不同还原方法对氧化还原法制备的功能化石墨烯的影响

利用改进的Hummer法制备氧化石墨,然后分别采用化学还原法和热还原法将氧化石墨还原制得功能化石墨烯。采用X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、傅立叶红外(FT-IR)和热重(TG)等表征手段对功能化石墨烯制备过程中的原料石墨、氧化石墨和石墨烯进行了表征。结果表明,化学还原法和热还原法都能还原氧化石墨制得功能化石墨烯,但还原程度不同。与化学还原法相比,热还原法制备的功能化石墨烯含有较少含氧基团,且工艺简单,耗时少,是一种高效制备大量功能化石墨烯的方法。     

石墨烯的top-down方法制备研究进展

石墨烯独特的纳米片层结构使其在诸多方面性能优异,成为材料领域研究的热点。而石墨烯能否被广泛应用很大程度上依赖于高质量石墨烯的大规模生产。以石墨或氧化石墨为原料的top-down方法,是目前备受关注的低成本大规模生产石墨烯的方法之一。在对近年来有关石墨烯top-down制备方法进行总结分析的基础上,重点介绍了石墨和氧化石墨的直接剥离技术,如超声剥离、剪切剥离、球磨剥离以及超临界流体剥离等最新研究成果,并分析比较了各方法的剥离机理及优缺点;此外,介绍了近年来新的氧化石墨烯还原方法,如热还原、化学还原以及绿色还原剂等。     

还原氧化石墨烯横向尺寸分布影响因素初探

化学还原剥离氧化石墨法制备的还原氧化石墨烯具有诸多优异性能,但所得还原氧化石墨烯横向尺度差异较大.利用化学还原法制备了还原氧化石墨烯,基于还原氧化石墨烯的AFM观测结果,初步统计分析了静置、磁力搅拌、离心和超声处理及它们的次序对还原氧化石墨烯横向尺寸分布的影响,结果表明后述3个步骤及次序是影响斑点状(横向尺寸＜100nm×100nm)和树叶状(横向尺寸＞500nm×500nm)还原氧化石墨烯横向尺寸分布的主要因素.     

超声波频率和作用方式对剥离氧化石墨的影响

化学还原法被认为是实现大规模生产石墨烯的主要途径之一,而剥离氧化石墨为氧化石墨烯是利用该方法获得高品质石墨烯的关键步骤.本文分别利用超声波清洗和超声波粉碎两种方式实现了氧化石墨的剥离,研究了超声波的频率和作用方式对其剥离效率和破坏程度的影响.结果表明,氧化石墨的剥离效率随超声波频率的增大而提高;横向尺寸破坏程度在超声波...     

石墨烯的制备与表征研究

石墨烯材料是近两年的一个研究热点.简要回顾了石墨分离的历史,着重介绍了石墨烯的制备方法:GICs插层法、还原氧化石墨法、微机械剥离法和化学沉积法,分析了各种制备方法的特点以及所面临的问题,概述了石墨烯的不同表征方法以及应用,并展望了其未来发展前景.     

高速剪切辅助氧化还原法制备石墨烯

采用改进的Hummers法制备氧化石墨(GO),氧化石墨经高剪切分散乳化机高速剪切处理后进行超声波处理剥离得到氧化石墨烯,然后经水合肼还原得到石墨烯。利用激光粒度仪、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、热重分析仪(TGA)、激光拉曼光谱仪(Raman)和四探针测试仪等对氧化石墨和石墨烯的形貌及结构进行表征。将高剪切处理制备的石墨烯和未经高剪切处理制备的石墨烯进行对比,结果表明,高速剪切作用对氧化石墨的减薄和剥离有明显促进作用,有利于氧化石墨的还原,提高了石墨烯的制备效率和质量。     

石墨烯还原度对P25/石墨烯复合材料光催化活性的影响（英文）

采用高温热剥离和溶剂热过程分别还原氧化石墨和氧化石墨制备出石墨烯,进一步使用所合成的石墨烯与P25通过一步水热过程合成出石墨烯/P25复合材料。样品的光催化活性通过可见光下降解罗丹明B进行评测,其中P25和热剥离还原得到的石墨烯复合比P25和溶剂热还原的石墨烯复合显示出更优异的光催化活性,这是由于热剥离还原的石墨烯具有更高的还原度和更强的电子—空穴分离效率所致。进一步在不同温度下通过热剥离法制备了还原石墨烯,探讨的石墨烯/P25复合材料的光催化活性。较高的剥离温度有利于石墨烯还原程度的改善,导致光催化活性的提高。     

