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。

金纳米粒子/石墨烯复合材料高效催化对硝基苯酚

NaBH4还原的石墨烯(RGO)膜上原位生长金纳米粒子(Au NPs),用获得的Au NPs/RGO复合材料催化有机污染物对硝基苯酚(4-NP)的还原。复合材料制备过程中未添加其它还原剂和表面活性剂,利用RGO对Au3+进行还原,Au NPs在RGO表面分布均匀密集,可以有效改善RGO材料的亲水性和催化剂在水相反应体系中的分散性。另外,Au NPs表面无包覆剂,有利于Au表面活性位点与反应物的充分接触,大幅提高催化效率。实验结果表明,在反应体系中加入nAu/n4-NP=3%,4.5%和6%的复合材料进行催化,动力学常数分别高达0.717,1.21和2.511min-1,催化性能远优于同等摩尔(nAu/n4-NP=4.5%)的单一Au NPs。在约4℃静置40d后,该催化剂(nAu/n4-NP=4.5%)仍能在240s内完成对4-NP的催化反应,表现出优异的催化稳定性能。

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%。

自组装NiO/还原氧化石墨烯复合材料及其超级电容性能研究

通过水热法制备得到α-Ni(OH)_(2),在甲酰胺溶剂中,通过机械振荡结合超声对其进行剥离,得到厚度约为1.1 nm的Ni(OH)_(2)纳米片,与氧化石墨烯(GO)悬浮液混合后,静电自组装得到Ni(OH)_(2)/GO,经高温热处理获得NiO/还原氧化石墨烯(rGO)复合材料。同时研究了NiO/rGO的结构、形貌及其用作超级电容器电极材料的电化学性能。形貌表征显示NiO/rGO呈层-层形貌,N_(2)吸-脱附实验表明复合材料存在介孔结构。在KOH电解液中,1 A/g电流密度下NiO/rGO的比容量为1564 F/g,远高于初始Ni(OH)_(2)和单纯的NiO;组装的NiO/rGO//石墨烯水凝胶(GH)非对称超级电容器(ASC)器件,充放电电位窗口为0~1.6 V,10 A/g电流密度下经1000次充放电循环的比容量保持率达84.2%。

十四面体氧化铁/石墨烯纳米复合材料的制备及对CL-20热分解性能的影响

采用水热法合成出十四面体氧化铁,然后自组装制备出十四面体氧化铁/石墨烯纳米复合材料(tFe_(2)O_(3)/rGO);采用X-射线粉末衍射仪(XRD)、X-射线光电子能谱仪(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)等对tFe_(2)O_(3)/rGO纳米复合材料进行了表征;利用差示扫描量热法(DSC)研究了tFe_(2)O_(3)和tFe_(2)O_(3)/rGO对六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)热分解行为的影响,分析了tFe_(2)O_(3)/rGO复合材料对CL-20的热分解催化效果及其对CL-20的热分解动力学和热安全性的影响。结果表明,引入石墨烯可有效降低tFe_(2)O_(3)颗粒大面积的团聚程度,并且tFe_(2)O_(3)/rGO具有更大的比表面积;石墨烯的引入降低了tFe_(2)O_(3)/CL-20热分解反应的活化能及热分解温度,但未改变其热分解机理;tFe_(2)O_(3)/rGO和tFe_(2)O_(3)使得CL-20的放热分解峰温分别提前了5.35℃和4.79℃,热稳定性降低,表明所制备的tFe_(2)O_(3)/rGO复合材料能有效催化CL-20的热分解。

铁酸铋/石墨烯纳米复合材料的制备及其对高氯酸铵热分解的催化作用

为了提高纳米复合金属氧化物对高氯酸铵(AP)热分解的催化作用,以Bi(NO_(3))_(3)·5H_(2)O、Fe(NO_(3))_(3)·9H_(2)O和GO为前驱体,采用水热法制备了铁酸铋/石墨烯(BiFeO_(3)/rGO)纳米复合材料;利用XRD、FT-IR、XPS、TGA、SEM和TEM等对所制备样品的结构、粒径及形貌进行了表征;采用差热分析研究了不同添加量的BiFeO_(3)/rGO纳米复合材料对AP热分解过程的影响,分析了BiFeO_(3)/rGO对AP热分解的催化机理及其对AP热分解动力学的影响。结果表明,rGO的引入有效阻止了纳米BiFeO_(3)颗粒的团聚,大大增加了比表面积;当BiFeO_(3)/rGO纳米复合材料的质量分数为4%时,AP的高温分解峰降低最多,达167℃,表观分解热增加了1631J/g,达2518J/g,表观活化能从172.07kJ/mol降低至128.35kJ/mol,表明所制备的BiFeO_(3)/rGO纳米复合材料能有效催化AP的热分解。

