基于石墨烯及相关碳纳米材料的电化学生物传感器的研究进展

介绍了各种基于抗原抗体特异性作用或DNA杂交的电化学检测方法,并解释了使用石墨烯以及相关碳纳米材料的原因。本文总结了现有报道的使用石墨烯检测DNA、蛋白和其他生物标记物的先进方法,以及使用不同的生物传感器检测疾病,如癌症、糖尿病、几种病毒(SARS-CoV-2、人类免疫缺陷病毒、寨卡病毒,并检测最近的大流行病毒COVID-19),阐述了这些生物传感器的作用机制,为病毒生物传感器的制造和创新提供了思路。

低维碳基纳米电磁吸收材料的研究进展

随着雷达探测技术的进步和电磁污染的日益严重,发展新型轻薄高强的电磁吸收材料至关重要。传统金属和铁氧体材料存在吸收频段窄、质量大等问题,无法应对高集成化需求。新兴低维纳米材料(如石墨烯、MXene和碳纳米管等)具有高介电常数,展现出优异的吸收性能。通过结构设计和组分调整,可使材料实现更好的阻抗匹配和宽频电磁吸收。本文综述了低维碳基纳米材料在电磁吸收领域的研究成果,探讨了其潜力和挑战,并展望了未来发展方向和应用前景。

新型低维碳纳米材料的研究进展

近年来,新型低维碳纳米材料的发展日新月异,独特的微观结构和形貌,使其具有优异的电学、热学、力学和光学等特性,在纳米器件、传感器、柔性电池、柔性可穿戴器件等领域有很好的应用前景。本文综述了具有代表性的富勒烯、碳纳米管和石墨烯三类低维碳纳米材料的特性、制备技术及应用研究进展,探讨了碳纳米材料的应用前景和发展趋势。

纳米银/二维石墨相氮化碳/还原氧化石墨烯复合材料的制备及其光催化降解抗生素

为优化石墨相氮化碳(g-C 3 N 4)光催化剂的结构,改善其对污染物的降解性能,本文以三聚氰胺为前驱体,通过高温煅烧和热氧化剥离制备了二维石墨相氮化碳(2D-C 3 N 4),并用光还原法一步合成纳米银/二维石墨相氮化碳/还原氧化石墨烯(Ag/2D-C 3 N 4/rGO)复合光催化剂。通过X射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)、光致发光光谱(PL)、X射线光电子能谱(XPS)、氮气吸附脱附等温曲线(BET)等对材料进行表征。以头孢曲松钠为目标污染物,探究pH值、催化剂用量、头孢曲松钠初始浓度等因素对催化剂的吸附、降解性能的影响,并探究降解反应机理。当pH=6.0,催化剂用量为0.3 g/L,头孢曲松钠初始浓度为10.0 mg/L时,复合材料对头孢曲松钠的降解率可达到89.1%。催化剂的稳定性较强,具有实际应用价值,可用于处理含头孢类抗生素的废水。

微波法制备碳纳米材料的机理及进展

微波法具有加热快速、易于控制、反应均匀等优点,是制备功能性碳纳米材料的重要技术。其制备原理是基于碳基材料优异的本征介电性能,碳基材料与微波电磁场相互作用产生介电损耗,快速形成局部高能场,实现高速制备。本文首先简要介绍了微波与物质的相互作用机理,然后分别从微波在制备过程中的作用、关键实验参数以及微波制备的碳材料的特征等方面详细介绍了微波作为能量输入制备一维碳纳米管、二维石墨烯以及三维纳米多孔碳的优势,最后对宏量快速制备多功能和高性能碳纳米材料的发展进行了展望。

塑料升级转化制备低维碳纳米材料的方法及研究进展

将塑料转化为具有优异性能的低维碳纳米材料,近年来已经发展成为一支重要的塑料升级转化路径并取得阶段性的研究进展.热解-化学气相沉积方法、等离子体增强化学气相沉积方法、和基于激光、焦耳加热及电弧法的热化学方法已被开发利用,将多种类型的塑料转化为石墨烯和碳纳米管材料.为更好地追踪本领域的研究进展,本文梳理了以上两类典型塑料衍生低维碳纳米材料的制备方法、装置构型、反应条件、材料转化机制、产物应用场景及性能,并对当前的机遇及未来的挑战进行了展望.

