还原氧化石墨烯/四氧化三铁纳米复合物的应用研究进展

还原氧化石墨烯/四氧化三铁(RGO/Fe_3O_4)纳米复合物是一种新型的磁性纳米材料,集Fe_3O_4和RGO的优点于一体,具备高比表面积、高稳定性、超顺磁性等优越的机械、电、热、光学特性,充分展现其在理论研究以及实际应用方面的价值和潜力。本文对近几年RGO/Fe_3O_4磁性纳米复合物材料在磁性固相萃取、锂电子电池、传感器材料、电磁波吸收、催化剂、酶的固定化、药物传输以及磁控开关方面的应用研究进展进行了综述,重点综述了RGO/Fe_3O_4磁性纳米复合材料在磁性固相萃取方面的应用研究,分析对象包括染料、金属离子、农兽药、增塑剂、抗生素以及生物大分子,展现出其在分离富集领域的巨大应用潜力。最后,提出RGO/Fe_3O_4纳米复合材料在研究中存在的问题,并对该材料的研究发展方向进行了展望。

水热体系中四氧化三铁与氧化石墨烯复合纳米颗粒的合成

在200℃自气压水热条件下制备了四氧化三铁与氧化石墨烯复合纳米颗粒。使用透射电子显微镜(TEM)、X射线粉末衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等一系列仪器进行表征,结果表明四氧化三铁与氧化石墨烯复合纳米颗粒由粒径大约20 nm的四氧化三铁纳米颗粒与氧化石墨烯复合而成,数据分析表明氧化石墨烯对于四氧化三铁纳米颗粒的形成和进一步演化起到了一定的作用。

石墨烯/空心四氧化三铁/聚苯胺纳米复合材料的制备与表征

以天然石墨粉为原料,浓硫酸、高锰酸钾为氧化剂,采用改进的Hummerε法制备了氧化石墨烯(GO)。采用溶剂热法、原位聚合法,通过空心Fe_3O_4(H-Fe_3O_4)在GO片层上的原位生长和聚苯胺(PNAI)在石墨烯/H-Fe_3O_4复合材料表面的原位聚合,成功制备了石墨烯/H-Fe_3O_4/PNAI纳米复合材料。采用傅里叶变换红外光谱仪、X射线衍射仪、扫描电子显微镜等表征了复合材料的结构。结果表明:H-Fe_3O_4被成功负载在石墨烯表面,且复合材料中未出现GO在衍射角为10.24°的衍射峰,表明GO在溶剂热反应中,在乙二醇的作用下被成功还原成石墨烯。

聚乙烯基四唑/氧化石墨烯基纳米复合物构筑纳米复合自修复水凝胶

通过电子转移生成催化剂的原子转移自由基聚合(AGET-ATRP)技术,在氧化石墨烯(GO)表面引入可控性聚丙烯腈(PAN)聚合物,通过高效点击反应将腈基修饰成功能性四唑结构,设计聚乙烯基四唑(PVT)/氧化石墨烯基纳米复合物(PVT-g-GO)。将其引入水凝胶中,基于金属—络合作用,合成具有较强自修复性能的PAA/PVT-g-GO纳米复合自修复水凝胶。水凝胶的自修复率为96.40%,拉伸强度达3.71 MPa,在柔性传感器等领域具有潜在的运用前景。

有序介孔三氧化二铟/还原氧化石墨烯纳米复合材料的制备及可见光催化性能

以有序介孔三氧化二铟(m-In2O3)和还原氧化石墨烯(RGO)为原料,采用紫外光照射法合成了介孔三氧化二铟/还原氧化石墨烯(m-In2O3-RGO)复合光催化剂.利用N2吸附-脱附、X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、漫反射吸收光谱(DRS)和光电流测试等手段对样品进行表征.在可见光照射下,以对氯苯酚(4-CP)为目标污染物,考察了m-In2O3-RGO光催化剂的催化性能.结果表明,m-In2O3-RGO光催化剂具有完整的晶型和规则的孔道结构,有利于光生电子和空穴的分离.同时,作为固态电子受体与传输体的RGO促进了光生电子-空穴对的传输和分离,有效提高了可见光催化性能.掺杂2%(质量分数)RGO的复合光催化剂性能最佳,4 h可将4-CP降解96%以上,催化剂经多次循环使用后,其光催化活性基本保持不变.