石墨烯的制备方法

目的探究和比较制备石墨烯的两种常见方法,即氧化还原法和液相剥离法。方法采用液相剥离法,在N-甲基吡咯烷酮中超声剥离膨胀石墨制备单层和多层石墨烯,与氧化还原法制备得到的石墨烯在微观形貌和结构表征方面进行比较,并在此基础上比较不同有机溶剂液相剥离制备的石墨烯分散液的浓度和稳定性。结果液相剥离法得到的石墨烯具有更好的片层结构,分子结构含有较少的杂团和含氧基团,石墨烯片层间距较宽,热稳定性更好。在N-甲基吡咯烷酮中液相剥离制备的石墨烯质量浓度可达0.15 mg/m L,稳定性相对较好,该方法在一系列应用中也更易制备导电薄膜和复合材料。结论相较氧化还原法,液相剥离法制备的石墨烯性能更好。     

超声剥离二次膨胀石墨制备石墨烯纳米片

以天然鳞片石墨为原料,氧化插层制备可膨胀石墨,微波热解膨胀后,对膨胀石墨进行二次氧化插层并微波膨胀,采用超声剥离法制备出包含大量少层数碳原子的石墨烯纳米片。采用傅里叶红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)和拉曼光谱(Raman)对其结构和形貌进行分析。结果表明,氧化插层增大了石墨层间距,膨胀石墨更易于进一步氧化插层引入含氧基团;在微波作用下,石墨内部含氧基团热分解放出气体,进一步增大石墨层间距,甚至部分剥离;对二次膨胀处理的石墨薄片进行超声剥离可得到石墨烯纳米片,大部分石墨烯层数低于5层。     

交变电场剥离氧化石墨的研究

化学还原法被认为是实现大规模生产石墨烯的主要途径之一,而剥离氧化石墨为氧化石墨烯是获得高品质石墨烯的关键步骤。采用交变电场剥离氧化石墨,研究了电压U、频率f和电极间距d对剥离结果的影响。结果表明氧化石墨烯的厚度和横向尺寸随着电压的增大而减小,随着频率的增大而增大;在电压能满足剥离效果的前提下,随着电极间距的增大,氧化石墨烯的厚度和横向尺寸呈减小趋势。     

Room-temperature metastability of multilayer graphene oxide films

Graphene oxide potentially has multiple applications. The chemistry of graphene oxide and its response to external stimuli such as temperature and light are not well understood and only approximately controlled. This understanding is crucial to enable future applications of this material. Here, a combined experimental and density functional theory study shows that multilayer graphene oxide produced by oxidizing epitaxial graphene through the Hummers method is a metastable material whose structure and chemistry evolve at room temperature with a characteristic relaxation time of about one month. At the quasi-equilibrium, graphene oxide reaches a nearly stable reduced O/C ratio, and exhibits a structure deprived of epoxide groups and enriched in hydroxyl groups. Our calculations show that the structural and chemical changes are driven by the availability of hydrogen in the oxidized graphitic sheets, which favours the reduction of epoxide groups and the formation of water molecules.     

反应条件对石墨烯/银导电性能的影响研究

通过改进石墨烯/银制备过程中的制备温度、pH值以及不同还原剂的选择,研究了反应条件对石墨烯/银复合材料导电性能的影响。结果表明:在氧化石墨烯制备过程中,实验温度对石墨的剥落起到了关键作用,相对于一步法,多步法制备的氧化石墨烯层数更低、纯度更高、导电性能更好;复合过程中pH值的调节能够改变银在氧化石墨烯表面的沉降率,当pH值为12时,银的沉降密度最大,产物的电导率更高,达5.3×10~2 S/m;在进行氧化石墨烯材料的还原时,同等条件下,NaBH_4的还原效果要优于柠檬酸三钠和Vc的还原效果,经NaBH_4还原的r GO和rGO/Ag的电导率分别为0.46×10~4,7.32×10~4 S/m,且经NaBH_4还原的rGO/Ag制备的导电油墨,具有与商业导电银浆相媲美的电阻值。     

二维纳米材料MXenes及其复合物在电催化领域中的应用研究进展

MXenes作为一种新兴的二维层状过渡金属碳化物、氮化物和碳氮化合物, 近年来被广泛应用于物理、化学、材料科学和纳米技术领域当中。MXenes制备过程中会不可避免地出现缺陷和—O, —OH, —F官能团, 同时具备高的电导率和大的比表面积, 使得MXenes具有良好的电子转移速率, 可作为一种优良的电化学催化剂。本文综述了MXenes在电催化领域的研究进展, 介绍了MXenes多种合成方法、不同掺杂类型的发展现状, 重点讨论了其在电催化产氢、产氧、氧气还原、CO₂还原以及氮气还原过程中的应用及机理研究, 并指出目前MXenes制备方法应朝着环境友好、形貌可控、难以氧化和高的可调节性方向发展, 以便应用于不同的电催化反应中。     

