金纳米十面体粒子/氧化石墨烯复合材料的制备和表征

金纳米材料具有尺寸和形貌可控、化学性质稳定、良好的催化性能等特点,但金纳米粒子在溶液中易发生不可逆团聚,若将金纳米粒子与载体复合则可有效改善这一现象。实验使用溶液合成法,在氧化石墨烯悬浮液中,以四氯金酸为前体,原位生成了金纳米十面体粒子/氧化石墨烯复合材料。采用透射电子显微镜、X射线衍射、拉曼光谱、X射线光电子能谱对复合材料的形貌结构和表面化学性质进行表征分析。结果表明,平均粒径为30~50 nm,呈十面体立方结构的金纳米粒子均匀地生长在氧化石墨烯表面。在复合材料生成的过程中,石墨烯表面的含氧官能团参与了反应,金纳米粒子与氧化石墨烯之间生成了稳定的共价键。

石墨烯和碳纳米管增强铜基复合材料的研究进展

本文回顾了碳纳米管(CNT)和石墨烯(Gr)增强铜基复合材料的研究进展,探讨了这些复合材料的制备方法、性能提升机制及潜在应用前景。CNT和Gr因独特的物理化学特性,作为铜基复合材料的理想增强相,显著提升了材料的力学性能、导电性和热导率。首先回顾了铜基复合材料的传统制备技术,包括粉末冶金法和机械合金化法,随后介绍了新兴的化学气相沉积(CVD)和电沉积法,这些技术通过直接生长或电化学沉积实现更好的界面结合。对比分析了不同方法的优缺点,指出粉末冶金和机械合金化的成本较低但可能引起增强相分布不均,而CVD法虽能制备高质量材料但成本较高且环境影响敏感。进一步分析了CNT和Gr在铜基体中的分散性及界面结合对性能的影响,强调了良好分散性和强界面结合的重要性。在力学性能方面,CNT和Gr的分散性和界面结合对复合材料的强化机制起着关键作用,包括载荷转移、晶粒细化和Orowan强化等。此外,讨论了CNT和Gr增强铜基复合材料在耐腐蚀性、磨损性能及热管理等方面的应用潜力。尽管存在挑战,但这些复合材料在电力传输、电子器件和航空航天等领域显示出巨大应用前景。未来的研究将集中于微观结构控制、制备工艺创新和多功能复合材料开发,以实现更高性能的工业应用。

氧化石墨烯/聚酰胺纳米复合材料研究进展

石墨烯具有优异的光学、电学和力学性质,石墨烯/聚合物纳米复合材料受到了学术界和产业界的共同关注。近年来,氧化石墨烯/聚酰胺纳米复合材料在提高材料性能、拓展下游应用方面取得了突破。文中综述了氧化石墨烯、还原氧化石墨烯和功能化氧化石墨烯与不同聚酰胺复合的研究进展,总结了原位聚合、熔融复合和溶液共混等制备方法,讨论了氧化石墨烯的功能化方法以及纳米复合材料的化学结构、热性能、力学性能、电化学性能及应用,同时对该领域的发展和面临的挑战进行了探讨。

基于金纳米粒子-纳米氧化铈-石墨烯复合物修饰电极对环境水体中As(Ⅲ)的检测

先通过滴涂法制备纳米氧化铈-石墨烯(CeO_(2)-Gr)复合物修饰玻碳电极(GCE),再在含氯金酸(HAuCl_(4))的缓冲溶液中,采用循环伏安法将Au(Ⅲ)还原到CeO_(2)-Gr表面,从而制得AuNPs/CeO_(2)/Gr/GCE。采用电化学阻抗谱法(EIS)对修饰电极进行电化学特性表征。研究了AuNPs/CeO_(2)/Gr/GCE快速、准确测定水环境中As(Ⅲ),采用差分脉冲溶出伏安法,探讨了氧化铈与石墨烯质量比、金纳米粒子沉积圈数、沉积时间和沉积电位及干扰离子等对测定结果的影响,并确定检测As(Ⅲ)的优化实验条件。在最优条件下,该电化学传感器对As(Ⅲ)具有良好的电流响应,其溶出伏安峰电流与As(Ⅲ)浓度的线性范围为13.35~387.15μmol/L,检出限为4.74μmol/L。在不同干扰离子存在的情况下,传感器对As(Ⅲ)的选择性较好。为了评估传感器的实际应用能力,以实验室自来水为样本进行As(Ⅲ)加标检测,加标回收率为90.5%~99.2%,表明该电化学传感器具有监测As(Ⅲ)的应用潜力。

