次石墨-纳米Cu_(2)O/Cu制备及对UO_(2)^(2+)去除性能研究

如何高效、快速清除放射性核素是当前核医学领域亟待解决的关键技术问题之一。选取放射性核素铀(VI)为对象,以次石墨(ShC)为载体,采用水热法制得对UO_(2)^(2+)具有高效协同去除效能的ShC-Cu_(2)O/Cu纳米复合材料。通过扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FTIR)、比表面积检测(BET)等对比了ShC及ShC-Cu_(2)O/Cu的微观形貌与结构,并系统探究了吸附剂用量、pH、吸附时间等因素对UO_(2)^(2+)吸附效率的影响。最后,通过吸附过程中的热力学、动力学行为及吸附前后的X射线光电子能谱(XPS)分析了其去除机理。结果表明,纳米ShC-Cu_(2)O/Cu对UO_(2)^(2+)的吸附过程符合准二级动力学模型和Langmuir模型,在40 min内对UO_(2)^(2+)的去除率可达91%,最大吸附量达35.44 mg/g,其高效的吸附能力归因于Cu_(2)O/Cu与UO_(2)^(2+)氧化还原作用及次石墨吸附作用的协同效应。

不同尺寸单层氧化石墨烯用于膜蒸馏分离H_(2)O/HDO

核电站运行产生的放射性氚化水(HTO)的处理涉及到H_(2)O/HTO分离难题。实验室研究常把无放射性H_(2)O/HDO(氘化水)分离作为研究模型来代替H_(2)O/HTO分离。近年来,基于多层氧化石墨烯(graphene oxide,GO)膜的膜蒸馏分离工艺显示出较好的H_(2)O/HDO分离效果,但进一步提高分离性能仍需开发新型膜材料或结构。本工作采用不同横向尺寸单层GO制备聚四氟乙烯(PTFE)支撑的氧化石墨烯复合膜用于研究膜蒸馏分离H_(2)O/HDO:(1)选用两种不同横向尺寸的单层GO研究GO横向尺寸对膜的H_(2)O/HDO分离性能影响,基于横向尺寸较小GO膜的渗透通量和分离因子分别可达0.944 L/(m^(2)·h)和1.043,整体分离性能比基于横向尺寸较大GO膜高;(2)为结合不同横向尺寸单层GO的结构特点,把不同横向尺寸单层GO混合制备复合膜,当两种石墨烯质量比例为1∶1时,所得GO复合膜的渗透通量可达0.806 L/(m^(2)·h),比基于横向尺寸较大GO复合膜的渗透通量高,而两者分离因子相近;(3)对横向尺寸较大GO进行刻蚀处理,可提高膜蒸馏分离H_(2)O/HDO性能。结果表明:单层氧化石墨烯的横向尺寸可影响膜蒸馏分离H_(2)O/HDO性能;基于横向尺寸较小单层氧化石墨烯或混合不同横向尺寸单层氧化石墨烯制备的膜具有较好的膜蒸馏分离H_(2)O/HDO性能;并且刻蚀处理横向尺寸较大GO也可提高膜蒸馏分离H_(2)O/HDO性能。因此,本工作可指导后续发展新型膜材料或膜结构以实现H_(2)O/HDO分离效果更好的膜蒸馏工艺,为含HTO的放射性废水处理问题提供解决方案。

Cu_2O/还原氧化石墨烯复合材料的构筑及其在NO_x气体分子检测方面的应用

采用氧化石墨(GO)为碳源,CuSO4为铜源,葡萄糖为还原剂,70℃回流,制备得到Cu2O/还原氧化石墨烯复合材料。该复合材料具有层状结构,八面体的Cu2O粒子均匀地生长在还原氧化石墨的表面。采用Cu2O/还原氧化石墨烯复合材料组装成气敏元件,在室温下对NOx气体分子进行检测,结果表明,该材料在室温下对97.0ppmNOx有很较好的气敏响应,灵敏度为17.42%以上,响应时间为13.33s。该传感器的最低检测浓度为0.97ppmNOx,对NOx分子具有非常高的气敏选择性。

