还原氧化石墨烯/TiO_2纳米复合物制备及其光催化性能

采用一步水热法制备了还原氧化石墨烯-二氧化钛(RGO-P25)纳米复合物.通过透射电子显微镜(TEM)、傅里叶变换红外(FTIR)光谱、X射线光电子能谱(XPS)、X射线衍射(XRD)及紫外-可见漫反射谱(UVVis DRS)对复合材料的结构和光电性能进行了表征.在紫外光照和可见光照条件下,研究了不同复合比例的复合物的光催化降解甲基蓝(MB)的性能.结果表明:在水热过程中氧化石墨烯被还原,通过静电引力相互作用得到了具有较高缺陷的还原氧化石墨烯复合物.随着RGO含量的增加,复合物的禁带宽度由3.00 eV变到2.27eV,复合物的导电性增强.在可见光和紫外光光照条件下,30 min内1%(w,质量分数)RGO-P25光催化降解甲基蓝的效率都超过了80%.紫外光照条件下,1%RGO-P25纳米复合物催化降解N3染料,cisRu(H_2dcbpy)_2(NCS)_2(H_2dcbpy=4,4'-二羧酸-2,2'-联吡啶),30 min内63%(摩尔分数)的染料被降解.与P25(75%锐钛矿,25%金红石)相比,石墨烯的加入大大提高了光催化效率,有效抑制了电子-空穴对的复合.

MnO_2/石墨烯复合电极材料的制备与储能性能

以葡萄糖为还原剂,天然石墨片为原料,采用Hummer法制备了石墨烯粉末(Graphene);并以该产物、KMnO4和HCl为原料,采用水热法制备了MnO2/Graphene复合材料。用扫描电子显微镜和X射线衍射对所制备的复合材料进行了表征,结果表明,水热法制备的MnO2材料为纯的α-MnO2相,且石墨烯粉末的加入并没有影响MnO2的晶体结构。在1mol/L Na2SO4电解液中进行了循环伏安和计时电位扫描测试,电极材料电化学性能稳定,具有较好的可逆性,在1.27mA/cm2电流密度下进行充放电测试时,电极比电容为147.9F/g;再循环1000次后,电极仍能保持稳定的电容,是一种理想的电化学电极材料。

Cr掺杂TiO2纳米线/还原氧化石墨烯复合物的制备及光催化活性

以TiO_2纳米颗粒P25和氧化石墨烯(GO)为原料,Cr(NO_3)_3·9H_2O为Cr源,采用碱性水热法制备了Cr掺杂TiO_2纳米线/还原氧化石墨烯复合物(Cr-Ti O2 NWs/RGO).采用类似方法合成了TiO_2纳米线(Ti O2NWs)、Cr掺杂Ti O2纳米线(Cr-TiO_2NWs)和TiO_2纳米线/还原氧化石墨烯复合物(TiO_2 NWs/RGO)等其它样品.通过X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、拉曼(Raman)光谱、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和紫外-可见漫反射光谱(UV-VisDRS)等方法对样品进行了表征.测试了样品在可见光下对亚甲基蓝(MB)的降解活性,结果表明,Cr-TiO_2NWs/RGO在120 min内对MB的催化降解率为TiO_2NWs的2.2倍,催化降解速度为TiO_2NWs的5.8倍.

TiO_2/氧化石墨烯纳米复合物的制备及结构变化

为了探讨TiO2/氧化石墨烯纳米复合物的制备技术及产物结构的变化规律,采用微波法将钛酸丁酯引入季铵盐/氧化石墨插层复合物的层间域内,钛酸丁酯经原位水解在氧化石墨层间生成Ti(OH)4,再经焙烧处理制备TiO2/氧化石墨烯纳米复合物。采用XRD、SEM、FTIR和XPS对原料和不同阶段生成的产物的结构及变化、微观形貌、氧化官能团特征和化学键特点进行表征。结果表明,钛酸丁酯在原位水解过程中将氧化石墨剥离为氧化石墨烯;TiO2/氧化石墨烯纳米复合物中锐钛矿型TiO2的形成温度比纯TiO2的提高了约100℃;TiO2/氧化石墨烯纳米复合物中的TiO2和纯TiO2的平均晶粒尺寸都随焙烧温度的升高而增大,但前者的平均晶粒尺寸均小于相同温度焙烧处理的纯TiO2的;在TiO2/氧化石墨烯纳米复合物中氧化石墨烯与TiO2之间形成Ti-O-C键,并抑制了锐钛矿型TiO2的形成,而氧化石墨烯作为阻隔层则阻碍了锐钛矿晶粒的长大。