石墨烯纳米复合材料在创面治疗中的作用机制及其应用研究进展

近年来,石墨烯及其衍生物通过与多糖(壳聚糖、海藻酸盐和纤维素等)和天然蛋白质(胶原蛋白、明胶和蚕丝蛋白等)相结合制备成的纳米纤维膜、薄膜和水凝胶等石墨烯纳米复合材料因具有石墨烯及其衍生物巨大的比表面积、良好的机械性能、极高的光电转化效率和抗菌性能以及聚合物的可降解性、生物相容性和生物安全性等,且能够作为载物平台,负载抗菌剂、生物活性剂及干细胞等,被逐渐应用于创面的治疗,并取得了较好的临床疗效。本文主要对石墨烯纳米复合材料中石墨烯及其衍生物在创面治疗中的作用机制以及石墨烯纳米复合材料在创面治疗中的应用研究进展进行综述,以期为石墨烯纳米复合材料在创面修复中的进一步应用提供新的思路。

基于分子动力学模拟的铜-石墨烯复合材料耐烧蚀性能提升方法

直线推进机构的轨道因滑动电弧烧蚀严重易导致发射失败,研究新的耐烧蚀金属材料是提高发射效率的关键,目前鲜有性能优异的铜-石墨烯复合材料(CuGr)在极端工况下滑动电弧烧蚀的研究。该文对石墨烯层叠式分布CuGr模型进行分子动力学模拟,揭示模拟烧蚀中模型表层温度和材料微观结构的演变规律,并提出石墨烯在材料中合适的掺杂方式。结果表明:石墨烯质量分数越高,层数越少,CuGr导热性能越好。石墨烯能有效的减少轰击最大侵入距离。基体中石墨烯也可阻挡位错深入,不引起反尺寸效应时石墨烯层数越多,质量分数越大,应变残留深度越小。石墨烯可以降低最终侵蚀坑的深度和减少基体材料的质量损失,CuGr模型的侵蚀坑深度类似,质量损失方面各模型相差较小但随着层数增加呈现减小趋势,且都优于Cu模型。综合对比模拟结果,效果最优的是石墨烯6层分布Cu Gr1%。上述结果可揭示铜-石墨烯复合材料耐烧蚀作用规律和微观机理,为制备耐烧蚀性能更高的CuGr材料提供理论依据和技术支持。

石墨烯-金纳米材料修饰电极用于L-酪氨酸的检测

采用一种绿色简单的电化学方法将还原氧化石墨烯-金纳米复合薄膜共沉积到玻碳电极(GCE)上,作为传感器用于L-酪氨酸(L-Tyr)的检测.采用扫描电子显微镜(SEM)、循环伏安法(CV)和电化学阻抗谱(EIS)对修饰电极进行了表征.采用差分脉冲伏安法(DPV)研究了0.1 mol/L磷酸盐缓冲溶液中L-Tyr在修饰电极上的电化学行为,发现L-Tyr在修饰电极上的伏安响应比裸GCE明显提高.对复合薄膜的厚度、支撑电解质的p H值、沉积电位和积累时间进行了优化;在最佳实验条件下, L-Tyr的氧化峰电流在0.1~50μmol/L及50~1000μmol/L浓度范围内呈现良好的线性关系.该传感器的检出限为50 nmol/L,灵敏度为0.553μA·μmol·L^(-1),具有良好的重复性、稳定性和抗干扰性.

