ZnFe2O4/石墨烯复合纳米纤维制备及电化学性能研究

通过静电纺丝结合高温煅烧制备ZnFe2O4纳米纤维,采用水热反应将其与氧化石墨烯复合制备得到ZnFe2O4/石墨烯复合纳米纤维。X射线衍射光谱法(XRD)、扫描电子显微镜法(SEM)和透射电子显微镜法(TEM)等的分析结果表明,制备得到的ZnFe2O4/石墨烯复合纳米纤维结晶良好、纤维直径均匀且表面粗糙,并且还原后的石墨烯能够包覆在其表面。以100 m A/g的电流强度充放电时,首次放电比容量为1 865 m Ah/g,经过50次循环后比容量仍高达848 m Ah/g,表现出优异的循环稳定性能,同时大倍率性能也非常优异。ZnFe2O4/石墨烯复合纳米纤维具有高比容量、良好的循环稳定性和优异的大倍率性能等优点,是一种具有应用前景的新型锂离子电池负极材料。

高可见光活性磁性催化剂ZnO/ZnFe_2O_4/石墨烯的制备与表征

以硝酸锌和硫酸亚铁为原料,采用水热法一步合成了ZnO/ZnFe_2O_4纳米颗粒,再通过水合肼还原氧化石墨烯合成了ZnO/ZnFe_2O_4/石墨烯磁性催化剂。采用X射线衍射(XRD),场发射扫描电子显微镜(FESEM),透射电子显微镜(TEM),傅立叶变换红外光谱仪(FT-IR)等仪器对催化剂的结构进行了表征。以亚甲基蓝作为目标降解物,考察了不同石墨烯掺量的磁性催化剂在可见光照射下的光催化性能。结果表明,当石墨烯掺量为3%时,磁性催化剂的活性最优,可见光照射60min后亚甲基蓝溶液的降解率高达98%。磁性催化剂稳定性良好,且由于ZnFe_2O_4的存在,磁性催化剂可通过外部磁场进行回收。

ZnFe_2O_4纳米粒子-石墨烯复合材料制备和超级电容器性能

为提高ZnFe_2O_4的电化学性能,采用一步溶剂热法合成ZnFe_2O_4纳米粒子-石墨烯复合材料,对其进行X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜表征和电化学性能分析。结果表明:该方法可防止二维层状结构石墨烯团聚,把ZnFe_2O_4颗粒粒径控制在纳米级且均匀地附着到石墨烯片层上;复合材料呈现二维层状结构,比表面积达到180 m^2/g,有效增加活性位点数量;当电流密度为1 A/g时,复合材料电极的比电容达到180.9 F/g,电化学性能优于纯ZnFe_2O_4电极。

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%。

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。

三维连续结构Li_4Ti_5O_(12)/石墨烯纳米复合材料:制备和其锂离子电池超长循环性能(英文)

利用具有三维连续纳米孔结构的热剥离石墨烯为骨架制备Li4Ti5O12/石墨烯纳米复合材料。通过乙醇挥发法在热剥离石墨烯的纳米孔道内引入前驱物,进一步高温热处理,在热剥离石墨烯的孔道内原位形成Li4Ti5O12纳米粒子。利用复合材料作为锂离子电池电极材料。电化学反应过程中,热剥离石墨烯的三维连续结构确保了Li4Ti5O12纳米粒子与石墨烯在长循环过程中的有效接触。因此,复合材料表现出优异的循环稳定性。在5C下,5 000次循环后,其容量保持率高达94%。

还原的氧化石墨烯/CoFe_2O_4的膜分散-水热法制备及其吸波性能

基于双膜分散技术与水热法相结合的思想,在较低温度条件下,短时间内合成了还原的氧化石墨烯（rGO）/CoFe2O4纳米复合材料,并研究了rGO/CoFe2O4的吸波性能。通过XRD、SEM、EDS、TEM、TG/DSC、IR测试手段对rGO/CoFe2O4进行表征,采用矢量网络分析仪测定了复合材料在2~18GHz范围内复介电常数和复磁导率的变化,并利用计算机模拟材料在不同厚度下电磁波的衰减性能。结果表明：在透明绢丝状石墨烯的表面及边缘负载了粒度均匀的纳米CoFe2O4粒子;单一纳米CoFe2O4的反射率损耗为-3.59d B。而m CoFe2O4∶m GO为10∶7的样品的吸波层厚度在2~3mm之间变化时,微波吸收效果显著增强,厚度为3mm时,出现最大微波衰减值-9.2d B,并且微波吸收峰随着吸波层厚度的增加而向低频移动。相比于单一纳米CoFe2O4粉体,rGO/CoFe2O4纳米复合材料对电磁波的吸收效果有了大幅度的提高。

