氧化石墨烯负载纳米银/聚乙烯醇型抗菌水凝胶制备与性能

以聚乙烯醇(PVA)、氧化石墨烯(GO)、硝酸银为原料，在不添加引发剂和交联剂的情况下，使用物理交联法（冷冻-解冻法）制得系列AgNPs质量分数不同的还原氧化石墨烯（rGO）负载纳米银/聚乙烯醇型抗菌水凝胶（rGO-AgNPs/PVA）（PGA）。通过FTIR、SEM对水凝胶的结构和形貌进行了表征，通过拉力实验和生物实验对其力学性能和生物性能进行了测试。结果表明，还原氧化石墨烯的加入增强了聚乙烯醇（PVA）水凝胶的机械强度，rGO-AgNPs/PVA抗菌水凝胶断裂伸长率相较于PVA水凝胶提高约60%，拉伸应变可达到125%。流变测试表明，PVA水凝胶的储能模量（G''）和损耗模量（G''）均低于rGO-AgNPs/PVA水凝胶；rGO与纳米银(AgNPs)协同抗菌，PGA-1、PGA-2、PGA-3、PGA-4、PGA-5对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌带宽度分别为0.5~4.5 mm和0.5~5.5 mm；SEM测试发现，相较于PVA水凝胶，rGO-AgNPs/PVA水凝胶的孔洞增多，rGO通过π-π作用形成网络结构，rGO-AgNPs/PVA水凝胶显示出多孔互联的微观结构。     

基于PHMG的丙烯酰胺/琼脂双网络抗菌水凝胶

以琼脂（Agar）、丙烯酰胺（Am）、单宁酸（TA）、氧化石墨烯（GO）为主要原料制备双网络水凝胶辅料。通过TA将GO还原成rGO，以TA/rGO为微反应器与聚六亚甲基胍酸盐（PHMG）反应，将其固定于水凝胶骨架中，制备双网络抗菌水凝胶。对凝胶进行力学性能、热力学性能、抗菌性能等测试。结果表明，琼脂的加入使凝胶的断裂伸长率提高了60%，抗压强度提高，凝胶内部孔隙进一步缩小，力学性能得到提高；质量分数为2.0%PHMG水溶液浸泡后得到的抗菌水凝胶对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率均达到99.80%以上；无抑菌圈形成，说明PHMG被固定于凝胶中；红细胞（RBC）溶血实验表明凝胶溶血率均低于5%，抗菌水凝胶有着良好的生物相容性。     

基于聚六亚甲基胍盐酸盐的聚丙烯酰胺/琼脂双网络抗菌水凝胶

以琼脂(Agar)、丙烯酰胺(Am)、单宁酸(TA)、氧化石墨烯(GO)为主要原料,N,N'-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)为交联剂制备双网络水凝胶PAM-Agar-TA-GO(简称PATG),其中,TA将GO还原成还原氧化石墨烯(r GO)。然后,以TA/rGO为微反应器与聚六亚甲基胍盐酸盐(PHMG)反应,将PHMG固定于水凝胶骨架中,制备双网络抗菌水凝胶(PATGH)。对制备的水凝胶的力学性能、热力学性能、抗菌性能、抑菌性能及生物相容性进行了测试。结果表明,琼脂的加入使水凝胶的断裂伸长率提高了60%,抗压强度提高,力学性能得到提高,水凝胶内部孔隙进一步缩小;经质量分数为2.0%PHMG水溶液浸泡后得到的抗菌水凝胶对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率均达到99.80%以上;抗菌水凝胶在抑菌圈测试中无明显抑菌圈形成,表明PHMG被固定于水凝胶中;红细胞(RBC)溶血实验表明,水凝胶溶血率均低于5%,抗菌水凝胶有着良好的生物相容性。     

聚丙烯酸/氧化石墨烯自修复水凝胶的合成及性能

通过改进的Hummers方法成功制备了氧化石墨烯(GO)。以Fe3+为交联剂、丙烯酸(AA)为单体、GO为增强剂,采用原位聚合法制备了聚丙烯酸(PAA)/GO自修复水凝胶。考查了不同GO含量下,PAA/GO自修复水凝胶的溶胀性能,并探讨了GO含量、Fe3+含量和H2O含量对PAA/GO自修复水凝胶力学性能的影响,研究了PAA/GO自修复水凝胶的自修复性能。结果表明,Fe3+含量、GO含量和H2O单体含量分别为0.5 %（摩尔分数）、0.5 %（质量分数,下同）、80 %时,具有最佳力学性能（其拉伸强度为743.5 kPa,断裂伸长率为2940.5 %）;GO含量为0.25 %时,PAA/GO自修复水凝胶的吸水性能最大;PAA/GO自修复水凝胶具有优异的自修复性能。     

聚苯乙烯/还原氧化石墨烯核壳微球的制备及性能表征

以阳离子聚苯乙烯微球(PS)为核,氧化石墨烯(GO)和PS之间通过静电和π-π作用力进行静电自组装,制备得到聚苯乙烯/氧化石墨烯核壳微球(PS/GO),然后采用氢碘酸(HI)进行还原得到聚苯乙烯/还原氧化石墨烯核壳微球(PS/rGO),采用XRD、SEM、TEM对PS/GO和PS/rGO进行了结构表征。探究了自组装过程条件,例如分散形式(搅拌或超声)、反应时间、GO质量浓度对核壳微球形貌的影响。对不同壳层还原氧化石墨烯(rGO)厚度的PS/rGO复合材料进行了导电性能和热稳定性测试,结果表明,改变壳层rGO的含量,会直接影响复合材料的导电和热性能。由于PS/rGO具有独特的核壳结构,其导电性能和热稳定性相比PS有所提高,电子电阻从PS的17.3Ω降到PS/rGO[m(PS)∶m(rGO)=50∶1]的8.3Ω,PS/rGO的起始热分解温度提高近120℃。     

