rGO/CdS@HAP复合微球的光催化活性增强机理

为提升CdS基复合材料的光催化活性和稳定性,运用水热法在CdS@HAP(羟基磷灰石)微球表面包覆rGO(还原氧化石墨烯)并制备rGO/CdS@HAP光催化材料,利用XRD(X射线衍射)、SEM(扫描电子显微镜)、UV-vis(紫外-可见吸收光谱)等手段分析材料的晶体结构和理化性质,结合MB(亚甲基蓝)的光催化降解实验探讨rGO/CdS@HAP的光催化活性增强机理。结果表明:rGO/CdS@HAP具有中空微球结构,直径4—5μm,rGO以薄纱状均匀包裹在CdS@HAP表面;rGO/CdS@HAP具有优异的可见光吸收能力,在可见光辐射120 min后对MB的去除率高达94%,在光催化循环实验中表现出优异的光催化活性和稳定性。机理分析证实,由CdS和HAP构建的Ⅰ型异质结带隙较窄,有助于提升复合材料对可见光的吸收和利用,rGO在CdS@HAP表面的包覆提升载流子分离效率的同时为光生空穴提供高速的传输路径,有效抑制CdS的光腐蚀,从而实现rGO/CdS@HAP光催化活性和稳定性的显著增强。

NiFe_(2)O_(4)/rGO电极材料的制备及电催化HMF氧化性能研究

利用五羟甲基糠醛(HMF)电合成的2,5-呋喃二甲酸(FDCA)具有与对苯二甲酸相似的结构和性质,为开发可降解性塑料、减少白色污染提供可能。利用CO_(2)激光成功合成了NiFe_(2)O_(4)/rGO电极材料,其微观形貌呈纳米颗粒镶嵌的氧化石墨烯结构。原位拉曼光谱表明,与Fe_(5)O_(12)/rGO电极材料相比,在HMF电催化氧化过程中NiFe_(2)O_(4)/rGO表面重构为NiOOH和FeOOH物种,证实了Ni的加入使材料更易发生表面重构。表面重构的NiFe_(2)O_(4)/rGO电极材料在100 mA·cm^(-2)时过电位降低至26 mV,且较制氧反应(OER)过电位降低约182 mV。表面重构后的电极材料拥有更大的比表面积,促进了反应物与电极材料的接触。反应物的转化率、目标产物的选择性及法拉第效率分别为99.8%、99.3%和87.6%。本研究为元素加入促进催化材料表面重构进而提高HMF的电催化氧化活性提供了有效途径。

原位生长FeCo/rGo纳米复合材料的电磁波吸收性能研究

利用化学开发高性能吸波材料是解决电磁污染问题和实现军事装备雷达隐身的有效手段。基于化学原位生长策略,以金属离子Fe^(2+)和Co^(2+)为原料,采用一步水热法制备FeCo/rGo复合材料,并对其形貌、结构以及吸波性能进行测试和分析。结果表明,当FeCo和氧化石墨烯的复合比为1∶0.5在厚度1.9 mm时有效吸收带宽达到5.5 GHz,其最小反射损耗达到-54.14 dB。复合比为1∶1时则实现了1.3 mm,4.5 GHz有效吸收带宽的吸波性能,这表明FeCo/rGo磁性材料有望成为一种极具应用价值的电磁吸波材料。

纳米CdS/rGO的表征与光催化性能研究

通过一步溶剂热法合成了一种可见光响应型光催化剂(CdS/rGO),该光催化剂由分散在还原氧化石墨烯(rGO)上的纳米CdS组成。用XRD、SEM、TEM、XPS、FT-IR等方式对其进行了表征。以亚甲基蓝(MB)为污染物,研究了复合材料的光催化性能。结果表明,CdS/rGO具有更高的光催化活性。经过重复循环实验,证明CdS/rGO复合物的可重复使用性较好。最后,根据反应活性自由基的测试,提出了一种可能的光降解机理。