维生素B_6在石墨烯/纳米Cu_2O复合修饰电极上的电化学氧化

本文采用HNO3＋H2SO4混酸氧化石墨烯之后,掺杂自制的粒径均一的纳米Cu2O,构建了石墨烯/纳米Cu2O复合修饰电极,并研究了维生素B6在该修饰电极上的电化学行为。结果表明,与裸玻碳电极以及单一材料修饰的电极相比,由于复合修饰电极充分发挥了石墨烯和纳米Cu2O的协同作用,从而对维生素B6的电化学氧化有显著的电催化作用。在优化实验条件下,该方法测定维生素B6的线性检测范围为5.0×10^-8-1.5×10^-4 mol/L,检出限为2.1×10^-8 mol/L。该方法可快速、高灵敏测定药物中维生素B6。

锇嵌入石墨烯催化CO还原N_(2)O反应机理的密度泛函理论研究

N_(2)O和CO都是大气污染物,过渡金属催化CO还原N_(2)O是同时消除它们的有效方法。金属分散于或嵌入石墨烯、氮化碳等二维材料是提高催化性能的有效手段之一。结合相对论赝势,运用UPBE0方法优化了锇单原子嵌入石墨烯催化CO还原N_(2)O循环反应路径上各驻点的几何结构、并计算了热力学函数,进而推测了该催化反应的机理。结果表明该反应存在N_(2)O先吸附(路径a)和CO先吸附(路径b)两种反应历程。路径(a)和路径(b)的表观自由能垒ΔE分别为108.28和135.92 kJ/mol。其中(a)为优势路径,反应可以沿该路径在比较温和的条件下进行。

纳米Cu_2O/氮掺杂石墨烯复合修饰电极对多巴胺的电化学分析研究

本文通过化学还原法制备纳米Cu2O/氮掺杂石墨烯（NG）复合材料,用于构建一种新型的多巴胺（DA）电化学传感器。采用X射线衍射法和扫描电镜对纳米Cu2O/氮掺杂石墨烯复合材料进行表征。在pH为7.0的磷酸盐缓冲液中,采用循环伏安法和计时电流法分别研究了DA在纳米Cu2O/氮掺杂石墨烯复合修饰电极上的电化学行为。结果表明,该修饰电极对DA表现出显著的电催化活性,且DA在修饰电极上的反应受吸附控制。在最佳实验条件下,催化电流与DA的浓度在0.5~700μmol/L之间呈线性关系（r=0.9943）,检测限达0.17μmol/L。该修饰电极的选择性高、重复性和再现性好。方法用于实际样品中DA的检测,获得结果较好。

阿魏酸在Au@Cu_(2)O/石墨烯修饰电极上的电化学行为及测定

制备Au@Cu_(2)O核壳纳米材料与石墨烯,用于玻碳电极的修饰,构建了阿魏酸电化学传感器(Au@Cu_(2)O/Gr/GCE),利用透射电子显微镜表征修饰材料的形貌特征,采用循环伏安法(CV)和差分脉冲伏安法(DPV)研究阿魏酸在该修饰电极上的电化学行为。结果表明,该修饰电极对阿魏酸具有很好的电催化作用。在最佳实验条件下,阿魏酸的峰电流与浓度在2.5×10^(-6)~1.5×10^(-4) mol/L内具有良好的线性关系,线性相关系数为0.9932,检测限为1.2×10^(-6) mol/L。实验结果表明,Au@Cu_(2)O/Gr修饰电极具有良好的选择性、稳定性和较高灵敏度。