聚苯乙烯/还原氧化石墨烯核壳微球的制备及表征

以阳离子聚苯乙烯微球(PS)为核,氧化石墨烯(GO)和PS之间通过静电和π-π作用力进行静电自组装,制备得到聚苯乙烯/氧化石墨烯核壳微球(PS/GO),然后采用氢碘酸(HI)进行还原得到聚苯乙烯/还原氧化石墨烯核壳微球(PS/rGO),采用XRD、SEM、TEM对PS/GO和PS/rGO进行了结构表征。探究了自组装过程条件,例如分散形式(搅拌或超声)、反应时间、GO质量浓度对核壳微球形貌的影响。对不同壳层还原氧化石墨烯(rGO)厚度的PS/rGO复合材料进行了导电性能和热稳定性测试,结果表明,改变壳层rGO的含量,会直接影响复合材料的导电和热性能。由于PS/rGO具有独特的核壳结构,其导电性能和热稳定性相比PS有所提高,电子电阻从PS的17.3Ω降到PS/rGO[m(PS)∶m(rGO)=50∶1]的8.3Ω,PS/rGO的起始热分解温度提高近120℃。     

氧化石墨烯/聚乙醇纤维复合材料的制备与性能

为解决复合材料在长期使用时出现力学性能与耐久性能降低的问题，将氧化石墨烯（GO）与聚乙烯醇纤维（PVA纤维）掺入到复合材料中，对其力学性能与耐久性能进行探索研究。结果表明：1%～5%的PVA纤维、0.05%（质量分数）～0.075%（质量分数）的GO，对复合材料试件各龄期的力学强度提升程度最大；1%～2%的PVA纤维，对复合材料抗干缩性能与抗冻融性能改善效果最好；0.05%（质量分数）～0.075%（质量分数）的GO对复合材料抗冻融性能改善效果最好，但对抗干缩性的影响随着掺量的增加呈先小幅提升后大幅削弱的趋势。     

石墨烯/玻璃块体复合材料的制备及性能

本文报道了还原氧化石墨烯/钠钙硅(rGO/SLS)玻璃块体复合材料的热压制备和力学性能。首先以3-氨基丙基三乙氧基硅烷为表面活性剂修饰玻璃粉微粒;然后在水溶液中带负电的氧化石墨烯(GO)纳米片通过静电自组装与被氨基修饰过带正电的玻璃颗粒相结合生成复合颗粒。通过高温真空热压烧结,GO被还原成rGO,从而原位生成rGO/SLS玻璃块状复合材料。结果表明,rGO均匀分布在玻璃基质中,并明显增强了复合材料的机械性能。rGO/SLS玻璃块体复合材料中rGO的含量为0.5%(质量分数)时,复合材料的弯曲强度比纯的SLS玻璃提高了约一倍。     

氧化石墨烯与剩余活性污泥聚合制备多孔碳材料及其电化学性能

石墨烯是导电性良好的二维材料,但易重新堆叠而导致导电率和电容量下降。氧化石墨烯（GO）的生物相容性和细菌的胶体特性可使二者在水溶液中聚集为三维石墨烯基材料。将剩余活性污泥与GO悬浮液共培养形成活性污泥石墨烯水凝胶（SGH）,剩余活性污泥中的细菌可将GO还原为导电的rGO。SGH经冻干可得到具有良好亲水性和导电性的O、N自掺杂多孔材料,即活性污泥石墨烯气凝胶（SGA）。在氩气中高温退火可进一步提高材料的电化学性能。经700℃、2 h退火后的改性SGA（ANSGA）具有174 F/g的比电容值（2 A/g）,以及优异的倍率性能、离子传输性能和循环稳定性,具有进一步加工制备电极材料的应用潜力,为石墨烯基材料绿色制备和剩余活性污泥资源化利用提供方向。     

介孔CoMn2O4/还原氧化石墨烯复合材料的制备及其超级电容性能

采用共沉淀法制备了CoMn₂O₄/还原氧化石墨烯(CoMn₂O₄/rGO)复合电极材料,并研究了石墨烯含量对CoMn₂O₄/rGO复合材料形貌、微观结构及电化学性能的影响。结果表明:CoMn₂O₄纳米颗粒沉积在石墨烯纳米片的表面,随着石墨烯含量的增加,CoMn₂O₄纳米颗粒在r GO表面的分布逐渐均匀,聚集现象消失。CoMn₂O₄/rGO具有高的比表面积及优良的电化学性能,其中CoMn₂O₄/rGO20 (rGO质量分数为20%)电容性能最好,在电流密度1 A/g时具有1 420 F/g的比电容。CoMn₂O₄/rGO30(rGO质量分数为30%)的倍率性能和循环稳定性能最好。2 000次充放电后,样品CoMn₂O₄/rGO30在5 A/g时的比电容保持率为94%,样品CoMn₂O₄的比电容保持率为78%。