SnO_2/还原氧化石墨烯/聚苯胺三元复合物的合成及电化学性能

采用两步法成功构筑SnO2/还原氧化石墨烯/聚苯胺(SnO2/RGO/PANI)三元复合材料。首先制备出均匀分散的SnO2/还原氧化石墨烯(SnO2/RGO)二元复合物,然后再以二元复合物为载体,通过苯胺(An)单体的化学氧化聚合获得终端产物。利用傅里叶红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)和场发射扫描电镜(FESEM)对复合材料的结构和形貌等物理性质进行表征,利用循环伏安测试、恒电流充放电测试和交流阻抗测试对复合材料的电化学电容性能进行研究,并讨论了PANI的含量对复合材料的结构和性能的影响。结果表明,所合成的三元复合材料的比电容随PANI含量的增加而增大,最大达到424.8F/g,其电容性能的增强源于SnO2、RGO与PANI三者的相互协同作用。

Ce-TiO2/石墨烯复合物的制备与光催化性能

针对传统方法制备石墨烯复合物的光催化活性较差的问题,提出一种Ce-TiO2/石墨烯复合物的制备方法,对Ce-TiO2/石墨烯复合物进行制备,利用石英反应器、微波电浆发射光谱仪、紫外可见分光光度计等仪器与设备,以及高锰酸钾、浓硫酸、325目天然鳞片石墨等制备材料,通过碱热法实现Ce-TiO2/石墨烯复合物的制备。对制备得到的Ce-TiO2/石墨烯复合物进行光催化性能的对比实验,与传统方法对比,Ce-TiO2/石墨烯复合物的最高光吸收强度为98.1%,得出Ce-TiO2/石墨烯复合物的光催化性能更强的结论,说明所提制备方法增加了Ce-TiO2/石墨烯复合物材料的光催化活性。

MnO2@Fe3O4/石墨烯复合材料对水中Pb(Ⅱ)的吸附

以氧化石墨烯(GO)为原料制备MnO2@Fe3O4/石墨烯(RGO),考察吸附过程中MnO2@Fe3O4/RGO投加量、溶液pH值、初始浓度和吸附时间等因素对Pb(Ⅱ)的去除率和吸附量的影响,并运用BET比表面积测试法计算MnO2@Fe3O4/RGO的比表面积和平均孔径,采用扫描电子显微镜(SEM),振动样品磁强计(VSM),X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)等对样品进行表征.结果表明:MnO2@Fe3O4/RGO的比表面积为89.164m^2/g,孔容为0.284cm^3/g;随着pH值在2~10范围内增加,复合材料对Pb(Ⅱ)的去除率先增大后减小,pH=6时达到最大值.通过4种等温吸附模型(Langmuir、Freundlich、Temkin、D-R模型)和4种吸附动力学模型(伪一级动力学、伪二级动力学、Elovich、颗粒内扩散模型)拟合发现,MnO2@Fe3O4/RGO对Pb(Ⅱ)吸附符合伪二级动力学模型.吸附等温线更符合Langmiur模型,属于典型的单分子层吸附,以化学吸附为主,最大吸附量为265.3mg/g.

纳米SiO_(2)/氧化石墨烯复合物的制备及其应用

综述了纳米二氧化硅(SiO_2)和氧化石墨烯(GO)纳米片的优缺点以及二者在应用中的协同效应.介绍了纳米SiO_2/氧化石墨烯复合物(SiO_2/GO)的制备方法,综述了该复合物在聚合物改性及其他领域中的应用.