纳米Cu_2O-还原石墨烯复合修饰玻碳电极用于多巴胺的检测

通过电化学还原法制备纳米Cu_2O/还原石墨烯复合修饰电极(Cu_2O-reducedgrapheneoxidenanocomposite modified glass carbon electrode,Cu_2O-RGO/GCE),用于多巴胺(dopamine,DA)的检测。采用扫描电镜和X-射线粉末衍射仪对不同修饰电极进行微观形貌表征,进一步优化电化学还原条件和测定DA实验条件。此外,通过循环伏安法考察DA在裸电极及RGO或Cu_2O-RGO上的电化学响应。Cu_2O-RGO/GCE实现抗坏血酸(ascorbic acid,AA)、DA和尿酸(uric acid,UA)氧化峰的有效分离,AA-DA和DA-UA的氧化峰电位差分别为204 mV和144 mV。该修饰电极检测的线性范围为1×10^(-8)～1×10^(-6) mol/L和1×10^(-6)～8×10^(-5) mol/L,检出限为6.0×10^(-9) mol/L。该修饰电极用于盐酸多巴胺注射液和血清中DA的含量测定,获得结果较好。

石墨烯-铁卟啉复合材料的制备及其H_2O_2传感器应用研究

本文通过π-π非共价键的方式合成了具有仿生功能的石墨烯-铁卟啉复合材料,并将其修饰在玻碳电极上,制备成一种新型的无酶H2O2传感器。利用傅里叶变换红外(FT-IR)光谱、紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)及电化学阻抗谱(EIS)对合成材料进行了表征,并研究了该传感器对H2O2的电催化还原性能。实验结果表明,该传感器对H2O2具有较好的催化还原效果,能够在-0.24V电位下对H2O2进行测定;其对H2O2的线性检测范围为5.0×10-7～1.975×10-4 mol/L,检测限为4.1×10-7 mol/L。

Fe_2O_3/煤基石墨烯纳米复合材料制备及其电化学性能研究

以自然界富产煤炭为原料,通过高温处理、化学氧化及等离子体技术制备了煤基石墨烯,并进一步通过水热合成法将Fe2O3负载在所制石墨烯表面,成功制备了不同质量比的Fe2O3/石墨烯纳米复合材料。采用SEM、TEM等技术手段,研究了Fe2O3/石墨烯纳米复合材料的结构特征;采用电化学工作站和锂电池系统,研究了Fe2O3/石墨烯纳米复合材料的电化学特征。实验结果表明:质量比为50%的Fe2O3/石墨烯纳米复合材料的各项电化学性能最佳。

石墨烯/尖晶石LiMn_2O_4纳米复合材料制备及电化学性能

采用溶胶凝胶法和还原氧化石墨法制备尖晶石LiMn2O4纳米晶和石墨烯纳米片,并采用冷冻干燥法制备了石墨烯/尖晶石LiMn2O4纳米复合材料,利用XRD、SEM、AFM等对其结构及表面形貌进行表征;利用CV、充放电、EIS研究纳米复合材料的电化学性能和电极过程动力学特征。结果表明:纳米LiMn2O4电极材料及其石墨烯掺杂纳米复合材料的放电比容量分别为107.16 mAh.g-1,124.30 mAh.g-1,循环100周后,对应容量保持率为74.31%和96.66%,石墨烯可显著改善尖晶石LiMn2O4电极材料的电化学性能,归结于其良好的导电性。纳米复合材料EIS上感抗的产生与半导体尖晶石LiMn2O4不均匀地分布在石墨烯膜表面所造成局域浓差有关,并提出了感抗产生的模型。

石墨烯/Fe_2O_3纳米复合材料的制备及其储锂性能研究

采用软化学方法控制氧化石墨表面含氧官能团的数量,一步完成了石墨烯/Fe2O3纳米复合材料的控制合成。采用XRD和Raman光谱分析及TEM表征复合材料的组成、结构和微观形貌特征,并对石墨烯/Fe2O3复合负极的电化学储锂性能进行了研究。结果表明,石墨烯/Fe2O3复合材料作为锂离子电池负极材料具有较高的储锂容量和倍率性能,充放电循环性能稳定。在100 mA/g的电流密度下循环100次,可逆容量为606 mAh/g,放电效率保持在91%;在2 A/g下放电容量是其在250 mA/g下放电容量的58.2%。

石墨烯/TiO_2处理盐酸土霉素模拟抗生素废水研究

用溶胶凝胶和水热方法合成了TiO_2和石墨烯的复合材料,对模拟制药废水进行了光催化氧化处理的研究.以盐酸土霉素模拟抗生素废水,对复合材料的光催化性能进行测试,进行了单因素实验,确定最佳处理抗生素制药废水的工艺条件.实验表明,催化剂投加量为10 mg、盐酸土霉素溶液质量浓度为20 mg/m L、反应时间为0.5 h时,光催化降解效果最好,可以达到82.53%.