基于还原型石墨烯/四氧化三铁磁固相萃取检测食品中的亮蓝和苋菜红

采用紫外-可见分光光度法,以还原型石墨烯/四氧化三铁磁性材料作为磁固相萃取食品中合成色素的吸附剂,建立了一种测定饮料、酒、糖果和果冻中的亮蓝和苋菜红的分析方法.在优化条件下,亮蓝和苋菜红的含量与吸光度值呈良好的线性关系,相关系数分别为0.9994和0.9998,线性范围分别为0.6~60μg/L和3~250μg/L,检出限分别为0.012μg/L和0.05μg/L,样品的加标回收率为92.19%~98.30%.结果表明,该方法可以成功地应用于食品样品中的亮蓝和苋菜红的测定.

还原氧化石墨烯/碳纳米管/Co_3O_4三元复合材料的制备与电化学性能

将低温水热反应和低温热处理相结合,制备了含还原氧化石墨烯(RGO)、碳纳米管(CNTs)和Co3O4的三元纳米复合材料RGO-CNTs-Co3O4;利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜分析了合成产物的相组成和微观结构,分析了其形成过程;并利用电化学测试装置测定了其作为锂离子电池负极材料的电化学性能.结果表明,在合成反应过程中,氧化石墨烯被还原剂肼还原为石墨烯,同时在石墨烯和CNTs表面生成氢氧化钴;再经低温热处理得到RGO-CNTs-Co3O4三元复合材料.Co3O4纳米颗粒均匀分散在由RGO片层和CNTs组成的三维网络结构中;这种三维网络结构既有利于电子和离子的传输,又能够有效抑制Co3O4在脱嵌锂过程中因体积变化引起的结构破坏.总体而言,合成的新型三元复合材料具有高的比容量以及良好的循环性能与倍率性能.

石墨烯空心四氧化三铁聚苯胺纳米复合材料及其制备

本发明公开了一种石墨烯/空心四氧化三铁/聚苯胺纳米复合材料及其制备方法。该方法以天然石墨粉为原料,浓硫酸、高锰酸钾为氧化剂,采用改进的Hummers法制备出了氧化石墨烯。以过硫酸铵为引发剂,通过原位聚合得到石墨烯/空心四氧化三铁/聚苯胺纳米复合材料。本发明采用简便的水热法和原位聚合法,可以制备出吸波性能优异的石墨烯/空心四氧化三铁/聚苯胺纳米复合材料。

还原石墨烯/四氧化三铁制备及电化学研究

采用共混法及水热法还原制备还原石墨烯/四氧化三铁(RGO/Fe_(3)O_(4))复合材料,利用扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶红外光谱(FTIR)仪和X射线衍射(XRD)仪对复合材料的微观形貌和内部结构进行表征分析。结果表明,RGO/Fe_(3)O_(4)复合材料中Fe_(3)O_(4)粒子均匀分布在RGO片层之中。以RGO/Fe_(3)O_(4)复合材料为电极材料,电化学性能测试结果表明,由于RGO与Fe_(3)O_(4)两组分之间存在协同效应,RGO/Fe_(3)O_(4)复合材料的电化学性能明显高于单独石墨烯和四氧化三铁。

Nb_2O_5纳米棒/还原氧化石墨烯复合材料的制备及其光催化制氢性能

以五氯化铌(Nb Cl5)和氧化石墨烯(GO)为原料,采用紫外光照射法合成了Nb2O5纳米棒(Nb NR)/还原氧化石墨烯(RGO)复合光催化剂(Nb NR-RGO).利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、拉曼光谱(Raman)、漫反射吸收光谱(DRS)和电化学等手段对样品的物理化学特性进行表征.结果表明:Nb NR具有较大的长径比和较好的晶型结构,且均匀分散于RGO表面,形成了良好的表面接触.在太阳光条件下,考察了Nb NR-RGO光催化剂的催化制氢性能,当RGO的掺入量达到4%时,Nb NR-RGO光催化剂性能最佳,光照6 h制氢量可达4 675μmol·g-1,是Nb NR的3.5倍.催化剂经5次循环使用后,其光催化活性基本保持不变.在光催化反应中,RGO作为固态电子受体与传输体,促进了光生电子的迁移;同时,Nb NR与RGO的有效结合,协同提高了Nb NR-RGO光催化性能.

水热法制备硫化镉-氧化石墨烯复合物及其电化学性能研究

采用Hummers法以鳞片状石墨粉为原料制备了还原氧化石墨烯,并用水热法使其与硫化镉复合,制得还原氧化石墨烯与纳米硫化镉的复合物.采用X-射线衍射、扫描电镜、能量弥散X射线谱、傅里叶变换红外光谱等多种现代测试方法对还原氧化石墨烯、还原氧化石墨烯与纳米硫化镉复合物的结构和形貌进行了表征,并使用电化学工作站测试其电化学性能.

