WO_3/氮掺杂石墨烯复合材料的制备及室温气敏研究

以氨水为氮源,采用简便的超声法将氮元素掺杂进石墨烯,通过溶胶-凝胶法制备WO3/氮掺杂石墨烯复合材料,经Raman、XPS、TEM等表征对其进行结构和形貌分析,并在光电流平台上测试其对NO2气体的室温气敏性能。结果表明,对石墨烯进行氮掺杂后形成新的C-N键,石墨烯表面缺陷增加,导电性能提升,WO3/氮掺杂石墨烯复合材料表现出优异的室温气敏特性。

WO_3纳米棒/石墨烯复合材料的制备及其气敏性能研究

以钨酸钠和盐酸为原料、草酸和硫酸钠为辅助剂,采用水热法制备纯WO3,进一步掺杂氧化石墨烯(GO)制备WO3纳米棒/石墨烯复合材料.通过XRD,FE-SEM,RAMAN,FTIR等手段对不同GO掺杂量的WO3纳米棒/石墨烯复合材料进行表征,并采用静态配气法对该材料进行气敏性能测试.结果表明,纯WO3为单斜晶相,WO3纳米棒/石墨烯复合材料为四方晶相,且随着GO掺杂量的增加,纳米棒的长径比逐渐增大;当GO掺杂量为1.0 wt%时,复合材料的气敏性能较好,加热电压为2.96 V(约155℃),对5×10-6H2的灵敏度达1.779,响应和恢复时间分别为3 s和4 s.

氮掺杂石墨烯/碳纳米管/无定形炭复合材料制备及其电化学性能

碳基复合材料被认为是超级电容器广泛应用最有前景的电极材料之一。本文使用氧化石墨烯(GO)、硝酸钴[Co(NO)]、三聚氰胺为原料,利用钴对高温下热解碳源的催化作用,制备得到了氮掺杂石墨烯/碳纳米管/无定形炭(NC)复合材料,并测试了其电化学性能。探究了金属和三聚氰胺添加量对碳基复合材料结构和性能的影响,研究发现,在添加量分别为0.02mmol和0.3g时,制得的样品具有大比表面积(380.5m~2/g)和高掺氮质量分数(6.29%),并在三电极系统中体现出优异的电化学性能,电流密度为0.5A/g时样品的比电容为137.1F/g,5A/g时比电容为113.5F/g,保持率为88.5%,具有优异的倍率性能,在循环5000圈后样品的容量保持率为104%,具有良好的循环稳定性,这归因于三维结构可以加快充放电过程中的离子转移和氮掺杂可提高材料润湿性和贡献部分赝电容,为超级电容器电极材料的制备提供了理论借鉴。

固相剪切磨盘碾磨法制备四氧化三铁/氮掺杂石墨烯复合材料及其在锂离子电池中的应用

固相剪切磨盘碾磨法是一种基于全固相反应、不同于传统球磨方法制备微纳米基功能复合材料的新方法。本文以石墨和纳米四氧化三铁为原料,三聚氰胺为氮掺杂剂,采用固相剪切磨盘碾磨法,成功制备了四氧化三铁/氮掺杂石墨烯复合材料(Fe_3O_4/N-G)。通过X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(RM)、透射电镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)、比表面积(BET)测试和电化学测试对样品结构、形貌和电化学性能进行表征。测试结果显示:该方法能够在将石墨剥离成少数层石墨烯的同时,实现石墨烯的氮掺杂以及与Fe_3O_4的均匀复合,最终制得Fe_3O_4/N-G复合材料;将该复合材料作为锂离子电池负极材料,表现出优异的循环稳定性,在100mA·g-1的电流密度下经过100次循环后,Fe_3O_4/N-G可逆比容量保持在869 mAh·g-1,远高于纯Fe_3O_4的78mAh·g-1。该方法为制备石墨烯基复合电极材料提供了绿色环保、简便易行的新方法。

氮硫共掺杂石墨烯/SnS2纳米复合材料的制备及储锂性能

锡基负极材料的理论储锂容量高,但循环稳定性和倍率性能差,难以满足实际应用的需要。我们以四氯化锡、二硫化碳、氨水、石墨烯为原料,采用水热-热处理相结合的方法,合成了氮硫共掺杂石墨烯/硫化锡复合材料(SnS_2@N,S-RGO)。该材料中,硫化锡纳米粒子均匀地生长在石墨烯上,增大了其比表面积,提高了其稳定性和导电性。因此,该复合材料的储锂容量高、倍率性能和循环稳定性好,有望用于高性能锂离子电池。