CVD合成三维石墨烯-铜复合材料及其超高导电性(英文)

石墨烯-铜复合材料具有广阔的应用前景。然而,具有超高导电性的石墨烯-铜复合材料仍未成功开发和应用。本研究利用铜粉烧结内部形成三维微孔,并通过化学气相沉积(CVD)法合成石墨烯-铜异质结构。将其挤压成直径为4 mm的铜-石墨烯复合线材,测量了其在室温和高温下的电导率,获得了导电率(101.0%IACS)高于国际退火铜(100%IACS)的铜-石墨烯复合材料,且石墨烯-铜复合导线的高温载流量比纯铜线高5.45%。本研究为获得超高导电性铜基复合材料提供了新的思路。

石墨烯纳米复合材料制备及其在锂离子电池中的应用进展

近年来,锂离子电池因其具有较高充放电效率、无记忆效应、环保污染小等优点,成为当下电池研发方向的热点。石墨烯因其较好的导电性、较大的比表面积和良好的化学稳定性,并且其衍生物(GO、RGO)可以与纳米材料相互协同作用,是高效、高性能锂离子电池电极复合材料的理想之选。该文综述了目前主要的石墨烯纳米复合材料的制备方法,分析了石墨烯及其衍生物特性以及锂离子电池石墨烯纳米复合材料的性能和特点,最后对其在锂离子电池中的应用发展方向以及前景进行了展望。

三维石墨烯/碳纳米管复合材料的制备及超电容性能研究

该研究旨在探讨三维石墨烯/碳纳米管复合材料的生产方法和其超电容特性。用平衡沉积法制备Ni-Mg-Al三元金属氧化物(TMO),并用一步化学气相沉积法(CVD),以CH4为碳源,Ar为保护气体,通过Ni的原位还原过程,成功制备出碳纳米管(CNTs),并且在Mg与Al的金属氧化物中形成石墨烯(GR)。最后采取水热处理方式,有效剔除TMO,成功生产出三维石墨烯(3DGR)/CNTs的混合物。同时通过调节Ni、Mg和Al 3种金属离子的摩尔比、生长温度和生长时间,并借助3DGR/CNTs复合材料的结构和电容特性,来对CNTs和GR 2种成分的生长动力学差异进行适当的管理和改善。经过研究,发现CNTs复合材料的电子传输路径得到CNTs与GR的共同作用,这对于显著提高其导电特性,进一步增强其电容性能具有积极影响。

石墨烯纳米复合材料的制备及性能研究

在材料科学领域,石墨烯作为一种具有革命性特性的纳米材料,在提高传统材料力学强度、电导性和热稳定性方面开辟全新可能性,吸引广泛的研究兴趣。鉴于此,该文旨在探究石墨烯纳米复合材料的制备方法及其性能特征,以期为其在工业和科技领域的应用提供理论基础和实践指导。在材料与设备方面,该文选择适合石墨烯复合材料制备的原材料和先进设备。通过设计的实验步骤,成功制备出石墨烯纳米复合材料,并采用多种表征手段对所得复合材料的结构和性能进行详细分析。在性能分析方面,该研究重点关注石墨烯纳米复合材料的力学性能、导电性能和热稳定性。研究结果表明,加入石墨烯显著改善复合材料的力学强度和导电性能。

石墨烯纳米复合材料在水处理中的应用研究进展

深入研究石墨烯纳米复合材料在水处理中的前沿应用及其独特性能,通过引入新颖的功能化方法,优化多组分体系下的性能以及强调可持续发展和环境友好性,探讨了石墨烯纳米复合材料在解决实际废水处理中所存在的问题,通过多层次的分析,提供一种全面而复杂的视角,以推动石墨烯纳米复合材料在水处理领域的进一步应用和发展。

