石墨烯对乙基硅橡胶热老化性能的影响

采用机械共混法将石墨烯或氧化石墨烯加入乙基硅橡胶,通过橡胶加工分析仪、力学性能测试及空气热老化研究了石墨烯或氧化石墨烯作为耐热添加剂对两种结构控制剂体系的乙基硅橡胶热空气老化性能的影响。结果表明,石墨烯或氧化石墨烯对乙基硅橡胶热空气老化性能的提升较明显,经150℃×72 h热空气老化后,添加了石墨烯或氧化石墨烯的样品拉伸强度损失率由原来的超过50%降低到20%以内,拉断伸长率的变化由原来超过60%减少为30%左右。通过对样品交联密度的表征,分析了热空气老化条件下石墨烯对乙基硅橡胶交联网络的微观影响。     

新型石墨烯/聚苯胺/银基复合材料的制备

通过对石墨烯(GN)制备、结构改性及与聚苯胺(PANI)、银粒子(Ag)的复合,设计了制备GN/PANI/Ag新型电极复合材料的工艺路线。首先利用Hummers氧化还原法将石墨氧化成氧化石墨烯,利用硼氢化钠将氧化石墨烯还原成石墨烯,将石墨烯与聚苯胺、银粒子反应,最后制得了GN/PANI/Ag复合材料。利用扫描电子显微镜(SEM),透射电子显微镜(TEM),热重分析(TG)和电导率测试对GN和GN/PANI/Ag的形貌,热稳定性和电化学性能进行了分析研究。结果表明,聚苯胺类衍生物、石墨烯以及银粒子三相在整个复合材料中共存,材料的复合使体系热稳定性和电化学性能得到提高。     

还原氧化石墨烯气凝胶/二十烷相变材料的制备及性能

以氧化石墨烯(GO)为原料,采用胶体团聚法制备了还原氧化石墨烯气凝胶,再通过自扩散获得了还原氧化石墨烯气凝胶/二十烷(r-GO aerogel/eicosane)复合相变材料,研究了复合材料结构与性能的关系.采用热重分析仪(TGA)和差示扫描量热仪(DSC)测试了二十烷和复合材料的热性能,确认了二十烷质量分数与复合材料焓值的关系,探讨了相变循环次数对材料稳定性的影响.结果表明,复合材料的焓值与二十烷的质量分数成正比;经过50次相变循环后,二十烷的理论质量分数为95％的样品(PCM4)的储能性能仍然保持稳定.热导性能分析表明,还原氧化石墨烯气凝胶可以改善二十烷的热导率.此外,通过太阳光模拟测试计算出复合材料的光热转换效率为55％.     

干燥前后花生壳的热解特性研究

用热重分析法对干燥前后花生壳的热解特性进行了研究。分析了干燥前后花生壳样品在升温速率为 25℃/min 下的热解特性,得到热重曲线(TG)、微商热重曲线(DTG)和差热曲线(DTA)。发现样品的失重过程由干燥阶段、预炭化阶段、炭化阶段、煅烧阶段4个阶段组成,并对所得曲线进行了详细分析。对比干燥前后花生壳的曲线差异,发现干燥后的花生壳TG/DTG曲线整体左移,热解温度降低。最后对花生壳的热解过程进行了动力学研究。为花生壳的合理利用提供了一定的理论基础。     

石墨烯对PMMA改性材料热稳定性能的影响

研究了氧化石墨烯和石墨烯对聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)材料热稳定性能的影响。采用氧化还原法制备石墨烯,通过浇铸、熔融密炼、模压法制取试验样品;通过电子扫描电镜(SEM)观察试样分散态形貌,采用热分析(TG)研究试样的热降解性能,并利用燃烧法观察试样的宏观燃烧行为。结果显示,氧化石墨烯、石墨烯对PMMA的燃烧行为、热释放速率具有明显的影响。分别添加0.1%(质量份)的氧化石墨烯和石墨烯后,PMMA/石墨烯的半寿温度(失重50%的温度)与纯PMMA相当,而终止温度(最大失重点温度)提高了5℃,PMMA/氧化石墨烯的半寿温度和终止温度分别提高了8和10℃。     