磁性CoFe/Ni_(4)Zn/FeO/rGO复合材料的制备及电磁波吸收性能

创新的微观结构设计和合适的多组分策略对于具有强吸收和宽有效吸收带宽(EAB)的先进电磁吸波材料(EAM)仍然具有挑战性。采用简单的水热还原与高温煅烧制备了磁性CoFe/Ni_(4)Zn/FeO/还原氧化石墨烯(rGO)(MR)复合吸波材料,MR复合材料具有丰富的异质界面与多孔结构,通过引入磁性颗粒调节电磁参数、提高阻抗匹配和衰减能力,在12.88GHz时最小反射损耗可以达到-46.15dB,有效吸收带宽高达约6.1GHz(10.64~16.72GHz)。MR复合材料优异的电磁吸波性能归因于三维多孔结构的多重反射、散射和弛豫过程以及界面基质的强界面极化。磁/介电性的多组分复合材料MR具备多种损耗机制,其协同作用能够进一步增强材料的吸波性能。

基于花状MoS_(2)/RGO自清洁吸波纺织品的制备

采用水热反应制备花状硫化钼/还原氧化石墨烯复合材料(MoS_(2)/RGO),并将MoS_(2)/RGO复合材料与聚二甲基硅氧烷(PDMS)协同整理到聚多巴胺(PDA)改性棉织物上,制备自清洁吸波棉织物。探讨了MoS_(2)/RGO复合材料用量、PDMS用量、浸渍时间等因素对整理棉织物疏水性能及吸波性能的影响。结果显示,当MoS_(2)/RGO质量分数为1.5%,PDMS质量分数为4.0%,浸渍时间为30 min时,整理棉织物的疏水性能最佳,水滴接触角(WCA)可达到155.2°,在波段8.2~12.4 GHz范围,匹配厚度为3.5 mm下最小反射损耗(RL_(min))值为-42.81 dB,有效吸收带宽(EAB)为2.08 GHz,展现出优异的吸波性能。同时,整理棉织物对常见液滴具有优异的防污性,可实现良好的自清洁吸波效果。

PAN/rGO纤维膜应变传感器的制备及性能

石墨烯材料被广泛用于应变传感器的制备中,但是如何使其具备更高的灵敏度一直是研究人员的一个困扰。基于石墨烯优异的导电性和拉伸性,结合质量轻且多孔的聚丙烯腈(PAN)纳米纤维膜制备一种高灵敏度柔性应变传感器。通过设置定量的PAN与三个梯度质量的石墨烯形成对照实验,探究石墨烯含量对复合材料的性能影响。结果表明,石墨烯质量分数增加,会促使PAN/rGO复合材料的孔隙结构变大且均匀,石墨烯含量越高,复合材料电阻变化率越大,电导率越大,在吹气实验中,2 s内就可以完成一次气体压力检测,是制备高灵敏度形变传感器的理想材料。

Cu@rGo添加量对6061铝基复合材料组织与性能的影响

采用放电等离子烧结(SPS)方法制备了不同Cu@rGo添加量的石墨烯增强6061铝基复合材料,探讨了不同Cu@rGo添加量对Cu@rGo/6061Al复合材料显微组织和力学性能的影响规律。利用维氏显微硬度计和电子万能实验机测试试样的显微硬度和拉伸性能,利用扫描电子显微镜(SEM)观察试样断口的微观形貌。结果表明,与6061Al基体相比,添加Cu@rGo显著提高了Cu@rGo/6061Al复合材料的屈服强度和抗拉强度。但伸长率随着Cu@rGo添加量的增加呈先升高后下降趋势,拉伸断口形貌也表明随着Cu@rGo含量的增加,撕裂棱变少,韧窝组织由小而深逐渐向大且浅过渡,说明复合材料的塑性逐渐变差。综合分析表明,当Cu@rGo添加量为0.05wt%和0.1wt%时,Cu@rGo/6061Al复合材料的综合性能较好,抗拉强度和伸长率较6061Al基材的均显著提高。

CdS/rGO复合气凝胶的自组装合成及光催化降解盐酸四环素性能

以L-赖氨酸为还原剂和交联剂,采用一步水热法制备嵌入CdS纳米薄片(CdS NSs)的三维CdS/还原氧化石墨烯(CdS/rGO)复合气凝胶。结果表明:CdS/rGO复合气凝胶大的比表面积BET(Brunauer-Emmett-Teller,BET)和海绵状性质可增强对污染物的吸附,且其质量轻可漂浮在水面上可增强对光的吸收,同时rGO的引入促进了光生电荷的分离,使该复合气凝胶的光催化性能得到明显提升。在可见光照射下,CdS/rGO复合气凝胶可以在45 min内将盐酸四环素(tetracycline hydrochloride,TC)完全降解,1.5 h后几乎所有TC都已经矿化。此外,CdS/rGO复合气凝胶还显示出高稳定性并且容易从反应体系中分离出来,进行回收循环使用。经过5次循环使用后,CdS/rGO复合气凝胶的光催化活性没有明显降低。