石墨烯修饰改性制备锂离子电池LiFePO_4/LiNi_(0.8)Co_(0.15)Al_(0.05)O_2复合正极材料及其性能

采用两步干混-球磨方法制备了石墨烯掺杂改性的锂离子电池LiFePO_4/LiNi_(0.8)Co_(0.15)Al_(0.05)O_2复合正极材料,实现LiNi_(0.8)Co_(0.15)Al_(0.05)O_2材料的高容量和高安全性。借助X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)以及电化学测试等表征手段对材料的晶体结构、微观形貌和电化学性能进行了较系统的研究。结果表明,石墨烯的存在实现了Li Fe PO4材料在LiNi_(0.8)Co_(0.15)Al_(0.05)O_2材料表面的完全包覆,形成致密的包覆层,进一步抑制LiNi_(0.8)Co_(0.15)Al_(0.05)O_2与电解液之间的副反应,提高活性材料利用率和循环性能。三者之间构成导电网络,加快电子渗透和传输,提高倍率性能。Li Fe PO4质量分数为20%的Li Fe PO4-Graphene/LiNi_(0.8)Co_(0.15)Al_(0.05)O_2样品具有最佳的容量性能和长循环性能,0.1C时放电容量达到202.5 m Ah·g^(-1),3C时放电容量仍然可保持在160.5 m Ah·g^(-1)。50℃在2.8~4.3 V,0.5C下循环100次后,容量保持率为91.9%,优于LiNi_(0.8)Co_(0.15)Al_(0.05)O_2和LiFePO_4/LiNi_(0.8)Co_(0.15)Al_(0.05)O_2样品的72.9%和82.0%。

V2O5/石墨烯复合电极材料的制备与储锂性能

采用溶胶-凝胶法制备了V2O5/石墨烯复合电极材料。利用SEM、XRD、Raman和TGA表征了其微观结构。结果表明,该复合电极材料是含有质量分数0.55%石墨烯的片状正交相V2O5。电化学测试表明,与未复合石墨烯的纯V2O5样品相比,V2O5/石墨烯复合材料具有更高的储锂活性和优异的大电流放电性能。在200 mA/g的电流密度下,V2O5/石墨烯复合材料和纯V2O5样品的放电比容量分别为283和253 mA·h/g;当电流密度增加到5 A/g时,V2O5/石墨烯复合材料依然保持有150 mA·h/g的放电比容量,而纯V2O5样品的放电比容量仅为114 mA·h/g;V2O5/石墨烯和纯V2O5电极的电荷传递电阻分别为142和293Ω。V2O5/石墨烯//Li4Ti5O12全电池测试结果表明,在1.0-2.5 V电压内,循环初期全电池正极材料的放电比容量从110 mA·h/g衰减到96 mA·h/g,随后又出现上升,循环100次后,正极材料的放电比容量稳定在102 mA·h/g,库伦效率接近100%,表明V2O5/石墨烯复合电极材料是一种非常有应用前景的锂离子电池电极活性材料。

水热法制备CoFe_2O_4/石墨烯复合物及其电化学性能

本研究采用水热法制备了质量比为2∶1的CoFe2O4/石墨烯(CoFe2O4/graphene)复合物,利用XRD、FT-IR和TEM对样品的结构和形貌进行了表征,采用循环伏安法(CV)和恒电流充放电测试研究了其电化学性能。结果表明,CoFe2O4均匀的分布在石墨烯表面,粒径大约为10nm。在0.5A/g的电流密度下,比电容为105F/g。1000次循环后,电容保持率在90%以上。