SnO_2纳米粒子/氮掺杂石墨烯复合材料的制备和储锂性能

本文以SnC_2O_4、GO、柠檬酸和尿素为原料,通过溶剂热和热处理相结合的方法制备出SnO_2纳米粒子/氮掺杂石墨烯复合材料(SnO_2NPs/NG)。用作锂电负极时,SnO_2NPs/NG复合材料在100 mA·g^(-1)的电流密度下循环100次后,其容量为1238 mAh·g^(-1),即使在8 A·g^(-1)的大电流密度下,其容量仍高达206 mAh·g^(-1),显示出了较好的循环和倍率性能。

N掺杂石墨烯/WO_3纳米线复合光催化剂的光催化活性研究

采用两步水热法制备了N掺杂石墨烯/WO3纳米线复合光催化剂,用XRD、TEM、FT-IR和XPS等技术对样品进行了表征,考察了该催化剂在模拟太阳光下光催化降解甲基橙溶液活性。结果表明,经过两次水热反应,WO3纳米线负载在N掺杂石墨烯表面。引入N掺杂石墨烯有助于减少光生电子空穴对的复合,光催化活性显著提高。模拟太阳光照60 min,该复合光催化剂对甲基橙的脱色率达到99.4%。

氮掺杂石墨烯负载锰酸钴纳米颗粒(CoMn_(2)O_(4)/N-rGO)复合材料的制备及其氧还原催化性能的研究

采用两步水热法制备了氮掺杂石墨烯负载的尖晶石型锰酸钴纳米颗粒(CMO/N-rGO)复合材料。利用X射线衍射光谱(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、拉曼光谱(Raman)和X射线光电子能谱(XPS)对催化剂材料进行物性表征,并在旋转圆盘电极装置上采用循环伏安、线性扫描伏安和阻抗测试对催化剂材料的电化学性质进行研究。该材料在碱性介质中表现出优异的氧还原催化活性和稳定性,并按照四电子反应路径进行催化反应。与氮掺杂石墨烯和锰酸钴纳米颗粒相比,CMO/N-rGO具有更正的起始电位、半波电位和更大的极限扩散电流,表现出有更高的催化活性,这可归因于氮掺杂石墨烯良好的导电性能、高的比表面积,氮元素的掺杂作用以及锰酸钴与氮掺杂石墨烯之间的协同作用。

氮掺杂石墨烯负载铂纳米颗粒复合材料的制备及其传感器的构建

本文通过化学还原的方法制备了石墨烯负载铂纳米颗粒复合材料(Pt@G)和氮掺杂石墨烯负载铂纳米颗粒复合材料(Pt@NG)。采用透射电镜、原子力显微镜、X射线光电能谱仪和X射线衍射仪对所制备的Pt@G和Pt@NG复合材料进行了结构与形貌的表征。结果表明:所制备的Pt@G和Pt@NG复合材料中铂纳米颗粒均匀地分散在石墨烯和氮掺杂石墨烯表面且粒径均一。电化学实验表明,在碱性条件下,Pt@NG复合材料修饰的电极对葡萄糖的催化效果较好,而且对葡萄糖的检测结果显示出良好的线性关系,检测灵敏度较高,而且K2HPO4、Na Cl、KH2PO4、柠檬酸钠、DA和AA等干扰物对葡萄糖检测影响很小。

氮掺杂石墨烯锚定Fe_(2)O_(3)用作锂离子电池高性能负极材料的研究

以石墨烯为导电基底,通过调控多巴胺的添加顺序,成功地制备了氮掺杂石墨烯负载Fe_(2)O_(3)复合材料。扫描电镜和透射电镜表征结果表明,平均尺寸约为20 nm的Fe_(2)O_(3)均匀分布在氮掺杂石墨烯片表面。所制备的氮掺杂石墨烯负载Fe_(2)O_(3)复合材料展现了良好的锂离子存储性能,在0.1 A/g的电流密度下首次放电容量可以达到1434 mA·h/g,并在2 A/g下循环480次依然保持初始容量的78%。