FeSe_(2)/RGO复合材料的制备与电磁波吸收性能分析

本文通过溶剂热反应法在还原石墨烯表面生长了Fe Se_(2),制备出性能稳定的Fe Se_(2)/RGO复合材料。利用矢量网络分析仪测试电磁参数并通过计算发现,当匹配厚度达到3mm时,在7.52GHz处出现最佳反射率为-42.78dB,证明该复合材料在C波段(4~8GHz)有良好的吸收性能。进一步说明Fe Se_(2)/RGO复合材料具备良好的电磁波吸收性能,是一种性能优异的电磁波吸收材料。

基于RGO-TiO_(2)纳米材料的湿度传感器

采用水热合成法制备感湿材料并在印有微型叉指电极的表面分别涂覆二氧化钛(TiO_(2))和还原氧化石墨烯(RGO)-TiO_(2)纳米薄膜来构建湿敏元件,敏感材料的形貌和结构用场发射扫描电子显微镜(FESEM)和X射线衍射仪(XRD)进行表征,测量薄膜各电学参数随湿度的变化,并分析其阻抗特性。结果表明:在室温下,加入0.2%RGO的TiO_(2)复合材料灵敏度高达0.135 MΩ/%RH,且湿滞相对较小,湿度传感器的响应时间为50 s、恢复时间为76 s。多次测量结果显示,传感器具有良好的重复性和稳定性。

PDDA-RGO/GCE电化学传感器检测阿司匹林

通过简单的一步水热法,以尿素为还原剂,以聚二烯丙基二甲基氯化铵(PDDA)为改性剂,合成PDDA改性还原氧化石墨烯(PDDA-RGO)纳米复合材料。采用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、紫外和红外等技术对合成的PDDA-RGO进行结构表征。使用合成的PDDA-RGO修饰玻碳电极制备电化学传感器,用于检测阿司匹林(ASP)的浓度,检测范围为5~2000μmol·L^(-1),线性方程为I=0.2487 c(ASP)+6.4128,线性相关系数R^(2)=0.9964,检测限为1.18μmol·L^(-1),空白加标回收率为99.4%~101.7%。结果表明,制备的传感器可以成功地应用于检测样品中阿司匹林的含量。

Ni-Ce/N-rGO催化剂的表征及其催化苯酚加氢制备环己酮的性能

以鳞片石墨、尿素为原料,采用水热法制备了氮掺杂还原氧化石墨烯(N-rGO)载体,然后采用浸渍法制备了不同碱性组分改性的Ni/N-rGO催化剂,将其用于苯酚选择性加氢制备环己酮的反应。并通过N_(2)吸附-脱附、XRD、FT-IR、SEM和EDS等手段对Ni/N-rGO催化剂进行表征。结果表明:与添加Cu、Fe、Na组分相比,添加组分Ce后Ni/N-rGO催化剂的比表面积和孔径均显著增大,可有效促进金属Ni在载体表面均匀分散,提高催化剂的活性;组分Ce的添加减弱了石墨烯表面含氧官能团的酸性质,有利于提高环己酮的选择性;在反应温度150℃、反应压力0.4 MPa、反应时间2.0 h、催化剂用量0.2 g的条件下,Ce/Ni摩尔比0.2时制备的Ni-Ce/N-rGO催化剂作用下,苯酚转化率为95.2%,环己酮选择性为72.6%。