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。

CoFe_2O_4/磺化石墨烯的合成及对低浓度甲基橙的吸附

采用一步溶剂热法合成了钴铁氧体/磺化石墨烯纳米复合材料(CoFe_2O_4/GS),通过BET、FT-IR、SEM、VSM等对样品的结构、形貌和磁性进行了表征。制备材料对低浓度甲基橙有很好的吸附效果,循环使用性能稳定。实验结果表明:在297 K、pH为7.0时,CoFe_2O_4/GS对甲基橙的去除率可达99.5%。与GS相比,CoFe_2O_4/GS具有铁磁性,便于回收,更适于循环吸附实验。

石墨烯/MoS_(2)/CaIn_(2)S_(4)复合光催化剂的等离子体制备及性能研究

光催化技术因可以利用太阳能、反应条件温和、无二次污染等优点,有望成为解决石化行业废水、废气污染物的理想污染治理技术。为了充分发挥石墨烯、MoS_(2)等二维层状材料在结构上的优势,我们采用等离子体技术原位还原单层氧化石墨烯和四硫代钼酸铵,制备石墨烯/MoS_(2)/CaIn_(2)S_(4)复合光催化剂。利用XRD、SEM、TEM、BET、Raman、XPS等技术对复合光催化剂的结构、形貌、比表面积、电子结构等进行了表征,并研究了它们在可见光下光催化降解气相邻二甲苯和液相苯酚的性能。结果表明,在等离子体制备过程中,MoS_(2)优先负载到CaIn_(2)S_(4)表面,同时MoS_(2)和CaIn_(2)S_(4)又负载到薄层石墨烯的纳米片上。这种独特的结构不仅可以提高光催化剂的比表面积,同时还可以有效抑制光生载流子的复合、提升光生电荷的寿命,因此MoS_(2)和石墨烯的协同作用可以大幅增强CaIn_(2)S_(4)的光催化性能。当MoS_(2)和石墨烯的负载量分别达到5%和3%时,得到的石墨烯/MoS_(2)/CaIn_(2)S_(4)的光催化性能最强,90 min内可以将200 ppmV的邻二甲苯降解97.7%,表观一级反应速率常数为0.004167 min^(-1),分别是相应的石墨烯/CaIn_(2)S_(4)、MoS_(2)/CaIn_(2)S_(4)和CaIn_(2)S_(4)的2.5、5.4和7.1倍;120 min可以将20 mg·L^(-1)的苯酚降解84.8%,表观一级反应速率常数为0.01542 min-1,分别是相应的石墨烯/CaIn_(2)S_(4)、MoS_(2)/CaIn_(2)S_(4)和CaIn_(2)S_(4)的2.4、3.8和6.0倍。

石墨烯-Bi_2MoO_6可见光催化降解4BS染料

采用溶剂热合成法制备性能稳定的可见光石墨烯-Bi2MoO6复合催化剂,研究催化剂对4BS染料的光催化降解效果以及4BS溶液浓度和pH、催化剂用量和石墨烯-Bi2MoO6复合催化剂重复使用次数等对光催化降解效果的影响。结果表明,在催化剂用量0.50 g.L-1、染料初始浓度20 mg.L-1和碱性条件下,光照反应150 min后,4BS去除率达98.5%,催化剂重复使用5次,4BS去除率达78%。复合催化剂结构稳定,可见光下能够有效降解4BS染料。

锂离子电池用LiMn2O4/石墨烯复合材料的性能

采用Hummers法制备少层氧化石墨烯(GO),再通过喷雾干燥高温固相原位还原法制备锰酸锂(LiMn2O4)/石墨烯复合正极材料。通过SEM、透射电镜(TEM)、XRD及电化学测试等方法,研究材料的结构和电化学性能。石墨烯能包覆LiMn2O4纳米颗粒团,并连接在纳米颗粒之间,减少LiMn2O4颗粒与电解液直接接触,形成纳米级的导电网络,提高LiMn2O4的循环性能和高倍率性能。在3.0-4.3V充放电,LiMn2O4/石墨烯复合材料在0.5C倍率下的放电比容量为133.0mAh/g,比LiMn2O4高11.2mAh/g;LiMn2O4/石墨缔复合材料在1.0C倍率下循环100次,放电比容量由128.7mAh/g衰减到127.8mAh/g,容量保持率为99.3%;5.0C倍率下的放电比容量达到110.9mAh/g,是0.5C时的83.3%。