基于磁性CoFe_2O_4-石墨烯分子印迹技术联用高效液相色谱测定蜂蜜中的咖啡因

建立了磁性CoFe_2O_4-石墨烯分子印迹技术联用高效液相色谱测定蜂蜜中咖啡因的分析方法。CoFe_2O_4-石墨烯分子印迹材料以CoFe_2O_4-石墨烯为载体,多巴胺为功能单体和交联剂,咖啡因为模板分子制得。实验考察了一系列影响萃取效率的因素,在最优的萃取条件下,咖啡因在0.1~50μg/L范围线性良好(R2≥0.9987),检出限为0.02μg/L,富集倍数可达到100倍。本方法有良好的线性关系、回收率和实用性。

PVP辅助水热法制备Fe_2O_3/石墨烯纳米复合材料

纳米结构过渡金属氧化物与石墨烯的复合材料,已被证明是高可逆比容量和优异循环稳定性的新型锂离子电池负极材料之一,其制备工艺尤为重要。以九水硝酸铁、氧化石墨为原料,采用PVP辅助水热法制备Fe_2O_3/石墨烯纳米复合材料,探讨水热反应温度、反应时间条件对Fe_2O_3结构的影响,利用XRD和TEM对样品结构及形貌进行表征。结果表明:水热反应的最佳条件是温度为160℃、时间为12 h,制备得到Fe_2O_3粒径大小约为34砌,结晶度高,且均匀地分散在石墨烯表面。

石墨烯复合导电剂SP/CNTs/G对LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2锂离子电池性能影响

用气相沉积法(CVD)和转移法制备了石墨烯,用超声分散及搅拌的方法分别制备了导电碳黑(SP)导电浆料,导电碳黑(SP)、碳纳米管(CNTs)复合导电浆料(SP/CNTs)及导电碳黑(SP)、碳纳米管(CNTs)和石墨烯(G)复合导电浆料(SP/CNTs/G),通过扫描电镜(SEM)、四探针测试、恒流充放电测试、循环伏安测试(CV)和电化学阻抗谱测试(EIS)等方法研究了导电剂对锂离子电池正极材料LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2的表面形貌、电阻率和电化学性能的影响。结果表明:添加质量分数2%复合导电剂SP/CNTs/G的样品电阻率较小,0.2 C首次充放电比容量分别为201.93 m Ah·g^(–1)和180.29 m Ah·g^(–1),首次充放电效率为89.28%。3.0C循环5次后的放电比容量为161.45 m Ah·g^(–1),容量保持率仍有89.69%,1.0C循环50次后放电比容量为166.97 m Ah·g^(–1),容量保持率为96.65%,倍率和循环性能优良。

基于纳米Nb_2O_5/石墨烯复合材料的增强效应电化学测定绿原酸

制备了Nb_2O_5/石墨烯修饰玻碳电极(Nb_2O_5/RGO/GCE),建立了一种简便、灵敏检测绿原酸的电化学方法。用氧化石墨烯(GO)和五氯化铌(Nb Cl5)一步溶剂热法制备Nb_2O_5/RGO复合材料,并用扫描电子显微镜(SEM)对其进行形貌表征。采用循环伏安法(CV)和方波伏安法(SWV)研究了绿原酸在Nb_2O_5/RGO/GCE上的电化学行为。结果发现,Nb_2O_5/RGO复合材料能显著增强绿原酸的电化学活性。对实验条件(如pH值、扫描速率与富集时间等)进行了优化。在最佳条件下,绿原酸的氧化峰电流与浓度在5.0×10^(-7)~1.2×10^(-5)mol/L范围内呈良好的线性关系,检出限为2.0×10^(-7)mol/L。采用修饰电极测定各种药物中绿原酸的含量,得到加标回收率为96.6%~101.5%。该方法具有良好的灵敏度和稳定性,已成功应用于药物中绿原酸含量的测定。