水热法制备石墨烯的性能分析

采用Hummers法制备氧化石墨烯.以石墨粉为原料,经过强氧化剂的氧化得到氧化石墨,再将其高温膨化得到氧化石墨烯,通过水热法还原氧化石墨烯,得到较理想的石墨烯.分别采用X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、IR光谱分析的测试方法对氧化石墨、氧化石墨烯和石墨烯的结构、形貌及组成进行了表征分析.结果表明,通过水热法用乙二醇还原氧化石墨烯可得到较理想的石墨烯.     

氧化石墨还原法制备石墨烯及其吸附性能

利用液相化学氧化法制备氧化石墨,通过水合肼还原氧化石墨制备石墨烯.采用X射线衍射分析、激光拉曼光谱和透射电子显微镜等测试方法,对石墨烯材料的结构和吸附性能进行分析表征.结果表明,通过氧化石墨还原法制得的石墨烯晶体结构完整性有所降低;石墨烯对极性较大的有机染料亚甲基蓝、甲基橙和罗丹明B的吸附率都在95%以上,对极性较小的有机污染物苯酚和氯苯酚的吸附能力较弱.     

薄纸状氧化石墨和石墨烯的制备与表征

采用改性Hummers法成功地制备了薄纸状氧化石墨片层,并以水合肼为还原剂将制备的薄纸状氧化石墨片层还原为石墨烯纳米材料。通过傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、拉曼光谱(RS)、X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和原子力显微镜(AFM)等方法对合成产物的结构和性能进行了表征。结果表明:石墨烯的厚度为0.36nm,层数为3。另外,对改性Hummers法制备薄纸状氧化石墨的反应机理进行了初步探讨,并分析了石墨氧化过程中各个反应阶段发生的化学反应过程。     

石墨烯/ Pd复合材料的制备及其形成机制研究

采用氯化双乙二胺钯Pd(en)2Cl2为钯的前驱体、氧化石墨为炭的前驱体,先将Pd(en)22+插入氧化石墨层中,再用NaBH4化学还原插层的氧化石墨,从而制备出石墨烯/Pd复合材料。并用X衍射(XRD)、场扫描电镜(FE-SEM)、透射电镜(TEM)和N2吸附表征复合材料的结构,且在此基础上推导出石墨烯/Pd复合材料的形成机制。     

石墨烯关联材料包覆修饰高性能纤维的研究进展

碳纳米管、石墨烯、氧化石墨烯等石墨烯关联纳米材料具有很高的强度、模量、韧性和很大的表面积, 可用于充当复合材料的增强体或涂覆修饰纤维类增强体的表面。本文综述近年来采用石墨烯关联材料来修饰纤维,从而改善纤维强化复合材料中纤维和基体树脂之间界面性能的研究进展。首先概述碳纳米管、石墨烯、氧化石墨烯3种碳纳米材料的性能和应用,然后分别介绍他们在碳纤维和玻璃纤维表面的几种修饰方法,阐述在玻璃纤维表面协同包覆碳纳米管和氧化石墨烯时,纤维表面与树脂基体的浸润性、啮合作用和协同效应。最后,对下一步包覆的研究重点提出展望,指出在研制新型促进剂、偶联剂及协同包覆常规纤维等方面,尚需深入研究。     

甲基橙掺杂聚吡咯/氧化石墨烯复合材料

为了得到新型导电聚合物/石墨烯纳米复合材料,采用偶氮染料甲基橙为掺杂剂,过硫酸铵为氧化剂,一步法制备了纳米片状的聚吡咯/氧化石墨烯复合材料,通过傅里叶红外光谱、扫描电子显微镜等测试,对聚吡咯/氧化石墨烯复合材料的结构和形貌进行表征;通过循环伏安法对其进行电化学性能测试.结果表明:由于甲基橙分子中含有的磺酸根阴离子,甲基橙分子掺杂在聚吡咯分子链中,影响了聚吡咯分子的共轭结构;在聚吡咯/氧化石墨烯复合材料中保留了氧化石墨烯的片状结构,表明吡咯单体首先被吸附到氧化石墨表面,进而在氧化石墨烯表面发生聚合.聚吡咯/氧化石墨烯复合材料均匀的片状纳米结构,在循环伏安测试中显现出具有良好的电容特性,将来可以应用到商业电容器领域.     