部分还原氧化石墨烯-Fe_3O_4对水中Mn(Ⅱ)的快速去除

采用改进的Hummers法制备了氧化石墨烯(GO),继而用一步共沉淀法制备了部分还原氧化石墨烯-四氧化三铁复合物(PRGO-Fe_3O_4).采用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、X射线能量色散光谱(EDX)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、选区电子衍射(SAED)及傅里叶变换红外光谱(FTIR)等技术对其进行了分析表征;考察了p H值、接触时间、吸附材料用量、共存物质、GO的还原、循环使用次数等因素对Mn(Ⅱ)吸附行为的影响.结果表明,PRGO-Fe_3O_4中Fe_3O_4颗粒分布均匀,大小为15~20 nm,剩磁和矫顽力均很小.因Fe_3O_4颗粒的锚定作用,石墨烯片层很薄,使PRGO-Fe_3O_4对Mn(Ⅱ)表现出高效的吸附性能和良好的循环使用性能:当p H=7、PRGO-Fe_3O_4用量为500 mg/g时,对201.3211 mg/L的Mn(Ⅱ)溶液仅3 min即达吸附平衡,吸附率和吸附量分别为99.35%和404.49 mg/g,磁分离仅需10 s,经5次循环吸附后,容量保持率为首次的78%.机理与热力学研究结果表明,吸附为吸热、自发的单层化学吸附.

四氧化三铁/碳纳米管/石墨烯天然胶乳复合材料的制备及性能研究

以铁离子、碳纳米管、氧化石墨烯为原料,经过硫化铵或多巴胺还原、氨水增强的共沉淀法制备四氧化三铁/碳纳米管/石墨烯(Fe_(3)O_(4)/CNT/G)粉体,再将粉末添加到天然胶乳中用流延法制备成复合材料。通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、振动样品磁强计(VSM)、拉伸测试仪等表征方法研究了Fe_(3)O_(4)/CNT/G天然胶乳复合材料的结构和力学性能、导电、导磁性能。结果表明:硫化铵工艺制备出来的粉末的导电性和导磁性都要优于多巴胺工艺制备出来的粉末(电导率为0.21S/mm;饱和磁化强度和矫顽力为14.01emu/g和4.11Oe)。当复合材料中Fe_(3)O_(4)/CNT/G粉末添加量为3%时,力学性能达到最佳,拉伸强度为9.8MPa。

磁性石墨烯纳米复合物在菊酯类农残检测中的应用研究

通过一步溶剂热法制备出了还原氧化石墨烯/四氧化三铁纳米复合物（Reduced graphene oxide/iron oxide,RGO/Fe3O4）,并将其用作磁固相萃取（magnetic solid-phase extraction,MSPE）的吸附剂,与气相色谱-质谱（GC-MS）联用检测复杂果蔬样品中的菊酯类农药,探讨了不同萃取因素对MSPE萃取效率的影响,确立了最优复合物用量、盐浓度、萃取时间、丙酮用量,并在最优条件下建立了果蔬中菊酯类农药残留的MSPE气相色谱-质谱检测方法。方法的线性相关系数在0.998-0.999之间,连续5次检测的RSD值在4.3%-8.9%之间,方法精密度高,检测限低至2.05μg/kg。对于不同添加水平的所有分析物,本方法测定的回收率在83.49%-117.38%之间。结果表明该磁性固相萃取吸附剂在农药的富集分离中有很好的应用前景。

石墨烯量子点磁性复合纳米粒子分散固相微萃取-毛细管电泳法测定肉桂酸及其衍生物

通过一步化学共沉淀法制备了石墨烯量子点(graphene quantum dots,GQDs)包覆的Fe3O4磁性纳米复合材料(Fe3O4-GQDs),并将其用于肉桂酸及其衍生物(肉桂酸、3,4-二甲氧基肉桂酸、4-甲氧基肉桂酸、阿魏酸、反-4-羟基肉桂酸)的固相微萃取,并与毛细管电泳联用建立了测定肉桂酸及其衍生物的新方法。实验考察了吸附溶液的pH值、吸附时间、吸附剂用量、脱附时间等因素对萃取效率的影响。实现了肉桂酸及其衍生物的快速高效富集和高灵敏度检测,加标回收率为86.2%~96.2%,相对标准偏差为1.8%~4.3%。结果表明,合成的Fe3O4-GQDs磁性纳米粒子可作为一种良好的吸附材料应用于特定样品的富集。