基于德温特专利数据的低维纳米碳材料发展态势文献分析

富勒烯、碳纳米管和石墨烯等低维纳米碳材料为近年来纳米材料和纳米技术领域的研究热点。本文以3种典型的低维纳米碳材料为研究对象,通过对德温特(Derwent)专利数据库收录的从2005—2015年专利受理数量、国家分布、专利权人名称、学科类别及国际专利分类代码等相关信息进行分析,发现近年来研发人员更加关注石墨烯,对碳纳米管和富勒烯的关注度在逐渐下降。经过对全球低维纳米碳材料技术创新现状与发展趋势的分析,指出我国低维纳米碳材料在进一步发展中还存着研发领域发展不均衡、缺乏全方位发展战略的整体布局研究、技术成果不能顺利转化、经费投入偏低等问题,并针对以上问题提出了建设性意见,以期为我国低维纳米碳材料相关领域的技术创新和决策提供参考。

碳纳米材料对含能材料降感研究进展

为了充分利用碳纳米材料的性能优势,本文总结了碳纳米材料对含能材料降感的研究进展。分析了典型碳纳米材料,如石墨、碳纳米管、石墨烯及其衍生物和富勒烯及其衍生物对降低含能材料撞击感度、冲击波感度和摩擦感度的作用,并探讨了不同碳纳米材料的降感机制。最后对碳纳米材料在该领域的发展前景进行了展望,认为优化碳纳米材料与含能材料的复合材料制备工艺、深入理解碳纳米材料性质并进行功能化修饰、调控碳纳米材料与含能材料的界面相互作用以及进一步探究碳纳米材料的降感机制将是今后研究的重点工作。

碳纳米材料在周围神经再生领域的研究与应用

背景:虽然神经导管为周围神经修复提供了潜在的治疗手段,但传统神经导管只能为修复过程提供机械通道支持,治疗效果仍有待提高。碳纳米材料具有良好的理化性质,在电化学及组织工程等领域有着广阔的应用前景。负载碳纳米材料的神经导管,在经过适宜的功能化修饰后,有望进一步提升神经修复质量。目的:对近年来负载碳纳米材料的神经导管/支架应用于周围神经修复的研究进展作一综述。方法:在PubMed、Web of Science、中国知网和万方数据库中检索在周围神经再生方面应用碳纳米材料导管的相关文献,英文检索词为“carbon nanomaterials,carbon-based nanomaterials,nerve conduit,nerve guidance conduit,scaffold,nerve regeneration,peripheral nerve repair,peripheral nerve injury”,中文检索词为“碳纳米材料,碳材料,石墨烯,碳纳米管,神经导管,神经支架,神经修复,神经再生,周围神经损伤”,最终纳入69篇文章进行综述。结果与结论:①碳纳米材料主要通过激活钙离子通道及诱导胞内钙活动发生的方式恢复受损神经生物电信号传导,不同神经导管设计策略的应用提高了神经修复的效果。②神经内血管化是修复周围神经损伤的前提,碳纳米材料生成的活性氧及活性氮触发了后续相关信号通路,促进神经内新生血管形成。③M1和M2型巨噬细胞的比例变化会影响周围神经损伤的修复,碳纳米材料在损伤早期通过促进巨噬细胞向M2型极化以发挥抗炎和促神经再生作用。④部分碳纳米材料在胞内诱导过量活性氧生成,可能具有不利于神经修复的细胞毒性,但合适的功能化修饰能够改善碳纳米材料产生的不良作用。⑤碳纳米材料虽然能够恢复周围神经损伤微环境,发挥促进周围神经再生的积极作用,但由于固有的细胞毒性及不明确的体内转归降解途径,碳纳米材料距离临床应用仍有距离。未来研究可以通过如功能化改性等方法提高碳纳米材料的生物相容性,而经过改良的碳纳米材料在神经组织工程领域有着较好的应用前景。

