β-环糊精/还原氧化石墨烯复合电极的制备及其在氟虫腈电化学传感中的应用

先通过循环伏安法(CV)将氧化石墨烯(GO)电还原沉积在玻碳电极(GCE)上,然后通过CV将β-环糊精聚合在电还原氧化石墨烯(ErGO)之上而得到β-环糊精/还原氧化石墨烯复合电极(β-CD/ErGO/GCE),用作氟虫腈(FIP)电化学传感器。采用扫描电镜(SEM)、CV、电化学阻抗谱(EIS)和差分脉冲伏安法(DPV)对复合电极的表面形貌和电化学性能进行表征和测试。结果表明,该复合电极的修饰层厚度可控,不易脱落,稳定性好。FIP与β-CD形成超分子包合物,能有效识别FIP,传感器选择性好。FIP在0.01~20μmol/L范围内与电极响应有良好的线性关系,检出限为0.0073μmol/L,灵敏度高。该传感器在低温保存30 d后的响应电流仅下降17.5%,稳定性好,在实际水样检测中的加标回收率为96%~104%。

铝二次电池用RGO-S电极材料制备与性能研究

以氧化石墨烯与硫代硫酸钠为原料,通过一步水热法,制备还原氧化石墨烯-硫(RGO-S)电极,通过XRD、XPS、SEM、TEM、恒流充放电测试等手段对电极进行分析。结果如下:在RGO-S中硫元素主要为单质,单质硫与还原氧化石墨烯之间主要是以物理吸附的方式结合,主要以S2p3形态存在,小部分以S2p1形态存在。硫元素含量越高,初次充放电容量越高,循环性能越差。硫碳质量比为3:7的RGO-S复合材料具有最优性能,经过120次的充放电循环后放电容量回复到92%左右,在高倍率电流密度下放电容量保持在58.83mAh/g。

水热法制备还原氧化石墨烯-硫复合材料的性能

以湿法制备的硫溶胶和氧化石墨烯为前驱体,采用水热法还原不同酸碱体系的氧化石墨烯,制备石墨烯-硫复合材料。通过XRD和场发射扫描电子显微镜（FESEM）等对产物进行分析。石墨烯以薄膜状包覆在硫颗粒表面。恒流充放电、交流阻抗和循环伏安测试结果表明：180℃、酸性条件下水热12 h制备的复合材料电化学性能较好,以0.2 m A/cm2的电流密度在1.5-3.0 V充放电,首次放电比容量为803.72 m Ah/g,循环20次衰减至592.40 m Ah/g,容量保持率为73.71%。

太西无烟煤分解石墨氧化-还原法制备石墨烯的方法研究

以太西无烟煤基分解石墨和市售石墨为原料,采用改进Hummers法合成氧化石墨烯,再用水合肼将其还原为石墨烯。利用FT-IR、Raman、XRD、SEM和TEM对两种原料及其产物石墨烯进行表征发现,以分解石墨产品或市售石墨为原料,都能剥离出层数较少(<10层)的石墨烯片层结构。分解石墨比市售石墨具有更好的纯度和更少的缺陷,更利于剥离得到纯度更高、结构更完整的石墨烯结构。

硫掺杂石墨烯作为MFC阴极性能和生物毒性检测

采用水热法制备了硫掺杂还原氧化石墨烯(S-rGO),表征发现S原子的掺杂会导致结构缺陷的形成,这些结构缺陷会增加活性位点。通过电化学测试,S-rGO的氧还原反应(ORR)性能优于rGO,其极限电流密度为4.08mA/cm^(2),高出rGO(3.48mA/cm^(2))17.3%,这表明S原子的掺杂能够有效提高rGO的ORR活性。将S-rGO与活性炭(AC)、炭黑(CB)以0.1∶0.25∶1的质量比混合作为微生物燃料电池阴极催化剂。结果表明,S-rGO催化的微生物燃料电池反应器每个周期可持续27h,输出电压为0.33V,而rGO催化的反应器每个周期可持续24h,输出电压为0.30V;CB催化的反应器每个周期可持续23h,输出电压为0.26V。以苯扎氯铵(BAC)为生物毒性物质,探讨了S-rGO修饰的微生物燃料电池作为毒性传感器的相关性能,根据电压与BAC浓度的线性拟合结果,发现S-rGO具有更高的毒性检测灵敏度和稳定性(相关系数为0.996),而传统的Pt/C阴极催化剂的相关系数为0.932,表明S-rGO在毒性检测领域具有巨大的应用潜力。