金纳米粒子与电化学还原氧化石墨烯复合材料修饰电极的制备及其电化学应用

利用金纳米粒子(Au NPs)和电化学还原氧化石墨烯(ERGO)制备了以玻碳电极(GCE)为基底电极的复合材料修饰电极Au NPs-ERGO/GCE.采用场发射扫描电子显微镜(FESEM)、拉曼光谱、循环伏安(CV)法、计时电流法等方法对复合材料修饰电极进行了系统表征与分析.将所制备的复合材料修饰电极应用于葡萄糖的电化学分析研究.研究数据表明:所制备的Au NPs-ERGO/GCE电极对葡萄糖具有良好的电催化性能,有较宽的检测范围和较好的灵敏度,同时,对抗坏血酸(AA)、尿酸(UA)和氯离子(Cl^-)等共存的干扰物均有良好的抗干扰性能.

Ni/RGO复合材料的制备及其吸波性能的研究

利用水热还原法在石墨烯(RGO)表面负载磁性金属Ni粒子,通过XRD、FT-IR、拉曼、SEM对其物相、形貌等进行表征分析。结果表明,通过水热原位还原法,直径约100nm的Ni粒子被均匀负载到RGO表面,成功制备了镍负载石墨烯(Ni/RGO)复合材料。利用矢量网络分析仪对其吸波性能进行检测,结果表明,样品1(0.25mmolNi负载RGO)表现出了优异的吸波性能,在吸波涂层厚度为4.5mm,吸波频率为7.2GHz时,最佳反射损耗为-55.9dB,其有效吸波宽度为5.8~9.2GHz。Ni/RGO复合材料是一种很有前途的具有低密度、强吸收、宽频带、厚度薄的微波吸收材料。

链状核壳Ni@Cu/RGO复合材料的制备及其吸波性能研究

采用简单的溶液原位还原法,成功制得链状核壳镍包覆铜负载还原氧化石墨烯(Ni@Cu/RGO)复合材料。利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、拉曼光谱仪(Raman)和透射电镜(TEM)等对其形貌、结构、物化性质进行表征,同时还对Ni@Cu/RGO复合材料的形成机理进行了研究。结果表明,核壳镍包覆铜(Ni@Cu)为链状核壳结构,且均匀地负载于还原氧化石墨烯(RGO)上。利用矢量网络分析仪(VNA)对其吸波性能进行测试,Ni@Cu/RGO复合材料表现出优异的吸波性能,在Ni@Cu/RGO厚度为2.5mm,吸波频率为9.3GHz条件下,最小反射损耗可达-38.36dB。这种优良的吸波性能主要得益于更多的界面极化、自然共振、多重反射等因素。

RGO/BaTiO_3复合材料的制备与性能研究

采用改进的Hummer法制备氧化石墨烯(GO),以乙二醇为还原剂将GO还原得到RGO(Reduced graphene oxide),并通过物理共混法制备RGO/BaTiO3复合材料。采用扫描电镜、X射线衍射、傅里叶红外、介电性能测试仪等对其表面形貌、微观结构、介电性能进行了表征。结果表明,乙二醇为还原剂成功实现了GO的还原,且还原后的RGO有效提高了RGO/BaTiO3复合材料的介电性能。当RGO质量分数为0. 5%～0. 8%时,复合材料的介电常数高达140以上,比纯BaTiO3材料提高约1. 75倍,且介电损耗控制在0. 2～0. 45之间。

不同方法制备的ZnMn2O4/RGO复合材料电化学性能对比分析

以乙酸锰、乙酸锌和自制氧化石墨烯为原料,分别采用溶剂热法和水热法制备了ZnMn2O4/RGO复合材料,并对其电化学性能进行对比分析.结果表明:RGO的加入,增大了ZnMn2O4/RGO复合材料的比表面积,改善了ZnMn2O4材料的电化学性能;在电流密度为2 A/g的条件下,采用溶剂热法和水热法所制ZnMn2O4/RGO复合材料的比电容分别为763.4 F/g和127.8 F/g,经500次循环实验后,这两种方法所制备的复合材料的电容保持率分别为84.9%和83.0%,综合考虑,溶剂热法所制ZnMn2O4/RGO复合材料的综合性能较好.