Co_3O_4/氮掺杂三维石墨烯材料制备及电容性能

通过两步法制备Co_3O_4/氮掺杂三维石墨烯,先使用不同pH的NH_3-NH_4^+缓冲溶液制得前驱体,之后煅烧前驱体制得复合材料。电化学测试结果表明,在pH=9.75时制备的复合材料电化学性能最好,在电流密度为1 A/g下的比电容值为630.6 F/g,电流密度增大到2 A/g时,电容保持率为87%,经过1 000次充放电测试后,电容保持率仍高达87%,且材料内阻小于1Ω。XRD和SEM测试表明,复合材料为非晶形材料且呈蜂窝状结构。

氮掺杂石墨烯量子点与Fe^(3+)相互作用的荧光光谱性能研究

通过柠檬酸高温裂解法合成了氮掺杂石墨烯量子点,并基于Fe^(3+)对氮掺杂石墨烯量子点的较强的荧光猝灭作用,建立了一种检测Fe^(3+)的方法.研究发现,氮掺杂石墨烯量子点荧光强度的降低(F_0/F)与Fe^(3+)的浓度之间具有良好的线性关系,线性范围为0.018 5~0.536 5 mmol/L,最低检出限为1.73 nmol/L.同时讨论了pH值、温度以及时间对荧光猝灭体系的影响,优化了实验条件.并采用变温实验和热力学计算探讨了荧光猝灭机理,表明二者之间是放热自发的动态猝灭过程,并实现了对食品中Fe^(3+)的检测,为建立新型荧光传感器提供了理论和实验基础.

氮掺杂石墨烯/氧化亚铜复合凝胶的制备与性能

为了拓展石墨烯凝胶材料在污水处理领域的应用,以氧化石墨烯与氢氧化铜为前驱物,氨水为氮源,葡萄糖为还原剂,利用一步水热法制备了氮掺杂石墨烯/氧化亚铜(NG/Cu_2O)复合凝胶材料。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜表征产物的微观形貌与结构,通过紫外-可见分光光度计测试NG/Cu_2O复合材料在不同的光照环境下对罗丹明B(RhB)染料所表现出的吸附降解性能。实验结果表明,与NG凝胶相比,NG/Cu_2O复合凝胶材料表现出更好的吸附与催化降解能力,且在紫外光的光照环境下对RhB染料的吸附降解性能最佳。

Z机制光催化三元复合材料RGO/WO_3/g-C_3N_4结构及光催化性能

以一步水热法合成了还原氧化石墨烯/三氧化钨/石墨相氮化碳(RGO/WO_3/g-C_3N_4)三元光催化复合材料,并对其结构、形貌及光电性能进行了表征。以罗丹明B(RhB)和盐酸四环素(TC-HCl)为降解目标物,评价了三元复合材料的光催化性能。基于自由基捕获实验和光催化反应结果分析了三元复合材料的光催化机制。结果表明:三元光催化复合材料中,三种物质紧密接触形成异质结构,与WO3和g-C_3N_4单体及其二元复合材料相比,其可见吸收光谱有明显的红移,具有更低的光致发光光谱强度。复合材料有效的改善了电子-空穴对的复合,具有很好的光催化活性,最优配比组成的样品为0. 2%RGO/WO_3/g-C_3N_4,光照240 min后,对Rh B降解效果高达97. 58%,其光催化效果优于WO_3、g-C_3N_4、RGO/g-C_3N_4和WO_3/g-C_3N_4。催化降解过程中的主要活性物种是·O_2^-,其次是h^+、·OH,反应过程中半导体的电子转移机制符合Z机制。

氮掺杂和SnO_2纳米粒子负载对全固态对称型石墨烯超级电容器性能的影响（英文）

电极材料是影响超级电容器性能的主要因素。本研究采用溶剂热法合成石墨烯和氮掺杂石墨烯,通过简单的化学法在其表面负载SnO2纳米粒子。利用刮涂工艺在FTO玻璃表面制备石墨烯、SnO2/石墨烯、氮掺杂石墨烯和SnO2/氮掺杂石墨烯薄膜,并经400℃热处理。分别以制备的石墨烯基薄膜和PVA/H3PO4为电极和电解质组装对称型全固态超级电容器。测试结果表明,与石墨烯相比,氮掺杂石墨烯具有较大的晶粒尺寸、较高的比表面积和较高的超电容性能;SnO2纳米粒子负载可显著提高石墨烯和氮掺杂石墨烯的超电容性能。