Angstron发布低成本纳米材料石墨烯并批量产能

位于美国俄亥俄州代顿的Angstron纳米材料有限责任公司推出了纳米石墨烯片（NGPs）作为一种可以满足成本效益考虑的碳纳米管的高品质替代材料。这家公司声称它是第一个可以大量提供这种单原子层厚的碳纳米材料的公司。该公司预计NGPs将在航空航天，汽车，能源，海运，电子，建筑，医疗和电信等领域找到广泛的用途。

基于二维石墨烯纳米材料优化高分子分离膜研究

本文简略阐述了高分子分离膜的分类和分离机理,介绍了本文的研究思路,并从浸没沉淀相转化法制备混合基质膜以及层层组装法制备GO层状膜两方面内容着手,对运用二维石墨烯纳米材料优化高分子分离膜的实践路径进行了详细分析,旨在为该方面的有关专家提供全新的思路,进而丰富该研究的理论基础,切实提升其在各个领域中的应用效果。

碳纳米材料在天然橡胶中的分散及补强研究

对不同碳纳米材料进行结构分析,通过机械混炼将不同用量的碳纳米材料添加到天然橡胶(NR)中,研究碳纳米材料在NR中的分散状态及对胶料硫化特性和物理性能的影响。结果表明:随着碳纳米材料用量的增大,胶料的Fmax-FL增大,t90缩短;当碳纳米材料用量小于6份时,可以在橡胶基体中均匀分散;在低应变下,4种碳纳米材料对NR的补强作用从大到小的顺序为多壁碳纳米管、物理法石墨烯、等离子体法石墨烯、炭黑N234,但在高应变下多壁碳纳米管会影响NR的结晶自补强性能。

碳纳米管填充高密度聚乙烯复合材料的摩擦磨损性能研究

摩擦材料的广泛应用推动了新材料的开发以及该领域的发展。如今,由纳米材料补强的聚合物越来越受到关注。许多纳米材料如石墨烯、碳纤维、碳纳米管和纳米金属氧化物用于制造新型纳米复合材料。碳纳米管(CNT)已用作许多聚合物的填料,开发具有优异摩擦和机械性能的复合材料。

碳纳米材料表面改性碳纤维及在环氧树脂中的应用

以N,N-二甲基甲酰胺为溶剂,通过超声的方法分别制备含多壁碳纳米管(MWCNTs)或石墨烯纳米片(GnP)的碳纳米材料表面改性剂,采用浸渍法对预处理碳纤维(CF)(去浆CF)进行改性使碳纳米材料均匀涂覆在纤维表面上,然后采用手糊成型及热压成型工艺制备环氧树脂(EP)/改性CF复合材料,利用扫描电子显微镜和电子万能试验机分析碳纳米材料表面改性剂制备条件对CF表面形貌、复丝拉伸性能的影响,在此基础上,选择各自的最佳表面改性剂制备条件,对比了含MWCNTs或GnP的表面改性剂改性CF对复合材料力学性能的影响。结果表明,碳纳米材料在表面改性剂中的分散状态直接影响CF表面碳纳米材料分布的均匀性和复合材料的性能。超声时间为2h的含MWCNTs表面改性剂和GnP质量分数为0.5%的含GnP表面改性剂对CF的改性效果较好,相应复丝的拉伸强度与去浆CF复丝相比分别提高了59.4%和70.2%,而相应复合材料的弯曲强度相对于EP/去浆CF复合材料分别提高了11.2%和41.1%,层间剪切强度分别提高了35.8%和71.3%。

