一步合成Fe_3O_4-石墨烯复合材料的锂电性能研究

Fe_3O_4/石墨烯纳米复合材料通过简便的一步水热法合成。作为锂离子电池的负极材料,表现出超快充放电的稳定循环性能。它们的循环容量为330 mAh/g,并在3500次循环后维持在108 mAh/g。本研究结果表明,在大规模生产中生产金属氧化物/石墨烯纳米复合材料的方法是实现超快充电锂离子电池。

锂离子电池Fe_3O_4-SnO_2-石墨烯复合阳极材料制备及性能研究

采用水热法制备Fe3O4-Sn O2-石墨烯复合材料,并与水热法制备的Fe3O4和Sn O2纳米粒子作为锂离子电池阳极材料进行比较,并用SEM电镜进行产物形貌表征。结果显示,Fe3O4纳米粒子呈微球状,粒径约40nm^100nm,Sn O2纳米粒子粒径大小在10nm^50nm,Fe3O4和Sn O2同时与石墨烯复合后,呈"三明治"夹心结构。电化学性能研究显示,Fe3O4和Sn O2纳米粒子、Fe3O4-Sn O2-石墨烯三种材料作为电极首次充放电比容量分别是:825.51和1004.43m Ah/g,1010和1055m Ah/g,1199和1168m Ah/g。除此之外,其它3,5,10,30,50次充放电循环后,复合了石墨烯的材料比容量分别均在单纯的Fe3O4和Sn O2纳米粒子作为电极材料获得了一定的提高。在此进一步证实,氧化物与石墨烯发生了正协同作用。

氧化石墨烯/Fe3O4纳米材料对柠檬酸废水处理效果的研究

为了研究氧化石墨烯/四氧化三铁(Fe3O4)纳米材料对低浓度柠檬酸废水的处理效果.本研究将实验分为4组,包括空白组、氧化石墨烯组、Fe3O4组和氧化石墨烯/Fe3O4组,利用不同材料分别处理实验模拟柠檬酸废水,分析重铬酸盐耗氧量(CODCr)去除率动态曲线、耗氧量、比耗氧速率和污泥指数等指标,比较其对废水的处理效果.与其他组相比,氧化石墨烯/Fe3O4组在最短的时间(4 h)达到降解平衡,一级反应动力学曲线的降解速率常数最高(0.2383 h^-1),且得到了最高的CODCr去除率(86.78%);该组的耗氧量和比耗氧速率最大,分别为2.80 mg/L和15.87 mg/(L·h·g);污泥性能检测结果表明该组污泥的沉降性能、污泥活性、疏水性能和絮凝性能的改善程度均优于其他组.

纳米Fe_3O_4/石墨烯制备及其对水中甲基橙吸附

氧化石墨烯是一种吸附性能优良的吸附材料,然而氧化石墨烯较强的亲水性使其难以从水体中分离出来,限制了其应用。为了增强氧化石墨烯的疏水性,以氧化石墨烯及铁盐为原料,采用微波水热法制备了纳米Fe_3O_4/石墨烯复合材料。利用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)对材料的形貌和结构进行表征,并研究了材料对水中甲基橙的吸附性能。结果表明:当温度为25℃,pH值为3,吸附时间为3 h,1 L甲基橙质量浓度为10 mg/L的模拟废水中吸附剂用量为100 mg时,纳米Fe_3O_4/石墨烯复合材料对水中甲基橙的吸附效果最好,甲基橙去除率为93.48%。

石墨烯/Fe3O4/ZnO磁性纳米催化材料的制备及其性能研究

以石墨烯为助催化剂,借助水热法合成石墨烯/Fe_3O_4/Zn O磁性纳米复合光催化材料对Zn O改性。光催化降解测试显示复合材料对对硝基苯酚和罗丹明B降解率可分别达到95.7%和94.2%,重复试验3次后,降解率仍超过90%。对复合材料在光催化体系中磁性回收利用进行了研究,其饱和磁化强度为23.05 emu·g-1,并讨论了其光催化反应机理。

纳米Fe_3O_4/石墨烯的微波水热法制备与表征

为了增强氧化石墨烯的疏水性,采用微波水热法对氧化石墨烯进行改性,制备纳米Fe_3O_4/石墨烯复合材料。利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X-射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FTIR)及热重分析(TG)对制备的材料进行了形貌、结构表征及成分组成分析。研究结果表明:Fe_3O_4/石墨烯复合材料中的Fe_3O_4纳米粒子粒径约为35 nm,分布均匀,尺度较均一,Fe_3O_4/石墨烯复合材料的分散性较好。

聚乙烯亚胺修饰Fe_3O_4/石墨烯的制备与表征

为增强氧化石墨烯的疏水性,以鳞片石墨为原料,在改进Hummers法制备氧化石墨烯的基础上,采用水热法制得Fe_3O_4/石墨烯,并采用戊二醛交联法对其进行聚乙烯亚胺改性,得到聚乙烯亚胺修饰的Fe_3O_4/石墨烯复合材料。利用X-射线衍射、傅里叶红外光谱、扫描电子显微镜、透射电子显微镜及热重分析表征该复合材料的结构、形貌及成分组成。结果表明:由于聚乙烯亚胺分子间相互交联反应,聚乙烯亚胺修饰Fe_3O_4/石墨烯复合材料的Fe_3O_4纳米粒子包裹在聚乙烯亚胺分子胶层及石墨烯片层中,Fe_3O_4纳米粒子粒径约为35 nm,分布均匀,尺度较均一。该研究为制备改性及修饰的石墨烯复合材料提供了一种简单方法。