铜纤维毡的模板-热还原法制备及二氧化碳电还原性能

为了研究人工碳纳米材料模板对铜纤维毡制备及结构的影响,应用模板-热还原法,以3种碳材料为模板,通过优化前驱体中CuCl_(2)·2H_(2)O与模板的质量比尝试制备铜纤维毡。使用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和能量色散谱仪分析了试样的结构和化学组成。结果表明,石墨烯可发挥模板作用,得到橙红色厘米级铜纤维毡,铜纤维毡中铜纤维的直径约5μm,且铜纤维表面分布亚微米级台阶。将铜纤维毡制成自支撑电极,应用在线气相色谱仪和核磁共振波谱仪评价了铜纤维毡的CO_(2)电化学还原性能。相对于泡沫铜,铜纤维毡作为CO_(2)电还原反应的催化剂,展现了对甲酸生成较高的选择性。

电化学还原氧化石墨烯/纳米金-壳聚糖复合膜修饰玻碳电极对尿酸的灵敏测定

将氧化石墨烯（GO）在玻碳电极（GCE）表面进行直接电化学还原，再组装上纳米金-壳聚糖（AuNP-CS）聚阳离子，形成了电化学还原氧化石墨烯/纳米金-壳聚糖（ERGO/AuNP-CS）复合膜修饰的玻碳电极。采用扫描电子显微镜（SEM）表征了不同修饰膜表面的形貌，探讨了其对尿酸（UA）分子的差分脉冲伏安（DPV）行为，发现ERGO/AuNP-CS复合膜对UA分子表现出显著的电催化氧化活性。在0.10mol/L磷酸盐缓冲溶液（pH=6.5）中，扫速为100mV/s时，此复合膜修饰电极的DPV响应与UA的浓度在0.05-110μmol/L范围内呈性关系，检测限为12.4nmol/L（S/N=3）。此修饰电极具有良好的选择性、重现性和稳定性，可应用于人体血清和尿液样品中UA的测定，回收率达到93.8%-104.1%。结果与分光光度法和尿酸酶试剂盒法相符。

微波法制备还原氧化石墨烯及其在锂硫电池中的应用

采用改进的Hummers法制备了氧化石墨(GO),对GO进行碳酸浸渍后,通过微波固相法剥离其为少层的还原氧化石墨烯(MRGO)。并采用低温原位化学沉积法制备微波还原氧化石墨烯/纳米硫(MRGO/NS)锂硫电池正极复合材料。通过FT-IR、XRD、SEM、TEM、BET对所制备的MRGO和MRGO/NS的微观结构、形貌等进行表征,采用恒流充放电测试和交流阻抗测试对复合材料的电化学性能进行研究。结果表明,通过微波固相法剥离碳酸浸渍后的GO所制备的MRGO为少层的折扇状还原氧化石墨烯,可为锂硫电池的硫和多硫化物提供足够的容纳空间,从而缓解穿梭效应,提高了电极材料的循环性能和倍率性能。

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.

氧化-还原法制备石墨烯

石墨烯是2004年发现的二维新型碳材料,具有独特的物理性质和广阔的研究前景。作为石墨烯研究的基础,石墨烯的制备一直备受关注,研究进展迅速。简要分析制备石墨烯的四种主要方法（机械剥离、晶体外延生长、氧化还原、化学气相沉积）的原理和特点。重点从还原剂的选择、还原特点及还原效果评述氧化还原法制备石墨烯的研究进展,并对未来氧化-还原法制备石墨烯可能的发展方向进行展望。