超临界乙醇制备TiO_2/石墨烯纳米复合材料及其表征

以氧化石墨为载体、钛酸异丙酯为前驱体,利用超临界乙醇的超临界性能和还原性,制得了晶型完善的锐钛矿TiO2/石墨烯纳米复合材料。通过红外光谱(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)对采用Hummers法制得的氧化石墨(GO)进行表征;同时利用透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)对TiO2/石墨烯纳米复合材料进行研究。结果表明:成功制得了氧化石墨(GO)和晶型完善的锐钛矿TiO2/石墨烯纳米复合材料,并且发现二氧化钛在石墨烯纳米片层上呈现为有规则的颗粒,分散均匀,平均粒径为8.24nm。     

氧化石墨烯的低温制备研究

采用Hummers法以天然石墨粉为原料制备氧化石墨,在N2气氛下低温热处理制得氧化石墨烯。氧化石墨烯与钛酸四丁酯经超声、离心后,在420℃下煅烧制得氧化石墨烯/TiO2复合材料。采用XRD、红外光谱、TEM和热分析等技术对氧化石墨烯以及氧化石墨烯/TiO2复合材料进行表征。结果表明,在240℃条件下低温热处理2h制备的氧化石墨烯效果较好,制备的氧化石墨烯/TiO2复合材料中纳米TiO2颗粒的粒径为12～14nm左右。     

石墨烯/氧化锡复合透明导电薄膜的制备及性能

以Sn Cl2·2H2O和氧化石墨烯为原料,采用溶胶水热法制备了石墨烯、氧化锡复合物,并在石英玻璃上制备出了Sn O2掺杂石墨烯的薄膜。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)对薄膜的结构、形貌进行了研究,XRD测试结果表明本实验通过Hummers法成功制备出了氧化石墨烯,通过扫描电镜图片可清晰的观测到石墨烯的层状结构和颗粒状的Sn O2。采用紫外可见光分光光度计、霍尔效应测试仪测试薄膜的透光性和导电性。结果表明,在可见光区薄膜的透光性大于90%,表面方阻为41Ω/,透光导电性能优于商用的FTO玻璃。     

石墨烯的制备、表征及其在吸声材料方面的应用

利用Hummers法合成氧化石墨,然后将其还原成导电性良好的石墨烯。重点介绍了低温反应时间、还原阶段的时间及溶剂的选择对产物电阻的影响,石墨烯的电阻越小,其还原效果越好。并用红外光谱及扫描电镜对石墨烯产物的官能团、微观结构进行表征。另外,将所得的石墨烯掺入聚合物高分子材料聚苯胺后制得的导电吸声薄膜材料,吸声效果明显提高。     

石墨烯的制备及表征

为了得到高性能的石墨烯材料,采用水合肼、茶多酚与抗坏血酸3种不同的还原剂将氧化石墨烯还原制备得到石墨烯.通过红外光谱、X射线衍射、接触角对产物的结构进行表征,采用四探针法测试电导率,循环伏安法和计时电位法测试电化学性能.水合肼、茶多酚与抗坏血酸这3种还原剂都能有效地将氧化石墨烯结构中的亲水基团去除,得到疏水的石墨烯.通过比较3种还原剂制备的石墨烯的电化学性能,发现通过茶多酚还原得到的石墨烯的导电性能最好,当电流密度为3 A/g时,茶多酚还原得到的石墨烯电容性能达到609 F/g,保持率达到87.71%.这表明由茶多酚还原得到的石墨烯具有更为优良的电化学性能.     

Electrochemical energy storage applications of “pristine” graphene produced by non-oxidative routes

Graphene is a promising material as both active components and additives in electrochemical energy storage devices. The properties of graphene strongly depend on the fabrication methods. The applications of reduced graphene oxide as electrode materials have been well studied and reviewed, but the using of "pristine" graphene as electrode material for energy storage is still a new topic. In this paper, we review state-of-the-art progress in the fabrication of "pristine" graphene by different methods and the electrochemical performance of graphene-based electrodes. The achievements in this area will be summarized and compared with the graphene oxide route in terms of cost, scalability, material properties and performances, and the challenges in these methods will be discussed as well.     