Ti^(3+)-TiO_(2)@NGQDs纳米复合光催化剂的制备及其可见光降解双酚A的研究

通过两步水热法合成了Ti^(3+)自掺杂TiO_(2)负载氮掺杂石墨烯量子点(Ti^(3+)-TiO_(2)@NGQDs)纳米复合光催化剂,并通过X射线衍射、透射电镜、X射线光电子能谱和紫外可见漫反射光谱对其进行了详细表征,且研究了其可见光降解双酚A溶液的性能。结果表明,在可见光照射30 min时,Ti^(3+)-TiO_(2)@NGQDs复合光催化剂对双酚A的降解率高达91.9%,其降解双酚A的表观速率常数(k)分别是纯TiO_(2)和Ti^(3+)-TiO_(2)的约33.6倍和6.4倍,这归因于其具有更强的可见光吸收和更快的光诱导电荷传输和分离的协同作用。捕获实验结果表明h+和·OH是Ti^(3+)-TiO_(2)@NGQDs纳米复合光催化剂降解双酚A的过程中的主要活性物质。此外,重复使用性测试结果表明Ti^(3+)-TiO_(2)@NGQDs纳米复合光催化剂具有非常高的稳定性。

氮掺杂石墨烯量子点/Ru(phen)_(3)^(2+)杂化体系电致化学发光法测定诺氟沙星

制备了氮掺杂石墨烯量子点(NGQDs)并表征了其形貌和结构。利用诺氟沙星(NFX)充当主发光体Ru(phen)_(3)^(2+)共反应剂的条件下,NGQDs能够促进其自身与受体Ru(phen)_(3)^(2+)之间的共振能量转移并催化Ru(phen)_(3)^(2+)与NFX之间的电极反应,从而导致体系电致化学发光(ECL)信号显著增强的效果,构建了测定NFX的NGQDs/Ru(phen)_(3)^(2+)杂化新体系。体系ECL增量的对数值与NFX的浓度在1.0×10^(-8)~1.0×10^(-4)mol/L之间呈良好的线性关系,检测限为3.3 nmol/L。该方法可用于两种商业药品制剂中NFX的测定。

氮掺杂石墨烯量子点对拟南芥主根生长方向的影响

石墨烯量子点(GQDs)在电化学生物传感器、生物成像和生物医学等领域具有巨大的应用潜力,在公众和环境中的暴露程度也越来越高,近年来其生物安全性备受关注。截至目前,有关石墨烯量子点对植物生长发育影响的研究较少。该文从细胞和分子水平探究了氮掺杂石墨烯量子点(N-GQDs)处理对拟南芥(Arabidopsis thaliana)主根生长方向的影响。结果表明,N-GQDs能够被根摄取,并通过维管束运输。50-100 mg·L^(-1) N-GQDs处理可改变主根的生长方向,使其朝着远离培养基的方向发生弯曲。研究发现,N-GQDs处理导致根尖小柱细胞中淀粉粒的积累减少,生长素外排载体PIN3的表达量降低,小柱细胞中的PIN3重新定位到远离培养基一侧的细胞外侧膜(即朝向空气),促进根尖生长素的不对称分布,从而引发主根朝着远离培养基的方向弯曲生长,以避开较高浓度的N-GQDs环境。研究结果为进一步阐明N-GQDs处理改变根生长方向的机制提供了重要线索,同时也为N-GQDs的生物安全性评价提供参考依据。

中国科学院深圳先进技术研究院2018年在材料学方面的一些研究进展

中国科学院深圳先进技术研究院材料界面研究中心喻学锋研究员及其团队主导的研究[1]在稀土配位的黑磷方面取得进展。近年来,与石墨烯一样拥有二维层状结构的黑磷展现出良好的生物活性和生物相容性。然而,黑磷的不稳定性以及不可示踪在一定程度上限制了其深入研究和应用。为了通过界面调控技术实现黑磷的稳定性强化和性能优化.

纳米材料

俄罗斯研发出新型纳米磁性复合材料据俄科学院西伯利亚分院网站报道,该分院克拉斯诺亚尔斯克科学中心物理研究所会同西伯利亚联邦大学及西伯利亚科技大学的联合团队研究了纳米磁性复合材料的迟滞现象,建立了这种材料的微磁理论及模型,在此基础上所研发的材料可用于电工、信息技术等领域以及新型功能元器件的制造。