rGO MWCNT PDMS复合柔性压力传感器的制备与性能

为开发具有较高灵敏度和稳定性的电容式柔性压力传感器,以聚二甲基硅氧烷(PDMS)为基体,通过方糖颗粒造孔,并掺杂多壁碳纳米管(MWCNT)和还原氧化石墨烯(rGO),制备了rGO MWCNT PDMS多孔复合柔性压力传感器。比较研究了单一掺杂MWCNT和复合掺杂对提升传感器灵敏度的作用,分析了不同掺杂后PDMS多孔海绵的结构以及掺杂含量对灵敏度的影响,测试了传感器的响应时间、迟滞性、循环稳定性等关键传感特性,探讨了其在智能可穿戴纺织品中的应用可行性。结果表明:添加rGO的共混掺杂能够有效改善MWCNT掺杂时的团聚问题,保持PDMS基海绵的多孔结构,并有效提升了压力传感器的灵敏度。当MWCNT与rGO质量比为1∶1,掺杂含量为2.5%时,rGO MWCNT PDMS复合柔性压力传感器的灵敏度最高,在0~0.5 kPa压强范围内的灵敏度达到了0.313 kPa-1,是纯PDMS的4倍多。同时,该柔性压力传感器还表现出较快的响应时间,极小的迟滞误差,良好的循环稳定性和力学稳定性。利用该柔性压力传感器所设计的智能鞋垫对不同脚部压力作用表现出良好的响应反馈,展现出其在智能可穿戴产品中的广阔应用前景。

光辅助磁性Co_(3)Mn-LDHs/rGO活化过硫酸盐降解水中的磺胺嘧啶

针对抗生素磺胺嘧啶(SDZ)导致水体污染的问题,采用水热法制备以石墨烯(rGO)为基底的三维层状兼光催化与过硫酸盐活化功能的Co_(3)Mn-LDHs/rGO双效催化剂,构建可见光/过硫酸盐耦合降解体系(Vis-PMS),降解水中的SDZ.实验结果表明:Co_(3)Mn-LDHs成功负载在rGO上,且Co_(3)Mn-LDHs的依附阻止了rGO片的堆叠;Co_(3)Mn-LDHs/rGO质量浓度为20mg/L,过硫酸盐(PMS)质量浓度为200mg/L,初始pH=7为可见光耦合非均相活化PMS体系降解SDZ的最佳条件,经60min反应后,SDZ的去除率达87.58%;在10次循环实验后,Co_(3)Mn-LDHs/rGO仍对SDZ有较高的去除率,可重复利用率较好;该体系中起主要作用的自由基为硫酸根自由基(SO^(4)^(·-))、羟基自由基(∙OH)和单线态氧(^(1)O_(2)).

MoS_(2)/RGO复合材料的电化学性能和第一性原理研究

利用MoS_(2)高的理论储锂容量和石墨烯良好的导电性能,采用一步水热法成功制备出卷曲片层状的MoS_(2)/RGO复合材料,通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱(EDS)、Raman光谱等手段对其进行了结构、形貌、和成分的表征,并通过第一性原理计算了MoS_(2)和MoS_(2)/RGO模型的最稳定锂离子吸附位置、电荷密度、差分电荷密度、态密度和扩散能垒。实验结果表明,MoS_(2)/RGO复合材料在前70次充放电循环中,保持着800 mAh/g以上的高放电比容量,经过100次循环后,放电比容量为515.3 mAh/g,明显高于单一MoS_(2)(170.8 mAh/g),同时,该复合材料具有优于单一MoS_(2)的倍率性能,经过1000 mA/g的大电流密度循环后重新回到100 mA/g时,MoS_(2)/RGO复合材料仍保持在高的放电比容量(941.2 mAh/g)。第一性原理计算结果表明,在石墨烯的作用下,MoS_(2)层的Mo原子附近的电荷呈减少趋势,MoS_(2)/RGO整体态密度增强,使价带中的电子更容易跃迁到导带,同时,MoS_(2)/RGO较单一MoS_(2)低的扩散能垒(0.25 eV)使锂离子更容易扩散,这解释了在石墨烯的作用下,MoS_(2)/RGO复合材料拥有优于单一MoS_(2)的电化学性能。

rGO/NiCo复合材料制备及电化学性能研究

超级电容器因其能量密度大、功率密度高等优异性能而被认为是理想的储能器件,能在一定程度上有效解决能源问题。电极材料决定性影响着超级电容器的性能,而具有高理论比电容的过渡金属是人们的研究热点。镍钴双金属氧化物储能效力高,但是内阻大,导致倍率性能差。基于此,本工作利用简单的水热法成功合成rGO@Ni_(x)Co_(y)纳米复合材料,通过不断调控镍钴元素的相对比例来调整物质的形貌结构,找到其最佳比例。在所有纳米复合材料中,rGO/NiCo纳米复合材料在0.5 A/g下表现出600 F/g的优异比电容值,其组装的rGO/NiCo∥rGO柔性器件在1 A/g下的比电容为418.2 F/g,能量密度为98 Wh/kg,功率密度为1300 W/kg,且在8000次充放电循环后仍保持93%的比电容,同时固态柔性器件可以有效地在广泛的电压窗口中操作,优异的电化学性能预示了其在柔性超级电容器器件中的应用前景。