金纳米粒子/氧化石墨烯复合膜电化学免疫传感器的构建及其对鲜肉中马波沙星的检测

该文构建了一种金纳米粒子/氧化石墨烯复合膜修饰玻碳电极的电化学免疫传感器,用于鲜肉中马波沙星残留的检测。用电沉积法在电极表面合成金纳米粒子/氧化石墨烯复合膜,然后通过电化学法还原复合膜中的氧化石墨烯,固载抗体。采用循环伏安法对电极的修饰过程进行表征。用差分脉冲伏安法优化传感器的电化学检测条件。在最优条件下,对马波沙星进行定量检测。响应峰值电流变化量与马波沙星在0.5~400 ng/mL浓度范围内呈线性关系,检测限为0.05 ng/mL。传感器对猪肉、鸡肉和牛肉样品的检测限分别为0.09、0.10、0.09μg/kg,添加回收率为82.81%~101.99%,检测结果与超高效液相色谱-串联质谱法基本一致。结果表明,所建立的电化学免疫传感器可用于实际样品中马波沙星残留的检测。

金纳米球-氧化石墨烯纳米药物载体的制备及抗癌性能

采用化学还原法制备了氧化石墨烯-金纳米球(GO-AuNP),利用透射电子显微镜(TEM)、紫外-分光光度计(UV-Vis)和激光粒度仪等对GO-AuNP进行了表征,并利用红外热成像仪对其光热性能进行了研究。将GO-AuNP负载抗癌药物盐酸阿霉素(DOX)制备成纳米药物复合物(GO-AuNP@DOX),并通过荧光分光光度计对DOX的负载和释放进行了检测;结果显示,GO-AuNP@DOX中DOX的释放在弱酸性环境下更优,并且在808 nm激光照射条件下pH=5.3时释放量可以达到30.51%。采用共聚焦显微镜分析了癌细胞对GO-AuNP@DOX的摄取能力;采用CCK-8细胞毒性实验分析了GO-AuNP@DOX的体外杀伤肿瘤细胞能力,细胞毒性实验证明GO-AuNP载体具备良好的生物相容性,体内抗肿瘤实验结果表明,荷瘤小鼠在化疗光热协同作用可以很好地抑制肿瘤生长。结果表明,GO-AuNP纳米药物载体具有光热转换能力优异、生物相容性优良的优点,其pH/近红外光谱(NIR)双重药物控释性能使药物载体在化疗-光热协同治疗肿瘤方面具有潜在的应用价值。

石墨烯负载银基纳米颗粒复合材料的制备与性能分析

本研究旨在开发一种新型石墨烯负载银基纳米颗粒(AgNPs/rGO)复合材料,并分析其制备过程和材料性能。通过采用化学还原法,将银离子还原形成银纳米颗粒,并负载在还原氧化石墨烯(rGO)表面,制备出一种具有优良导电性和抗菌性的复合材料。通过X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)以及拉曼光谱(Raman spectroscopy)对复合材料的结构和形态进行了详细分析。通过对AgNPs/rGO复合材料的物理和化学特性进行评估,我们研究其在催化剂、传感器和生物医用材料等领域的应用潜力。研究结果表明,该复合材料展示出良好的稳定性、高导电性和显著的抗菌效果,特别是对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌表现出高效的抗菌活性。这些性能的提高归因于石墨烯和银纳米颗粒之间的协同效应。AgNPs/rGO复合材料的制备为开发多功能纳米复合材料提供了新的思路,并为其在电子、生物医学和环境科学等多个领域的应用奠定了基础。

碳纳米管、多层石墨烯及其混合物橡胶复合材料的比较研究

新一代橡胶复合材料需要不断满足高机电性能、最佳刚性、高屈挠性和高耐久性的要求.为了满足这些需求,常常使用碳同素异形体纳米填料,如一维(1GD)碳纳米管(CNT)、2GD石墨烯(GE)、3GD几层石墨烯(FLG)或3GD多层石墨烯(MLG).其中,CNT、GE或MLG常在橡胶复合材料工业中用作纳米填料.CNT和MLG具有高表面积(>250m2/g),有助于为纳米填料与橡胶基体中聚合物链相互作用提供高界面面积.在橡胶复合材料中使用CNT和MLG的另一个关键目标是其高的力学性能和电性能能够改善整体性能.此外,聚合物G填料的相容性对填料在橡胶基体中的分散有重要影响,影响着橡胶复合材料的性能.