多方法融合的柑橘自动剥皮设备创新设计

目的设计一种能提高一次剥净率、降低果肉破损率的柑橘自动剥皮设备。方法提出一种多方法融合创新设计模型,并将其应用于柑橘自动剥皮设备的创新设计中。首先,根据Kano模型得到柑橘自动剥皮设备的用户需求属性;然后,结合公理设计理论完成域间映射,得到设计矩阵;由独立公理判断出设计矩阵类型,得到设计矩阵是准耦合设计,运用TRIZ理论进行解耦设计,得到柑橘自动剥皮机的创新设计方案;最后,结合层次分析法和模糊综合评价法对设计方案进行评价。结果利用该创新设计模型得到的柑橘自动剥皮机创新设计方案,在功能属性、安全属性和经济属性等3个方面都要优于现有的柑橘自动剥皮设备。结论设计的柑橘自动剥皮设备满足设计要求,验证了该创新设计模型的可行性及合理性。     

Defect-Detection Model for Underground Parking Lots Using Image Object-Detection Method

The demand for defect diagnoses is gradually gaining ground owing to the growing necessity to implement safe inspection methods to ensure the durability and quality of structures. However, conventional manpower-based inspection methods not only incur considerable cost and time, but also cause frequent disputes regarding defects owing to poor inspections. Therefore, the demand for an effective and efficient defect-diagnosis model for concrete structures is imminent, as the reduction in maintenance costs is significant from a long-term perspective. Thus, this paper proposes a deep learning-based image object-identification method to detect the defects of paint peeling, leakage peeling, and leakage traces that mostly occur in underground parking lots made of concrete structures. The deep learning-based object-detection method can replace conventional visual inspection methods. A faster region-based convolutional neural network (R-CNN) model was used with a training dataset of 6,281 images that utilized a region proposal network to objectively localize the regions of interest and detect the surface defects. The defects were classified according to their type, and the learning of each exclusive model was ensured through test sets obtained from real underground parking lots. As a result, average precision scores of 37.76%, 36.42%, and 61.29% were obtained for paint peeling, leakage peeling, and leakage trace defects, respectively. Thus, this study verified the performance of the faster RCNN-based defect-detection algorithm along with its applicability to underground parking lots.     

石墨烯富锌涂料的制备及其防腐蚀性能

将石墨烯加入到富锌涂料中能增强锌粉对基体铁板的"阴极保护"效应,但目前关于氧化石墨烯还原程度对涂料性能的影响研究不多。以通用的hummers法制备氧化石墨烯(GO),通过控制还原时间,得到不同还原程度的还原-氧化石墨烯(r GO)。以拉曼光谱、X射线衍射等表征手段测定r GO的还原程度。结果显示:还原12 h之后还原程度基本不变。将几组不同还原程度的r GO用于改性环氧富锌涂料得到r GO改性富锌涂料并制备涂层,通过盐雾试验、铁离子浓度测定、Tafel极化曲线测试等研究了r GO还原程度对防腐蚀涂料涂层防腐蚀性能的影响,并与未加石墨烯的环氧富锌涂料对比。结果表明:加入少量还原程度较低的r GO能提高含锌量86%传统富锌涂料涂层的防腐蚀性能;还原6 h即还原程度为58%的r GO改性富锌涂料涂层的防腐蚀性能最佳。     

Protective coatings for carbon fibers

Protective refractory nanocoatings on carbon bundles and tapes have been investigated. Processes have been developed for growing thin layers of refractory oxides—alumina, zirconia, and silica—on continuous carbon fibers and tapes using sol-gel processing. ZrC/ZrO₂ bilayer coatings have been produced by chemical vapor transport. The surface morphology, phase composition, and elemental composition of the coatings have been studied by x-ray diffraction, high-resolution scanning electron microscopy, and qualitative energy-dispersive x-ray microanalysis. The results demonstrate that the refractory oxide coatings are homogeneous along the length and perimeter of individual fibers and adhere well to the fiber surface, with no peeling. Their thickness is within 200–300 nm. The effect of the nature of the coating on the oxidation resistance of carbon materials is analyzed.     

氧化还原法制备石墨烯及其表征

采用改进的Hummers法氧化处理石墨粉制得氧化石墨,利用超声波作用将氧化石墨剥离,得到均匀分散的氧化石墨烯胶状悬浮液,然后在水合肼的还原作用下得到石墨烯。采用SEM、XRD以及Raman光谱对样品进行了形貌、结构以及谱学的表征分析。考察了还原过程中温度对还原效果的影响,以及中性条件下、碱性条件下水合肼用量对还原效果的影响。