石墨烯的制备及其在光催化材料中的应用

以黑龙江鸡西柳毛鳞片石墨为原料制备石墨烯,重点探讨了氧化剂配比、氧化时间对氧化石墨结构的影响,表征了氧化石墨、氧化石墨烯与石墨烯的晶体结构与形貌特征。并将石墨烯与氧化锌纳米棒阵列(RGO/ZNRs)复合,研究了石墨烯浓度对石墨烯/氧化锌纳米棒阵列复合材料光催化降解性能的影响,分析了复合材料的光降解机制。结果表明:鸡西柳毛天然鳞片石墨成功制备成单层或少层还原氧化石墨烯片,厚度为1.1~1.3 nm。石墨烯的引入有效增强了RGO/ZNRs复合材料光催化降解性能。当石墨烯浓度为2mg/mL时,RGO/ZNRs复合材料中石墨烯的含量达到最优值,光催化性能最佳。

功能材料rGO/TiO2复合光催化剂的合成与研究

本文设计采用碱性一步水热法低温下控制合成了不同石墨烯含量的rGO/TiO2复合材料(石墨烯质量分数为0%,1%,5%,10%,15%)。通过XRD,SEM,Raman,Nitrogen adsorption-desorption等表征手段和光催化降解亚甲基蓝溶液(MB)测试,研究了石墨烯及其含量对TiO2结构、形貌以及光催化活性的影响。结果表明:(1)强碱水热反应中GO被还原为薄片状石墨烯,用于修饰TiO2不改变其晶相结构;适量的石墨烯掺杂使复合物的粒径减小,比表面积增大,电子扩散、迁移阻抗减小。(2)适量的石墨烯不仅可增强污染物与光催化剂的有效接触,还可作为电子受体促进TiO2电子-空穴的分离,使TiO2的光催化活性提高。(3)但过量的石墨烯不光会覆盖TiO2的部分活性位点,还易于参与形成团聚产物,不利于TiO2光催化活性的提高。因此,当石墨烯含量为5%时,rGO/TiO2对MB的光催化活性提高到86.3%,光催化性能最佳。这为碳材料改性TiO2光催化剂的绿色开发提供了一种可靠途径。

MnFe2O4/还原氧化石墨烯纳米复合材料的光学性能

由于纳米尺度的尖晶石结构金属氧化物独特的晶体结构和能带结构,使其具有广阔的应用前景。采用水热法合成了MnFe2O4复合还原氧化石墨烯(MnFe2O4/rGO)纳米复合材料,采用XRD、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、能量色散X射线光谱仪(EDX)、FTIR、XPS、拉曼光谱(Raman)、光致发光光谱(PL)和紫外-可见光谱漫反射(UV-vis DRS)对样品的晶体结构、形貌、元素分布、结合能和光学性能进行表征。结果表明,制备的MnFe2O/rGO复合材料为立方尖晶石结构,形貌呈不规则的椭球形,颗粒大小比较均匀。rGO表面所负载的MnFe2O4纳米粒子被石墨烯部分包裹,颗粒尺寸小,分散性好。MnFe2O4/rGO复合材料的电子-空穴对的再结合效率降低,其中石墨烯具有较多缺陷,无序程度较高,含氧基团被聚乙烯吡咯烷酮(PVP)部分还原,数量大大减少。MnFe2O4/rGO复合材料的带隙小于纯MnFe2O4带隙,发生了红移现象。

石墨烯复合材料作为散热涂层在工业计算机上的应用

石墨烯热导率高达5300 W/(m·K),比表面积高达2630 m^(2)/g,热力学性能优异。在工业计算机散热中,制作石墨烯喷涂散热器:通过改进的Hummer法,以及重氮化、高温还原等工艺手段,制备了石墨烯前驱体材料(RGO);通过机械混合,使树脂材料得以改性,制备了高导热石墨烯复合材料;采用喷塑工艺,将石墨烯复合材料喷涂到散热器表面,得到了石墨烯喷涂散热器。以HPC300数控系统工业计算机作为测试平台,开展石墨烯喷涂散热器测试,对比阳极氧化散热器、传统铝挤散热器散热效果,评估了应用效果。测试结果表明:1)石墨烯喷涂散热器的散热性能与传统铝挤散热器相比提高了18.7%,与阳极氧化散热器相比提高了9.6%;2)石墨烯喷涂工艺的喷涂可控性更高,能够更好地满足静电设计要求;3)在相同散热设计要求下,石墨烯喷涂散热器更加轻量化、小型化,适合在高频振动环境下工作,具有更高的安全性。