石墨烯气凝胶/MnO2复合材料强化电容去离子性能研究

选用石墨烯气凝胶(GA)作为载体,负载MnO2纳米颗粒,构建新型石墨烯气凝胶-MnO2复合材料(MnGA),并制备电容电极,研究复合材料的电容去离子性能。结果表明,MnO2在石墨烯片层上可形成一维线状结构,减弱石墨烯片层间的堆叠效应,提升材料电容,从而提高了电极的脱盐性能,最大电容脱盐量达到25.78 mg/g;NaCl溶液的初始浓度、供电电压和进水流速均会对电容脱盐量产生影响。

电沉积法制备石墨烯/MnO_2纳米复合电极的电容性能

采用循环伏安法,先在泡沫镍基体上沉积多孔结构的MnO_2纳米片,然后再沉积一层还原石墨烯,得到石墨烯/MnO_2复合材料。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)与X射线光电子能谱仪(XPS)分析该材料的形貌、结构与价态。采用循环伏安、恒流充放电和电化学交流阻抗技术测试材料的比电容、循环稳定性和阻抗。结果表明,MnO_2为纳米片状结构,石墨烯基本覆盖了MnO_2沉积层。MnO_2与石墨烯复合后,等效串联电阻由0.83Ω减小到0.4Ω,电荷转移电阻由9.34Ω下降到6.76Ω。在2 A/g充放电电流密度下,石墨烯/MnO_2复合电极的比电容为501 F/g,比MnO_2增大25%,在充放电循环3 000次后电容保持率为84%。

CoOOH/MnO_2/石墨烯复合材料的合成及其超级电容性能

以热剥离石墨烯为基底,通过一步水热法制备了CoOOH/MnO_2/石墨烯复合材料。采用XRD、SEM和TGA等技术对产品进行了表征。利用循环伏安法和恒电流充放电研究并比较了各单一材料与复合材料的电容性能。结果表明:CoOOH/MnO_2/石墨烯复合材料中石墨烯含量为65%时,比电容量最大高达509.00F/g。研究还发现复合材料具有相当好的循环稳定性能,循环1000次之后电容保持率高达84.45%,高于CoOOH/MnO_2纳米材料(63.95%)。

基于MnO_2纳米线-还原石墨烯复合修饰电极的多巴胺电化学检测

通过电化学还原法制备MnO_2纳米线/还原石墨烯复合修饰电极(MnO_2-RGO/GCE),用于多巴胺(DA)的检测。采用扫描电镜和X-射线粉末衍射对不同的修饰电极微观形貌进行了表征,优化了电化学还原条件和测定DA实验条件。此外,还研究DA在裸电极及RGO或MnO_2-RGO修饰电极上的循环伏安响应。MnO_2-RGO/GCE复合修饰电极实现AA、DA和UA氧化峰的有效分离,AA-DA和DA-UA的氧化峰电位差分别为268和128 m V。检测DA的线性范围为0.06~1.0μmol/L和1.0~80μmol/L,检出限为1.0 nmol/L(S/N=3)。制备的MnO_2-RGO/GCE成功用于人血清样品的多巴胺含量分析。

石墨烯/S掺杂TiO_2复合物的制备及其光催化活性

采用水热法首先合成S掺杂TiO_2(S-TiO_2),然后S-TiO_2与氧化石墨烯(GO)经水热反应制备了石墨烯/S掺杂TiO_2复合物(GR/S-TiO_2)。所得样品通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)、傅里叶红外光谱(FTIR)和光致发光光谱(PL)对形貌和结构性能进行了表征,并在可见光下进行了光催化降解亚甲基蓝性能测试。结果表明,与S-TiO_2相比,GR/S-TiO_2对污染物的吸附性能有较大提高,光生电子-空穴对复合率大大降低,可见光下催化降解亚甲基蓝的速率提高了近1倍。