热还原温度对氧化石墨烯电阻-温度特性的影响

Hummers法制备的氧化石墨在水中超声分散获得氧化石墨烯,再在不同温度下焙烧进行热还原获得不同还原程度的氧化石墨烯。以Ag-Pd叉指电极衬底为基底,采用沉淀镀膜法制备阻温元件。利用热重和差热分析(TG-DTA)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、拉曼光谱(Raman)和紫外可见光谱(UV-vis)对氧化石墨烯的热稳定性、官能团、结构缺陷和能带结构等结构属性进行表征。结果表明:随着还原温度由100℃提高到450℃,氧化石墨烯含氧官能团逐渐脱失减少,缺陷增多;禁带宽度减小,由3.04 eV减小到2.4 eV;导电性增强,电阻由696.3 kΩ降至8Ω,表现出负电阻-温度特性。阻温元件样品的电阻随着测试温度的升高而降低,表现出明显的半导体行为,并且电导率与温度关系符合阿伦尼乌斯定理。

铌酸锰-还原氧化石墨烯复合光催化剂的构建以及可见光下降解亚甲基蓝（英文）

通过水热法和光还原方法成功地制备了铌酸锰-还原氧化石墨烯复合光催化剂。这种复合光催化剂可以明显地提高光催化降解亚甲基蓝的光催化活性,降解效率在60 min内达到了78.2%,是单体铌酸锰降解效率的2倍。通过活性物质捕获实验的研究,增强的光催化性能可以归因于还原氧化石墨烯加速了光生电子-空穴的分离效率,进而解决了低光催化活性的问题。

三维还原氧化石墨烯/β-环糊精复合物的合成及其电化学检测水中左氧氟沙星

成功构筑了β-环糊精修饰的三维还原氧化石墨烯复合材料(3D-rGO/β-CD),并对该复合材料进行扫描电子显微镜、傅里叶红外光谱、热重分析和拉曼光谱分析等一系列的表征,分析了其形貌和结构的特征。进一步将其修饰到玻碳电极(GCE)表面,构建了一种新型电化学传感器(3D-rGO/β-CD/GCE)。利用3D-rGO/β-CD/GCE电化学传感器,通过微分脉冲伏安法(DPV)对左氧氟沙星(LEV)进行了检测。其中,具有多孔结构的三维还原氧化石墨烯具有优异的导电性能、比表面积大、化学稳定性好等优良的性质,而修饰的β-环糊精能在其环形腔内与客体分子结合形成超分子包合物,进而可以对LEV进行有效识别。研究结果显示,在最优实验条件下,3D-rGO/β-CD/GCE对左氧氟沙星的检测具有较宽的线性范围(1~150μmol/L),且检测限可达0.33μmol/L,同时该修饰电极还表现出良好的选择性和稳定性。此外,成功将其应用于实际水样中LEV的检测,表明该传感器具有一定的应用潜力。

还原氧化石墨烯/聚3,4-二氧乙烯噻吩∶聚苯乙烯磺酸柔性透明导电薄膜的制备及表征

采用HI整体还原法将原位聚合法制备出的氧化石墨烯/聚3,4-二氧乙烯噻吩∶聚苯乙烯磺酸(GO/PEDOT∶PSS)复合薄膜还原成还原氧化石墨烯/PEDOT∶PSS(RGO/PEDOT∶PSS)复合薄膜。通过X射线衍射、拉曼光谱、扫描电镜、四探针测试仪和紫外分光光度仪等手段对所制备材料的性能进行了表征。结果表明:当RGO掺杂量为15%(质量分数)时,RGO/PEDOT∶PSS复合薄膜综合性能最优,其方块电阻为0.25kΩ/□,透光率达到85.2%(λ=550nm),同时具有优良的导电性和柔性。

高还原氧化石墨烯隔膜应用于锂硫电池的研究

锂硫电池作为高能量密度的二次电池存在硫的低导电性和多硫化物的穿梭效应等问题。通过制备高还原度的氧化石墨烯隔膜,并将其应用于锂硫电池。利用石墨烯片层形成的空间位阻和小介孔结构,可阻挡多硫化物的迁移以及其高导电性可减弱电池极化。在0.2 C下,采用高还原氧化石墨烯隔膜的锂硫电池初始比容量达到了1143.2 m Ah/g,经过100次循环后容量保持率为74.25%。此外,在2 C下仍有626.1 m Ah/g的比容量。表明高还原氧化石墨烯隔膜可以有效提升锂硫电池的电化学性能,体现出卓越的长循环稳定性和杰出的倍率性能。