Fe_3O_4@rGO复合磁性粒子对聚氨酯弹性体复合材料性能的影响

将3种不同的Fe3O4@还原氧化石墨烯(rGO)–四氢呋喃(THF)复合磁性粒子分散液分别与聚氨酯(PUR)弹性体进行原位聚合制备3种PUR弹性体/Fe3O4@rGO磁性复合材料,并对其组分和分散状态进行了表征,系统研究了Fe3O4@rGO复合磁性粒子对PUR弹性体磁性能、热性能和力学性能的影响。结果表明,仅掺入质量分数为0.5%的Fe3O4@rGO复合磁性粒子可以显著提高PUR弹性体的性能。随着Fe3O4@rGO复合磁性粒子中rGO含量的增加,PUR弹性体复合材料的饱和磁化强度逐渐下降,热稳定性和力学性能均逐渐提高。当复合磁性粒子中rGO质量分数为60%时,复合材料的力学性能最佳,拉伸强度、断裂伸长率和拉伸弹性模量分别为35.31MPa,438.90%和86.42MPa,玻璃化转变温度、最大损耗因子和在–60℃时的储能模量分别达10.64℃,0.41和3805.84MPa。此外,扫描电子显微镜观察发现,Fe3O4@rGO复合磁性粒子在基体中具有良好的分散性。

Fe_3O_4/RGO的制备及其对Pb(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)的吸附研究

以氧化石墨烯(GO)和纳米Fe_3O_4为原料,制备磁性石墨烯气凝胶(Fe_3O_4/RGO),通过场发射扫描电镜、X射线衍射仪、傅里叶红外光谱仪对Fe_3O_4/RGO进行表征,研究了Fe_3O_4/RGO对Pb(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)的吸附特性,并使用等温吸附模型、吸附动力学模型、吸附热力学模型对吸附机理进行分析。结果表明,纳米Fe_3O_4成功负载在GO气凝胶表面,并能在外加磁场作用下实现快速磁分离。Fe_3O_4/RGO对重金属离子的吸附符合Langmuir等温吸附模型和准2级吸附动力学模型,且反应为是吸热过程,能自发进行。Fe_3O_4/RGO在25℃、p H为6时的吸附容量分别为58.48、314.5、56.12 mg/g,Fe_3O_4/RGO对重金属吸附排序为Cu(Ⅱ)>Pb(Ⅱ)>Cd(Ⅱ)。

PVP对溶剂热法合成Fe_3O_4/石墨烯复合粉体的影响

采用溶剂热法合成了Fe_3O_4/石墨烯复合粉体,并通过X射线衍射(XRD)、傅里叶转换红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)等测试手段,分析了溶剂热反应过程中PVP的添加与否对Fe_3O_4/石墨烯结构和形貌的影响。结果表明,若反应过程中添加PVP,所得样品中Fe_3O_4颗粒尺寸变小,但不影响Fe_3O_4的结构以及其颗粒在石墨烯上的负载;将溶剂热合成产物Fe_3O_4/G和Fe_3O_4/G-PVP分别在氩气保护下500C烧结后,Fe_3O_4/G-500样品中Fe_3O_4颗粒仍然完好的负载在石墨烯片上,样品Fe_3O_4/G-PVP-500中有大量的Fe_3O_4颗粒从石墨烯片上脱落,同时Fee_3O_4颗粒产生了粉碎,以此分析了PVP在溶剂热合成过程中的作用。

磁性还原石墨烯的制备及其对抗生素的吸附性能

针对日益突出的抗生素水污染问题,利用共沉淀法制备磁性还原石墨烯(rGO/Fe_3O_4),并研究其对污染物去除性能。通过考察pH、吸附时间、污染物浓度等影响因素,研究rGO/Fe_3O_4对四环素(TC)和磺胺嘧啶(SDZ)2种典型抗生素的吸附性能,并分析吸附机理。实验结果表明:rGO/Fe_3O_4对2种抗生素具有很好的吸附能力,对TC和SDZ的最佳吸附pH分别在4.0和5.0左右,对应的最佳吸附量分别达到(114.29±1.60)和(20.64±2.17)mg·g^(-1);对TC的吸附效果要好于SDZ。rGO/Fe_3O_4对2种抗生素污染物的吸附更符合准二级反应模型,表明吸附过程是由化学反应控制,而不是物理扩散控制,通过计算可知,TC的吸附速度要快于吸附SDZ。rGO/Fe_3O_4对TC和SDZ的吸附过程更接近Langmuir吸附等温方程,模拟的最大吸附量分别为123.46和28.49 mg·g^(-1),与实测值很吻合。rGO/Fe_3O_4具有优良的磁性分离效果,可以快速完成与液相污染物的分离;对rGO/Fe_3O_4吸附2种抗生素的机理主要包括π-π共轭作用、氢键作用、静电作用以及范德华力等,这些作用力使rGO/Fe_3O_4对抗生素具有优良的吸附性能。