热电池MnO_2/石墨烯正极制备及电性能研究

采用水热法合成了MnO_2/石墨烯复合材料,通过扫描电子显微镜(SEM)分析了材料的表面形貌,通过X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)表征了材料的晶相结构和组成,采用恒流放电的方式对Li Si/Li Cl-KCl/(MnO_2/G)单体电池进行了电性能的测试。测试结果表明反应体系中加入GO后获得的材料由大量的纳米花球式和纳米棒式结构无规则的交织排列在一起,α-MnO_2纳米簇结构依附在石墨烯纳米片上;产物在2θ为22°~27°时出现了较宽的无序堆叠的石墨烯的衍射峰;Mn元素氧化后离子状态为Mn4+;Li Si/Li Cl-KCl/(MnO_2/G)单体电池有两个放电平台,分别为2.58 V、1.96 V,放电电压截止到1.0 V时,对应的放电比容量达到1150.2 m Ah/g。

层状MnO2纳米带的插层质子化及其与氧化石墨烯复合材料的电化学性能

利用KMnO4和MnCl2在高浓度KOH溶液中发生氧化还原反应,再经200℃保温48 h后合成K^+插层的α-MnO2纳米材料,之后利用过硫酸铵进行质子化,并以氧化石墨烯水溶液作为溶剂制备氧化石墨烯(GO)复合物/层状MnO2(GO/MnO2)。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜等对制备的材料进行物相和形貌表征,并将其作为超级电容器的电极材料在1M KOH溶液中进行循环伏安(CV)、恒电流充放电(GCD)等电化学性能测试。结果表明:K^+插层的MnO2具有纳米带形貌,长度可达5~12μm,宽约500 nm。质子化后仍可保持较高的结晶度和带状形貌。此外,通过复合GO,可显著提高MnO2的电化学性能,层状MnO2纳米带/GO复合物在0.5 A/g的电流密度下比电容高达750 F/g。

多孔氮掺杂石墨烯/MnO2的制备及其电化学性能

用双氧水造孔得到多孔氧化石墨,以尿素为氮源,通过水热法得到了多孔氮掺杂石墨烯(HNG)与MnO2的复合物HNG/MnO2。结果表明:HNG/MnO2在0. 5 A/g电流密度下的比电容可以达到246 F/g,当电流密度达10 A/g,比电容为172 F/g,可以保留70%的比电容。将HNG/MnO2作为正极与石墨烯水凝胶负极组装的非对称超级电容器,在0. 5 A/g可以贡献71 F/g的比电容,当电流升至5 A/g仍可有43 F/g的比电容,保持率为62%。此外,非对称超级电容器在5 A/g的电流密度下,稳定循环3000圈后仍可保留90. 8%的初始容量。

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。

LiSi/LiNO_3-KNO_3/(MnO_2/石墨烯)热电池电性能研究

通过水热法合成制备了MnO_2/G复合材料,采用粉末压制工艺成功制备了LiSi/LiNO_3-KNO_3/(MnO_2/G)单体电池,利用XRD、DTA分析了MnO_2/G复合材料的结构及其与硝酸盐电解质的兼容性,采用恒流和脉冲两种放电模式研究了单体电池的电性能,并分析了放电温度和电流密度对电性能的影响。测试结果表明:温度和电流密度对电性能影响很大,在350℃测试温度下,放电平台比较平稳,有最高的放电容量;在30 mA/cm^2电流密度下,放电过程中有高且平稳的放电平台,平台电压截止2.0 V时,比容量达到639.5 mAh/g;该电池有较好的抗脉冲性能。

两步法合成金属氧化物/石墨烯纳米复合物

采用两步法成功地设计合成了ZnO/石墨烯和SnO_2/石墨烯纳米复合物。利用热重(TG-DTG)分析了两种复合物的组成。采用拉曼光谱表征了两种纳米复合物的结构。另外,用场发射扫描电镜(FESEM)对所得复合物的形貌特征分别进行了分析,结果表明,该方法制得的ZnO/石墨烯和SnO_2/石墨烯纳米复合物均达到了均匀分散。因此,该方法既是合成这两种纳米复合物的一种有效方法,也为其他金属氧化物/石墨烯纳米复合物的合成提供了实验基础。

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.