石墨烯/Fe_2(MoO_4)_3复合物的制备与电化学特性研究

首先通过Hummers法制备氧化石墨烯,然后石墨烯为模板用水热法将其与Fe_2(MoO_4)_3复合,成功制备了石墨烯/Fe_2(MoO_4)_3三维多孔复合物。通过XRD、扫描电镜、拉曼光谱以及红外光谱对制备的石墨烯/Fe_2(MoO_4)_3复合物进行结构和形貌表征,并测试了其电化学特性。结果显示石墨烯/Fe_2(MoO_4)_3复合物呈多孔结构,且Fe_2(MoO_4)_3颗粒分散在石墨烯孔隙间,循环伏安曲线显示复合物有优良的电化学性能。

四氧化三铁/还原石墨烯(Fe_3O_4/rGO)催化H_2O_2电还原

通过水热合成法制备Fe_3O_4/还原石墨烯(Fe_3O_4/rGO)复合催化剂.通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)对复合催化剂进行表征,获得的Fe_3O_4均匀地分布在石墨烯表面,平均粒径为20~30nm.电化学(CV,LSV,CA,EIS)测试表明:Fe_3O_4/rGO复合催化剂的催化性能高于Fe_3O_4催化剂的催化性能.当E=-0.6V时,Fe_3O_4/rGO复合催化剂电流密度可达4.32m A/cm^2,约是Fe_3O_4催化剂的9.4倍.

ZnCo_2O_4/N-3D石墨烯的制备及其电化学性能研究

通过简单的水热-煅烧裂解法,将氮掺杂的三维石墨烯与钴酸锌复合制备电极材料,在160℃分别反应3、4、5、6.5、8 h,样品平均比表面积为25 m2/g,平均孔径为14 nm左右,主要以介孔存在,有利于电解质与电极材料的有效接触和电解质离子的传输。经测试,材料在160℃反应5 h时比电容值最高,在电流密度为1和20 A/g下,比电容分别为304和217 F/g,保持率为71.4%。且三电极体系下充放电循环1 000次,材料表现出良好的循环稳定性;并且内阻较小为0.5Ω,表现出良好的阻抗行为。

Bi_4V_2O_(11)/石墨烯异质结光催化剂的制备及其在降解抗体污染物中应用（英文）

发展和设计高效、廉价和稳定的光催化剂用于抗生素污染物降解仍然存在巨大的挑战。本文通过一种便捷的水热方法制备了Bi_4V_2O_(11)/石墨烯复合材料并用于可见光下抗生素污染物光催化降解。通过自由基追踪实验,确认了光催化降解过程中活性物质为h+和·OH基团。根据实验结果,提出了相应的反应机理。石墨烯的引入可以有效地促进光生电子-空穴对的分离,从而增强光催化活性。该复合催化剂展现出良好的活性和稳定性。该方法以石墨烯为载体制备了光催化降解材料,为高性能光催化剂的制备提供了参考。

基于石墨烯和Fe_(3)O_(4)@TiO_(2)@AuNPs纳米复合材料修饰电极用于检测洋蓟素

基于石墨烯(GR)和Fe_(3)O_(4)@TiO_(2)@AuNPs磁性核壳纳米粒子复合材料修饰金电极,构建了一种电化学传感器用于洋蓟素(cynarin)的定量检测.采用化学合成法制备了石墨烯二维纳米材料和Fe_(3)O_(4)@TiO_(2)@AuNPs磁性核壳纳米粒子,并利用扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)对其形貌和结构进行了表征.考察了洋蓟素在传感器上的电化学行为,石墨烯具有大的比表面积和良好的导电性,与Fe_(3)O_(4)@TiO_(2)@AuNPs核壳纳米粒子复合后,改善了石墨烯的分散性,并产生协同效应,导致传感器对洋蓟素表现出显著的电流响应.该电化学传感器对洋蓟素的线性响应范围为50 nmol/L~0.3 mmol/L,线性方程为I(μA)=5.14lg c(μmol/L)+1.37,检出限为17 nmol/L(信噪比S/N=3).制备的电化学传感器具有线性范围宽、检出限低、选择性和稳定性高等特点,用于实际样品中洋蓟素的测定,结果令人满意.

第一性原理研究O_2在CrN_4掺杂石墨烯上的氢化

掺杂是调制graphene催化特性的有效方法 .掺杂的石墨烯,因其具有对氧还原反应具有较高的活性,而作为一种新型高效质子交换膜燃料电池阴极材料.采用包含色散力校正的第一性原理的密度泛函理论方法 (DFT-D)系统的研究了O_2在CrN_4掺杂的石墨烯上的吸附和氢化特性.结果表明:(1)O_2倾向于以side-on模式吸附在Cr顶位,形成O-Cr-O三元环结构,吸附能为1.75 e V;(2)O_2在Cr N4-Gra上更倾向于直接分解成O+O,并进一步氢化为O+OH,反应的限速步为O_2的分解,相应的反应势垒为0.48 e V.