高表面增强拉曼散射活性rGO-AuNPs的合成及其在氧氟沙星检测中的应用

目的:为氧氟沙星含量检测提供新的研究方向。方法:利用生物质还原法合成具有高表面增强拉曼散射(SERS)活性的还原氧化石墨烯—金复合纳米材料(rGO-AuNPs),通过紫外可见光谱、透射电子显微镜、扫描电子显微镜证明rGO-AuNPs的成功合成,测量并计算其拉曼增强因子(EF)。基于SERS热点效应与核酸适配体的特异性结合能力建立OFL含量检测体系,优化检测条件,建立标准曲线,并将其应用于池塘水样OFL检测中。结果:以百合花瓣生物质成功合成了rGO-AuNPs,金纳米粒子生长在还原氧化石墨烯片层上,EF为3.88×10^(7)。体系SERS强度与氧氟沙星质量浓度在1~500 ng/mL范围内有较好的线性关系,检测限为0.3 ng/mL。加标回收率为96.28%~102.84%,相对标准偏差<10%。结论:合成的rGO-AuNPs具有高SERS活性,在OFL检测方面具有较好的应用前景。

rGO/Ag复合修饰电极的微生物燃料电池对五氟磺草胺的降解效果

为研究微生物电池在浓药降解方面的应用,以纳米银(rGO/Ag)复合修饰/石墨毡(graphite felt,GF)电极作为阳极,研究双室微生物燃料电池(microbial fuel cell,MFC)的产电性能及其对五氟磺草胺降解的影响。结果表明:以Desulfovibriode sulfuricans为产电菌,初始五氟磺草胺质量浓度为10mg/L时,经rGO/Ag复合修饰MFC的GF阳极后,MFC的产电性能及对五氟磺草胺的降解作用皆有所提高,其中,分别以GF电极和rGO/Ag/GF复合电极为阳极时,MFC的双电层电容量分别为1.46×10^(-3)和3.85×10^(-3)mF,电子转移阻抗分别为114和61Ω,五氟磺草胺降解率分别为53.6%和67.3%。改变初始五氟磺草胺浓度和酸碱度可以影响MFC产电性能和五氟磺草胺降解作用,初始五氟磺草胺浓度为5 mg/L时,MFC的最大功率密度和五氟磺草胺的降解率分别为136.8 mW/m^(2)和70.5%,但随着初始五氟磺草胺浓度增加,其产电性能和降解作用会受到一定程度的抑制。初始酸碱度为弱碱性和中性条件时,MFC的产电性能及降解作用较高,其功率密度和降解率分别145.5 mW/m^(2)和71.4%,研究表明,MFC可以利用五氟磺草胺作为燃料,在降解的过程中同时产生电能。研究结果可为实现五氟磺草胺高效降解的同时提高MFC产电性能提供理论依据。

基于β-CD-MOFs/rGO/Ti3C2纳米复合材料修饰的生物传感器检测吲哚乙酸的研究

为精准定量植物组织复杂基质中的吲哚乙酸(IAA),本研究采用自组装方法合成了β-环糊精-金属有机骨架材料/还原氧化石墨烯/碳化钛(β-CD-MOFs/r GO/Ti_(3)C_(2))纳米复合材料,该复合物电子传递阻力低,具有良好的电催化活性。将该纳米复合材料修饰在玻碳电极上,Fe(CN)_(6)^(3-/4-)作为探针,通过吲哚乙酸抗体特异性结合吲哚乙酸,采用差分脉冲伏安法(Differential Pluse Voltammery,DPV)测定Fe(CN)_(6)^(3-/4-)峰电流变化,从而实现对IAA的高灵敏检测。结果显示,Fe(CN)_(6)^(3-/4-)峰电流与吲哚乙酸浓度在0.01ng/m L~10ng/m L之间线性良好,检出限(S/N=3)为2.88pg/m L,回收率为88.52%~102.51%。该生物传感器具有良好的选择性和重现性,可用于水稻和拟南芥叶片等复杂基质中IAA的检测。