨烯基复合水凝胶。分别考察了有机胺的种类和钛铌酸的含量对制备的石墨烯基复合水凝胶的形貌和光催化性能的影响。最终分别比较了石墨烯水凝胶、钛铌酸纳米片和钛铌酸掺杂石墨烯基复合水凝胶对甲基橙在紫外-可见光下的光催化效果。结果表明,钛铌酸掺杂的石墨烯基复合水凝胶在紫外-可见光下对甲基橙具有更好的消除效果。该材料具有易携带、易回收、良好的吸附和优异的光催化效果于一体的特点。