Fe/SiO2纳米复合物上合成气制低碳烯烃催化性能研究

分别采用一步合成法和常规共沉淀法制备了Fe/SiO2催化剂,通过N2物理吸附、X射线衍射、透射电镜、傅里叶变换红外光谱和程序升温还原等方法对催化剂进行了表征,并在固定床反应器中对其费托合成制低碳烯烃的催化性能进行了评价。结果表明,与共沉淀铁基催化剂不同,采用一步合成法制备的纳米复合物主要由Fe3O4相构成,形貌呈规则球形,平均粒径为30 nm,尺寸分布窄,更容易还原。一步合成法制得的Fe/SiO2催化剂对费托合成反应具有较高的活性和低碳烯烃选择性、较低的甲烷选择性和良好的稳定性。

Sr掺杂镧锰氧化物/石墨烯对电极的催化性能研究

以商用TiO_2薄膜为光阳极,以溶胶-凝胶法合成的Sr掺杂镧锰氧化物La0.67Sr0.33Mn O3(LSMO)纳米颗粒为对电极,为电解液,组装染料敏化太阳能电池(DSSC)。通过电化学阻抗谱(EIS)、塔菲尔极化曲线(Tafel曲线)、循环伏安曲线(CV曲线)、伏安特性曲线(J-V曲线)对制备的对电极进行光电性能分析。为了进一步提高LSMO纳米颗粒对电极的能量转化效率,在LSMO纳米颗粒中加入还原氧化石墨烯(RGO),通过简单的物理混合法制备了LSMO/RGO纳米复合材料。这种复合材料在还原I-3方面表现出更优异的电催化性能。与Pt对电极(6.942%)相比,其能量转化效率(PCE)达到了6.567%。

水热法制备Fe_3O_4/rGO纳米复合物作为锂离子电池阳极材料

以氢氧化铁为四氧化三铁的前驱体,氧化石墨烯(GO)为还原石墨烯(r/GO)的前驱体,以水合肼和二水合柠檬酸三钠为混合还原剂,采用水热法制备了还原石墨烯负载四氧化三铁纳米颗粒(Fe_3O_4/rGO)的复合材料。通过透射电子显微镜(TEM)、X-射线衍射(XRD)和热重分析(TGA)对产物的形貌、结构和组成进行了表征。以锂片为对电极进行了扣式电池的组装,通过恒电流充放电和循环伏安法对其电化学性能进行了测试。材料具有均一的形貌,r/GO具有较高的还原程度且可以在充放电过程中缓冲Fe_3O_4纳米颗粒的体积变化,使得Fe_3O_4/rGO纳米复合物具有较好的电化学性能。

基于纳米四氧化三铁/壳聚糖/石墨烯纳米复合膜修饰的乙酰胆碱酯酶生物传感器检测毒死蜱农药

研究了一种采用纳米四氧化三铁(Fe3O4)、壳聚糖(Chit)和石墨烯纳米材料(GR)复合膜修饰的乙酰胆碱酯酶(ACh E)生物传感器(NF-ACh E/Chit-Fe3O4/GR/GCE)用于毒死蜱农药的检测。该修饰电极的纳米复合膜结合了纳米四氧化三铁独特的吸附和生物相容性、壳聚糖优异的粘合性能以及石墨烯纳米材料大的比表面积和高的电子传递性能的优点,为乙酰胆碱酯酶提供一个良好的结合界面。通过循环伏安法、交流阻抗谱和方波伏安法研究发现新型修饰电极的电化学性能得到较大提高。在最优检测条件下,方波伏安法测定发现农药的抑制率与毒死蜱浓度在0.05μg/L^4.5μg/L范围内呈现良好的线性关系,线性相关系数0.997,最低检出限为0.02μg/L(S/N=3)。将该新型生物传感器用于检测蔬菜样品中毒死蜱的含量,表现出良好的稳定性和优异的检测精度。

一种磁取向的石墨烯导热硅橡胶复合材料的制备方法

申请公布号CN109943075A介绍了一种磁取向的石墨烯导热硅橡胶复合材料的制备方向,属于导热高分子复合材料领域.该复合材料由磁取向的石墨烯和液体硅橡胶组成.首先采用化学共沉淀法制备的磁性四氧化三铁纳米粒子通过静电作用吸附到石墨烯表面,然后将磁功能化的石墨烯填料均匀分散到液体硅橡胶中.通过磁取向处理、加热固化,制备得到磁取向的石墨烯导热硅橡胶复合材料.