不同还原剂对石墨烯形貌与热性能的影响

以石墨等为原料运用Hummers法制备氧化石墨烯(GO),用含磷、硫、氮、乙烯基的化合物,与氧化石墨烯反应,还原氧化石墨烯,得到不同还原剂还原的石墨烯。并通过傅里叶红外光谱(FTIR)、热重分析(TGA)、扫描电子显微镜(SEM)对其结构、热性能及形貌进行表征。结果表明:含不同元素还原剂如:氮(N)、磷(P)、硫(S)等还原剂对石墨烯热性能、形貌及元素组成有不同程度上的影响。使其较氧化石墨烯有更高的热力学稳定性以及表面性能。     

以石墨烯为碳源对SiC纳米颗粒的制备和表征

采用石墨烯和Si粉为原材料,利用气固法在无催化剂的条件下成功制备出耐高温、抗氧化、抗辐射的宽带隙半导体材料——Si C纳米颗粒,并研究不同的煅烧条件对实验样品的影响。实验样品经X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)以及拉曼光谱(Raman)等手段进行分析表征测试。结果表明,在没有催化剂参与的情况下,将石墨烯和Si粉置于石墨坩埚中,并抽真空10~(-3)Pa条件下成功制备了3C-Si C和2H-Si C混合晶型的纳米颗粒。     

脉冲熔融-热导法测定钕铁硼中氮

钕铁硼中氮的单一测定没有标准方法和相应的参考物质,本文采用钢铁材料氮参考物质建立校准曲线,采用镍篮助熔和自动分析模式测定,建立了脉冲熔融-热导法测定钕铁硼中氮的分析方法。对比了坩埚类型、称样量、熔融功率、样品状态等分析条件对实验结果的影响。结果表明,采用高纯石墨套坩埚、0.1 g样品、熔融功率5.0 kW时,钕铁硼中氮释放完全、测试结果稳定。将本方法用于2种钕铁硼样品中氮的测定,相对标准偏差分别为0.85%、0.97%,加标回收率为94%～104%,且与化学法基本一致。     

石墨烯气凝胶/二十烷相变材料的制备及性能研究

以氧化石墨烯（GO），二十烷（Eicosan）为原料，先采用胶体团聚法制备还原-氧化石墨烯气凝胶，再通过自扩散获得了还原氧化石墨烯气凝胶/二十烷复合相变材料,研究了复合材料与性能的关系。采用热重和差示量热扫描仪测试了二十烷和复合材料的热性能，确认了二十烷质量分数对复合材料的焓值的关系以及相变循环次数对材料稳定性的影响。结果表明：复合材料的焓值与二十烷的质量分数成正比；经过50次相变循环后，PCM4仍然保持稳定性。导热性能分析表明, 还原氧化石墨烯气凝胶可以改善二十烷的热导率。此外，通过太阳光模拟测试，计算出复合材料的光热转换效率为55%。     

石墨烯的制备与表征

采用液相氧化法制备了氧化石墨,并通过水合肼还原氧化石墨制备了石墨烯。采用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、拉曼光谱(RS)、X-射线衍射(XRD)、热失重法(TG)等测试方法对石墨、氧化石墨和石墨烯的结构与耐热性进行了对比分析。研究结果表明,氧化石墨被水合肼还原成石墨烯后,氧化石墨的一部分sp3杂化碳原子被还原成石墨的sp2杂化碳原子,石墨烯sp2杂化碳层平面的平均尺寸比氧化石墨大,但结晶强度和规整度比石墨有所降低。在本实验条件下,氧化石墨的还原状态结构不可能被完全恢复到原有的石墨状态,也就是说石墨烯的结构和石墨结构还是有差别的。热分析结果表明,石墨烯具有比氧化石墨更为优异的热稳定性。     