低维第五主族纳米材料的研究进展: 从结构性质到制备应用

石墨烯的零带隙和二硫化钼载流子迁移率低的性质阻碍了它们在电子器件中的应用。单层黑磷的成功制备和磷烯的直接带隙、较高的载流子迁移率和负的泊松比等性质弥补了石墨烯和二硫化钼的不足,引发了人们对低维第五主族纳米材料的研究兴趣,使低维第五主族纳米材料在材料科学和光电子等领域快速发展。本文总结了近几年第五主族低维纳米材料的一些研究成果,结合理论计算和实验合成两个方面进行研究,分析了材料的结构和性能之间的关系,最后对上述材料的制备方法及应用情况进行了总结。低维第五主族纳米材料呈现出多种晶体结构、较高的动力学稳定性、丰富的电子结构性质和较高的载流子迁移率等特性。上述性质使得低维第五主族纳米材料在低维光电子器件等方面具有广泛的应用前景。

液相脉冲激光轰击石墨制备碳纳米材料研究进展

碳纳米材料具有特殊的力学、电学及物化性能,在微电子、航空航天、军用材料等领域具有广阔的应用前景,利用脉冲激光高效、可控制备新型碳纳米材料已成为研究热点。简要介绍了激光与碳材料的相互作用及纳米粒子的成形机理,详细阐述了液相脉冲激光制备纳米金刚石、碳纳米管、石墨烯等碳纳米材料的过程及其影响因素,并展望了激光轰击石墨制备碳纳米材料的主要研究方向。

基于低维石墨烯纳米系统有限差分法的前沿应用和教学

针对简单的一维晶格模型,采用有限差分方法求解电子薛定谔方程。在此基础上以石墨烯纳米材料系统为例,结合输运理论给出电子的输运性质和量子行为。并结合有限差分法在低维纳米系统中的前沿应用和教学,化复杂的薛定谔偏微分方程和固体理论计算为线性代数和矩阵问题,得到低维纳米晶格系统中电子输运的数值结果,进一步深入分析讨论量子现象。

“超越石墨烯”二维纳米结构材料在生物传感领域中的应用

基于石墨烯独特的性能,激发了研究者去探索其它二维纳米材料,并建立了一类独特的"超越石墨烯"的新材料领域。这些二维非石墨烯材料具有直接带隙,比石墨烯及其前驱体更具优势,是非常有应用前景的新材料。其应用不仅局限于光电子,在生物传感技术领域也具有很强的发展潜力。讨论了过渡金属硫化物、过渡金属氧化物等二维纳米结构材料在生物传感器领域中的研究与应用。

氮掺杂石墨烯/多孔碳复合材料的制备及其氧还原催化性能

采用简单、无模板的方法制备了氮掺杂多孔石墨烯/碳复合材料(NPGC)。采用SEM、XRD、Raman、XPS等分析手段对NPGC的形貌、组成以及结构进行了表征,利用旋转圆盘电极技术测试了其电催化氧还原反应(ORR)活性。结果表明,葡萄糖在水热后生成的碳与石墨烯成功复合,并在950℃炭化、活化后形成了相互渗透、结构良好的三维片状多孔网络结构;其氮含量高达9.47%。NPGC作为一种高效的非金属ORR电催化剂,在碱性溶液中具有较高的起始电位[0.87 V(vs RHE)]和较大的极限电流密度(4.7 mA?cm?2),以及其ORR平均转移电子数为3.8。与商业Pt/C催化剂相比,NPGC具有较强的耐甲醇性和长期耐久性,且制备成本较低,具有广阔的应用前景。

探究低碳纳米材料的制备方法

现代科学发展的进程中,碳纳米材料以导电性能优异的特点被广泛应用于电子领域,因此,掌握碳纳米材料的制备方法便具有良好的现实意义。本文首先对碳纳米材料作了相应的简介说明,然后对碳纳米材料的制备方法从石墨电弧法、化学气相沉积法、激光蒸发法和其他方法等方面进行探究,从而提升电子器件领域的材料特性。