石墨烯／氧化锰／聚苯胺微纳米复合材料的制备及其超级电容器性质的研究

本文主要对石墨烯／氧化锰／聚苯胺微纳米复合物作为超级电容器电极材料的制备及其电容性质进行了研究。红外光谱、X一射线光电子能谱和扫描电镜等测试结果表明已成功合成了三元微纳米复合物。通过循环伏安测试和恒电流充放电测试表明石墨烯与氧化锰以1：5的质量比进行复合得到的产物电化学储能性质最好。三元复合时,随着苯胺的增加,三元复合物的充放电时间逐渐增长,苯胺与石墨烯／氧化锰复合材料的质量比为2：1时,复合物的比电容为311F／g,比石墨烯／氧化锰的比电容（171F／g）高出近一倍,由此可知,聚苯胺的加入显著提高了二元复合物的比电容。     

多层氧化石墨烯单轴拉伸行为的分子动力学模拟

为探索氧化官能度、堆叠层数和温度对多层氧化石墨烯力学特性及变形行为的影响规律,本文采用分子动力学方法模拟了多层氧化石墨烯的单轴拉伸试验过程。结果表明:双层氧化石墨烯呈现各向同性特征,弹性模量和极限强度与氧化官能度的变化呈负相关;弹性模量受温度影响较小,而极限应力和极限应变受温度影响显著;氧化石墨烯的力学性能基本参量的变化对堆垛层数不敏感。研究结果揭示了影响多层氧化石墨烯力学特性的关键因素,可为介观尺度多层氧化石墨烯材料的应用提供指导。     

直接液相剥离法制备无缺陷石墨烯

石墨烯优良的物理和化学性能,使它日益得到广泛的关注.如何获得高质量高产量的石墨烯对石墨烯未来的开发和应用至关重要.直接液相剥离法制备石墨烯是一种有望实现高质量石墨烯量产化的方法.该方法是在一定介质中通过超声手段将石墨烯晶体从石墨中剥离出来,形成胶体溶液,从而得到石墨烯.通过剥离介质(溶剂及辅助试剂)的筛选可以有效地提高石墨烯的剥离效率.本文主要介绍近年来液相剥离法制备石墨烯的研究进展,讨论了在不同的剥离介质、剥离条件下制得的石墨烯的质量和产量.旨在为未来液相剥离法制备石墨烯的发展提供参考,开发更加有效的剥离体系,研究能够高效生产高性能石墨烯的新方法.     

A Comparative Study of Electrochemical Capacitance of Graphene Oxide Affected by Oligomers of p-phenylenediamine and Hydrazine Hydrate in Solvothermal Condition

A systematic investigation of the graphene oxide composite reduced by either p-phenylenediamine oligomers or hydrazine hydrate was performed with field emission scanning electron microscopy,high resolution transmission electron microscopy,X-ray diffraction,fourier transform infrared,and X-ray photoelectron spectroscopy analyses.The electrical capacitance of the composite was evaluated by a cyclic voltammetry technique,while the properties of these prototype supercapacitors were measured by a chronopotentiometry technique.It was found that,under the solvothermal condition,the graphene oxide reduced by p-phenylenediamine oligomers was observed to have higher electrical capacitance than that reduced by hydrazine.The improved electrical capacitance can be attributed to that p-phenylenediamine oligomers are the more effective spacers for graphene layers;and they could also provide some pseudo-capacitance to the graphene oxide composite based on their conjugate structure.The results imply that graphene oxide modified by diamine oligomers has a good potential in energy storage devices.     

氧化石墨烯包覆磁性纳米粒子复合材料的制备及其对亚甲基蓝的模拟吸附

制备了一种氧化石墨烯包覆磁性纳米粒子复合材料,并运用X射线衍射、扫描/透射电镜、傅里叶红外光谱、振动样品磁强计对该复合材料进行了表征。研究结果表明,该复合材料具有Fe3O4核、氧化石墨烯壳的核壳结构,复合材料中皱纹丝状的氧化石墨烯紧密和磁性纳米粒子相连,Fe3O4成单晶状。该复合材料的制备首先在球形的Fe3O4纳米粒子表面包覆SiO2涂层,再在涂层表面赋予-NH2基,最后和氧化石墨烯反应,最终得到具有核壳结构的复合材料。对复合材料的吸附性能进行了初步模拟测试,以亚甲基蓝为吸附质,对溶液pH值、吸附剂量对吸附量的影响以及吸附等温线进行了研究,结果表明该复合材料能够在吸附后在外加磁场下快速分离,是一种优异的吸附剂。     

Organosilicon modified method to improve Li+ storage capacity of graphene oxide (GO)

Science China Technological Sciences - Organosilicon modified reduced graphene oxide (MrGO) has been fabricated by direct organosilicon modification of graphene oxide (GO). Interestingly, it is...