二氧化钛/氧化石墨烯复合材料室温下氨气敏感性能研究

本文采用水热法制得氧化石墨烯含量不同的TiO_2/氧化石墨烯复合材料,通过用热重、XRD、SEM、Roman等表征手段对其结构、官能团、缺陷、微观形貌、气敏性能进行了研究。结果表明TiO_2/氧化石墨烯复合材料中二氧化钛可以均匀的分布在氧化石墨烯层间,且随着氧化石墨烯用量的增加,二氧化钛分布的密度减小。通过气敏测试表明复合材料的导电性表现为n型半导体。TiO_2/氧化石墨烯纳米复合材料既可以在室温下工作,又具有较强的附着力和优良的气敏性能。其中样品TIGO-120具备最短的响应时间。     

氧化石墨烯对SiO2多孔陶瓷吸波性能的影响

采用颗粒堆积法,以石英砂为骨料,甲基纤维素为黏结剂干压成型后,在1300℃保温1 h烧结制备得到SiO₂多孔陶瓷样品。通过对样品吸波性能的测试,发现样品的吸波带较宽达到9 GHz,反射率约-3 dB。经过浸渍氧化石墨烯后,样品的吸波性能发生较大改变。在氧化石墨烯质量分数为0.004%时,由于氧化石墨烯的涡流损耗,样品的吸波性能较纯SiO₂多孔陶瓷样品的吸波性能提高75%,反射率达到-5 dB。过量的氧化石墨烯使多孔陶瓷样品呈现出对电磁波的全反射。     

氧化石墨烯的功能化制备及其极低添加量下对环氧树脂复合体系增强和增韧的研究

通过氧化石墨烯(GO)和聚醚胺的酰胺化反应制备了具有富胺表面和长链分子的功能化氧化石墨烯(DGO),并制备了DGO/环氧树脂复合材料。研究了聚醚胺修饰氧化石墨烯对环氧树脂复合材料力学性能的影响。通过X射线衍射、傅里叶转换红外光谱、热失重分析和拉曼光谱等测试对DGO进行了分析。结果表明,DGO相对于GO层间距增大;在2 965、2 922、和2 866 cm-1处出现DGO的特征峰;D带和G带峰强比值增大;热残重降低证实聚醚胺在GO上成功接枝。力学性能测试结果表明,氧化石墨烯的加入提高了复合材料的力学性能,0.3%DGO的加入,使环氧树脂的拉伸强度、断裂伸长率、弯曲强度和弯曲模量分别提高了19.1%、74.4%、38.6%和16.8%,实现了极低添加量下同时增加环氧树脂强度和韧性。     

石墨烯的制备及其性能表征

采用Hummers法制备了氧化石墨,并通过高频超声分散得到氧化石墨烯悬浮液,通过水合肼还原制备了石墨烯。利用傅里叶红外透射光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、热重分析(TG)等测试方法对石墨、氧化石墨以及石墨烯的结构组成、微观形貌和耐热性进行了分析。结果表明:氧化石墨被还原成石墨烯后,含氧基团基本被去除,片层尺寸缩小,晶体结构的强度和完整度有所下降,热稳定性增加。     

氧化石墨烯/氨基硅氧烷复合气凝胶的制备与性能研究

以氨基硅氧烷、烷基硅氧烷和石墨烯氧化物(GO)为原料,经溶胶-凝胶-冷冻干燥法一锅法制备了一种新型氧化石墨烯/氨基硅氧烷复合气凝胶——本征氨化硅基复合气凝胶;利用红外光谱(IR)、扫描电镜(SEM)、比表面积分析(BET)、热重分析(TG)、CO_2吸附量测试(Quantity Adsorbed of CO_2)对所得气凝胶进行了结构表征确证及性能测试。所得复合气凝胶具有双互穿网络结构,含GO氨化硅基气凝胶样品热分解温度在470℃,无GO氨化硅基气凝胶样品热分解温度为360℃。两者均有较高的热稳定性。在273 K,相对压力为0.033时,无GO氨化硅基气凝胶样品CO_2吸附量为11.60 mg·g~(-1),含GO氨化硅基气凝胶样品CO_2吸附量为11.92 mg·g~(-1)。     