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。

TEOS-GO掺杂的银基离子聚合物金属复合材料的制备及其致动性能

离子聚合物金属复合材料(IPMC)是一种新型的电驱动软材料,具有质量轻、驱动电压低的优点,但也存在输出力较小、驱动时间短的缺点,限制了其应用前景。提出了一种在基膜内掺杂硅酸乙酯-氧化石墨烯(TEOS-GO)以提高保水性和驱动能力的银基IPMC,通过对纯Nafion IPMC与TEOS-GO/Nafion IPMC致动器的含水量、尖端位移、输出力和稳定性等参数的测试,证实优化后IPMC的驱动性能有明显的提升。实验结果表明,掺杂质量分数1.5%TEOS-GO的IPMC在3 V直流电压下,尖端位移达到16.579 mm,相当于纯Nafion IPMC的3.37倍;输出力最高达到0.439 gf(1 gf=9.8 mN),是纯Nafion IPMC的5倍。这种改进方式弥补了IPMC用于致动器的缺点,为今后的发展开拓了前景。

无烟煤的微波辐照-固相力化学石墨烯化及与天然橡胶的纳米复合

将无烟煤与路易斯酸催化剂CuCl_(2)混合均匀后置于微波场-固相剪切力场交替作用下进行固相反应,微波场使煤分子内温度达到煤基石墨烯化的反应温度,路易斯酸催化剂在高温环境下使煤分子进行烷基脱除反应,固相力化学反应器提供强大的剪切力场重复粉碎剥离,实现了太西无烟煤的直接石墨烯化,进而在固相剪切碾磨中实现了煤基石墨烯与天然橡胶(NR)的纳米级复合,成功制备出抗静电煤基石墨烯/天然橡胶纳米复合材料。通过工业分析、元素分析、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射、拉曼光谱和原子力显微镜等手段分阶段表征了所制备纳米复合材料的结构与性能。结果表明,在氯化铜催化-固相剪切碾磨-微波辐照的共同作用下,可以实现太西无烟煤的粉碎、剥离、脱氧、脱烃、脱氢、芳香稠环,进而向石墨烯化方向发展,最终得到了3.5 nm厚度2D形貌的“煤基石墨烯(CB-GE)”;CB-GE可以实现对天然橡胶的增强和导静电功能化,当CB-GE质量分数为20%时,CB-GE/NR纳米复合材料的拉伸强度、断裂伸长率和电导率分别达到22.36 MPa、278.8%和9.8×10^(-4)S/cm,与天然橡胶材料相比分别提高314.1%、40.52%和9个数量级,当CB-GE质量分数为4%时即可达到抗静电的要求。这表明所制备的CB-GE可以实现对天然橡胶的增强和导静电功能化。氯化铜催化-固相剪切力场-微波场综合作用技术进行无烟煤的石墨烯化过程几乎无“三废”产生,可提升制备煤基石墨烯复合材料的经济性。同时固相力化学复合技术可实现纳米级石墨烯化无烟煤在不同聚合物基体材料中的纳米分散和直接复合,可以得到定向煤基石墨烯/聚合物纳米复合材料。

石墨烯-羧基化碳纳米管水泥基复合材料的高温力学性能研究

测试了不同质量比的石墨烯-羧基化碳纳米管(G-CNT)水泥基复合材料在25、200、400、600℃下的质量损失、抗压强度和抗折强度。结果表明:400℃以内,添加G-CNT复合材料后水泥基复合材料的残余力学性能显著提高,对质量损失的影响较小,水泥基复合材料的耐高温性能提高;400℃时,掺入0.10%CNT和0.05%G的水泥基复合材料的抗压强度仅下降了21.43%;400~600℃时,结合XRD和SEM结果可知,水泥基复合材料的微观结构严重破坏,力学性能显著下降;G5C10组为最佳配比,25~400℃时,在最佳配比下,G、CNT复掺后可以延缓或抑制因为高温爆裂引起的微孔隙和裂缝的扩散,形成致密化结构,进而提高水泥基复合材料的耐高温性能。