Co掺杂对RGO/Fe3O4复合材料组织结构和吸波性能的影响

研究了Co掺杂对还原氧化石墨烯（RGO）/Fe3O4复合材料结构、形貌和吸波性能的影响规律.采用一步水热法分别制备RGO/Fe3O4和Co掺杂的RGO/Fe3O4复合材料,通过扫描电子显微镜、X射线衍射仪和X射线光电子能谱分析Co掺杂对复合材料的微观形貌、相组成及表面元素价态的影响;利用矢量网络分析仪测定两种复合材料在2-18 GHz频率范围内的相对复介电常数和复磁导率,模拟计算了Co掺杂对RGO/Fe3O4复合吸波性能的影响规律.结果表明：部分Co参与了水热反应生成了CoCO3、Co3O4和Co2O3,还有部分Co以单质形式存在,其通过正负电荷吸引机制,影响Fe3＋在氧化石墨烯（GO）表面的配位,使得负载在还原氧化石墨烯（RGO）表面的Fe3O4纳米颗粒部分迁移至RGO片层间;Co掺杂改善了复合材料的导电能力和磁损耗能力,使复合材料的吸波能力显著增强.反射率模拟结果表明：掺杂后与掺杂前相比,当匹配厚度d=2.00 mm时,最大反射损耗提高3.44 d B,有效吸收频带拓宽2.88 GHz;当匹配厚度d=2.50 mm时,最大反射损耗提高8.45 dB,有效吸收频带拓宽2.73 GHz.Co掺杂对RGO/Fe3O4复合材料的结构和形貌有显著影响,并有效改善复合材料的吸波性能.

煤矿开采安全防护用聚氨酯注浆材料试验研究

聚氨酯注浆材料具有黏度适中、凝胶时间可控、耐磨、耐化学腐蚀和力学性能优异等特点,被广泛用于煤矿开采安全防护。但其导热、抗静电、阻燃等性能有待提高,存在较大的安全隐患,限制了聚氨酯注浆材料在煤矿井下的应用。石墨烯/聚苯胺纳米杂化物的加入对聚合物基复合材料导热、导电、阻燃等性能具有突出的增强效果,有望成为聚氨酯注浆复合材料性能改善的理想改性剂。利用原位化学氧化聚合法制备了石墨烯/聚苯胺(rGO/PANIf)纳米杂化物,通过FTIR、XRD、TEM、TG等分析方法对纳米填料的微观结构与形貌进行表征,并将rGO、PANIf、rGO/PANIf分别作为填料制备聚氨酯注浆复合材料,研究了不同填料及不同添加份量的纳米填料对改性聚氨酯注浆材料热稳定性、阻燃性能、导热性能和抗静电性能的影响。结果表明:rGO/PANIf杂化物的加入可以提高聚氨酯注浆复合材料的导热性能、抗静电性能、热稳定性和阻燃性能;与纯聚氨酯注浆材料相比,仅添加1wt%(质量分数)的rGO/PANIf杂化物,聚氨酯注浆复合材料的点燃时间延长了16 s,CO产生速率下降了25.6%;添加5wt%的rGO/PANIf杂化物,聚氨酯注浆复合材料的导热系数提高了19.4%,体积电阻由8.0×10^(13)Ω降低到3.1×10^(11)Ω,最大热解温度提高了25℃,热释放速率峰值、总热释放量、总烟气释放量分别降低了24%、18%、17.4%。

RGO/TiO_2光催化降解2,4-二氯苯氧乙酸研究

通过Hummers法及紫外光/热还原工艺制得还原氧化石墨烯(RGO),采用溶胶-凝胶-煅烧法,以RGO和钛酸酊脂为前驱体制备出RGO/TiO2光催化复合材料,并利用XRD、FT-IR等对其进行了表征.对RGO/TiO2光催化降解性能的研究发现,复合光催化剂RGO/TiO2对2,4-二氯苯氧乙酸(2,4-D)的光催化降解活性显著优于纯TiO2,并且发现负载量和pH值对光催化降解性能有较大的影响:RGO/TiO2投加量为1.2g·L^(-1)、RGO负载量2%、pH为3、初始浓度为50 mg·L^(-1)反应12 h,2,4-D去除率达到98.75%;2,4-D降解率随着RGO/TiO2投加量的增大先增大后减小;RGO/TiO2对2,4-D的降解为脱氯还原和催化氧化过程,产生氯酚、苯酚等中间产物.