聚丙烯/氧化石墨烯(PP/GO)复合材料的制备及性能

通过原位聚合法制备了聚丙烯/氧化石墨烯(PP/GO)复合材料,并以此为母料与聚丙烯溶液共混,制备了不同氧化石墨烯含量的PP/GO复合材料,研究了GO对复合材料力学性能、电性能及热性能的影响。力学性能测试发现,石墨烯能显著提高复合材料的刚性,同时,使其韧性降低。当GO的含量为2. 5%时,复合材料的弹性模量和拉伸强度分别提高了700%和82%,而断裂伸长率降低了93%。电性能测试结果发现,PP/GO的渗流阈值为1. 5%,在此含量条件下,复合材料的电导能达到10-2S/m,与PP相比,提高了11个数量级;同时,PP/GO的快速降解温度也提高了250℃。     

石墨烯气凝胶的制备及其光热转换性能研究

石墨烯气凝胶兼具石墨烯的特性和气凝胶孔隙率高、比表面积大的优点,并且石墨烯气凝胶具有丰富的孔道结构,有效增加光吸收和散射面积,太阳能光热转换效率高。为了探究具有优异光热转换性能的石墨烯气凝胶合成工艺及控制条件,通过改进的Hummers法制备得到氧化石墨烯(GO),再通过水热反应还原,得到石墨烯气凝胶,调节还原剂类型和比例参数,表征不同反应条件下样品的形貌、结构和光吸收率,并测试样品的太阳能光热转换性能。结果表明,在GO和还原剂三聚氰胺的质量比为1︰1时,石墨烯气凝胶的光热转换性能最好。     

氧化石墨烯改性的正十二烷醇相变微胶囊的制备及性能测试

微胶囊化相变材料具有储能密度高、相变恒温、便于储存或运输等特点,在热能储存、输运和利用等领域具有广阔的应用前景。针对传统相变微胶囊含有甲醛及低导热率等问题,以正十二烷醇为芯材、以丙烯酸树脂为壳材,在超声辐照条件下采用悬浮聚合的方法制备了相变微胶囊颗粒,并通过添加氧化石墨烯进行改性。采用扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、差式扫描量热仪(DSC)、热重分析仪(TG-DTA)等对其进行测试表征。FT-IR测试结果表明氧化石墨烯的添加并未影响相变微胶囊的基本化学结构。结果表明,氧化石墨烯的引入使微胶囊颗粒粒径增大,且对其外观形貌产生较大影响。相变微胶囊的热性能和稳定性得到改善,相变潜热增加到135.6 kJ/kg,提升了45%,封装率提升到62%。     

维生素C温和还原氧化石墨烯及表征

以无毒无害的维生素C为还原剂,在绿色温和的实验条件下成功制备了还原氧化石墨烯(RGO),并分别通过扫描电镜、透射电子显微镜、原子力显微镜、X射线衍射仪、拉曼光谱仪、傅里叶红外光谱仪、热分析仪和X射线光电子能谱对样品进行表征。研究表明,所得还原氧化石墨烯为少层石墨烯,且具有较高的碳氧比(9.73)。提出了维生素C去除氧化石墨烯(GO)中含氧官能团的还原机理。维生素C可作为传统化学还原剂的潜在替代品,用以制备高质量、无毒害的还原氧化石墨烯,促进其在生物医药、食品等领域的应用。     

氧化石墨烯水清洗工艺研究

通过设计正交试验法确定了氧化石墨烯水清洗工艺流程的最佳工艺条件,即将由改进Hummers制备的酸性氧化石墨烯先稀释5倍,然后在转速7 000 r/min下运行10 min,离心8次即可将酸性氧化石墨烯清洗至中性,总用水量与总用时达到一个平衡;并对中性氧化石墨烯进行形貌结构及电化学性能测试分析,其作为超级电容器材料有着广泛的应用前景。