基于还原氧化石墨烯-钯复合材料的双酚A分子印迹电化学传感器的研究

采用分子印迹技术,以还原氧化石墨烯-钯复合材料(rGO@Pd)修饰电极为工作电极,双酚A为模板分子,吡咯为聚合单体,成功制备出双酚A分子印迹电化学传感器。采用循环伏安法(CV)、差分脉冲伏安法(DPV)和电化学交流阻抗法(EIS)等,考察了该传感器的电化学性能。利用扫描电子显微镜(SEM)、傅立叶红外光谱(FT-IR)等技术对传感器表面进行结构分析。在最佳实验条件下,该电极的峰电流与双酚A在1.0~10.0 nmol/L浓度范围内呈良好线性关系,相关系数(r)为0.997 7,检出限(S/N=3)为0.1 nmol/L。该电极表现出良好的灵敏度、选择性、重现性和稳定性,已成功应用于自来水中双酚A含量的测定,加标回收率为92.1%~108.0%。

聚苯胺-还原氧化石墨烯复合材料的比电容及超级电容性能（英文）

通过同步还原聚苯胺(PANI)-氧化石墨烯(GO)复合物制备得到了聚苯胺-还原氧化石墨烯(PANI-rGO)。由于复合材料中PANI提供了氧化还原反应的电荷,使得PANI-rGO复合材料具有较大的比电容。通过扫描电子显微镜(SEM),紫外-可见光谱和热重量分析法(TGA)对复合物进行了结构和形态的分析。复合材料的形态呈薄片状,聚苯胺是均匀地包裹在氧化石墨烯上的。当电流密度为20 A·g^(-1)时,PANI-rGO复合材料的比电容可高达1069 F·g^(-1)(1.71 F·cm^(-2)),是PANI-GO复合材料的五倍,这是因为复合材料中还原氧化化石墨烯的大比表面和高电导性所引起的。

银-铜/还原氧化石墨烯修饰的玻碳电极测定当归中的阿魏酸

目的探讨阿魏酸在银-铜双金属/还原氧化石墨烯复合材料修饰的玻碳电极上的电化学行为。方法通过置换反应合成银-铜双金属纳米颗粒,以还原氧化石墨烯为载体负载银-铜双金属纳米颗粒并修饰在玻碳电极上,应用差分脉冲伏安法研究当归中阿魏酸的电化学行为。结果阿魏酸在pH 5.96的B-R缓冲溶液中,在银-铜双金属/还原氧化石墨烯修饰的玻碳电极上于0.30 V时产生1个稳定的还原峰,峰电流与阿魏酸浓度在0.103～8.24μmol/L范围内呈良好的线性关系,检测限为0.033μmol/L(S/N=3)。结论阿魏酸在银-铜双金属/还原氧化石墨烯复合材料修饰的玻碳电极上有较好的电化学行为,响应快,灵敏度高,峰形好,可用于测定当归中的阿魏酸。

碳纳米管/氧化石墨烯/硫复合正极材料的制备及其电化学性能

以碳纳米管和氧化石墨烯(CNTs/GO)为主体材料,通过化学还原法制备了CNTs/GO负载硫的复合正极材料CNTs/GO/S.扫描电子显微镜(SEM)及透射电子显微镜(TEM)测试表明,CNTs均匀插层在GO片间,从而形成三维多孔结构,有利于电解液的浸润;活性物质硫均匀地负载在CNTs/GO表面.电化学测试表明,CNTs/GO/S复合材料具有高的比容量和良好的循环稳定性:在1C倍率电流密度下,复合材料首次放电比容量高达904mAh·g-1,经过50圈循环之后,复合材料的比容量仍保持在578mAh·g-1.

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.