Pd-NPs@alkyne-PVA/GO复合材料制备及其电催化析氢性能

开发高效、稳定的电催化剂是实现电解水制氢反应(HER)的关键。成功制备以炔基化的聚乙烯醇(alkyne-PVA)改性的单层氧化石墨烯(GO)载体,以硼氢化钠为还原剂,将钯纳米颗粒(Pd-NPs)负载在碳基材料上,合成Pd-NPs@alkyne-PVA/GO复合材料。通过SEM、TEM、XRD、N₂吸附-脱附和XPS对所合成物质的形貌、结构、比表面积及孔径进行分析;采用电化学工作站测试催化剂的线性扫描伏安曲线(LSV)和Tafel 斜率,分析所合成催化剂的电催化析氢性能。结果表明Pd-NPs@alkyne-PVA/GO复合材料在酸性电解质中的电催化性能较好,其在电流密度为-10 mA·cm^-2时,过电位仅为-80 mV。     

AuNWs/GO在生物燃料电池中的应用

以氧化石墨烯(GO)为结构单元,在油胺的作用下,采用化学法制备出金纳米线/氧化石墨烯(Au NWs/GO)复合材料,并通过电镜对其进行了表征。将GO、AuNWs/GO纳米材料分别修饰在玻璃炭电极上,并对修饰电极进行电化学性能表征,AuNWs/GO对葡萄糖氧化具有很高的电催化活性,将AuNWs/GO纳米复合材料模拟传统的生物燃料电池中酶作催化剂,构建葡萄糖/O_2生物燃料电池,改进传统生物燃料电池稳定性不高的缺点。     

煤基石墨烯/TiO_2复合材料的制备及光催化性能

以资源丰富的褐煤为原料,经高温石墨化处理后,采用改进的Hummers法制备氧化石墨烯(GO),再以四氯化钛(TiCl_4)为钛源,通过水热合成法制备煤基石墨烯/TiO_2(CRGO/TiO_2)复合材料。利用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、透射电镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)、低温氮气物理吸附仪、傅里叶红外光谱仪(FTIR)对复合材料的微观结构进行系统表征,并重点研究不同GO添加量下所制CRGO/TiO_2复合材料对液相中罗丹明B的光催化降解性能。结果表明:以褐煤为碳质前体,TiCl_4为钛源,采用水热合成法可合成具有介孔特征的煤基石墨烯/TiO_2复合材料,其比表面积可达88.53~169.64m~2/g,孔径主要分布在2~12nm,且随着GO添加量的增加,复合材料的孔径分布逐渐变窄。复合材料中的TiO_2纳米颗粒主要以锐钛矿晶型均匀分散于层状石墨烯表面。GO添加量是影响复合材料光催化降解性能的重要因素。当GO添加量为8%时,CRGO/TiO_2复合材料在可见光下对罗丹明B的降解率可达98.9%。     

低Pt载量PtFeNi@C催化剂制备及其电解水析氢性能

开发低成本、高性能的贵金属Pt基电催化剂对于电解水制氢反应(HER)具有重要意义。采用“双溶剂”(正己烷为分散剂，水为溶剂)策略，以棒状双金属FeNi-MOFs为前体，将H₂PtCl₆浸渍到双金属FeNi-MOFs孔道内，在Ar氛围600℃煅烧2 h得到PtFeNi@C复合催化材料，采用SEM、TEM、XRD和XPS对所合成材料的形貌、结构进行分析；采用电化学工作站测试催化剂的线性扫描伏安曲线(LSV)和Tafel斜率，研究合成材料的HER性能。结果表明PtFeNi@C催化剂在0.5 mol/L硫酸电解质中的电催化性能较好，电流密度为-10 mA·cm^-2时，过电位仅为-42 mV。     

PAN/GO包覆改性C/MnO_2合成锂离子电池负极材料及性能研究

本文以碳基二氧化锰(C/MnO_2)为前驱体,用聚丙烯腈(PAN)/氧化石墨烯(GO)包覆改性前驱体合成锂离子电池负极材料。通过XRD、XPS、SEM对材料进行结构形貌表征。结果显示,复合材料为氮、碳基锰氧化物,随包覆物PAN和GO含量减少,复合材料由颗粒嵌入平整膜转变为褶皱纱状覆盖颗粒物;在PAN/GO与C/MnO_2包覆比例为3:3时,碳化改性制备的复合材料电极有最优充放电性能,在200 A g~(-1)电流密度条件下,经过100次循环后放电比容量为447 m Ahg~(-1)。     

石墨烯/钴酸镍的制备及甲醇氧化性能研究

主要研究石墨烯/钴酸镍(GE/NiCo_2O_4)作为阳极催化剂时的催化稳定性能。通过水热合成的方法制备NiCo_2O_4,将石墨烯与NiCo_2O_4复合,材料经过高温处理后得到颗粒状石墨烯纳米复合材料,用循环伏安法测试了复合材料对甲醇氧化的电催化活性。研宄结果表明GE/NiCo_2O_4复合材料对甲醇和氧气具有非常高的电催化活性。测试结果表明,电压从1.1V～1.6V时,GE/NiCo_2O_4复合结构电极最高电流密度为3.2×10~(-6)A/g,GE/NiCo_2O_4材料从XRD,SEM,TEM等可得出良好的电化学性能和稳定性由于高比表面积、高电导效率。     

基于Pd/MnO_2纳米材料的无酶过氧化氢传感器性能研究

在室温超声条件下,以高锰酸钾、氯化锰、氯化钯、抗坏血酸为原料合成Pd/MnO_2纳米复合材料。采用场发射扫描电镜(FESEM)、X射线能谱仪(EDS)等手段对合成的Pd/MnO_2纳米复合材料进行表征。基于Pd/MnO_2纳米复合材料修饰的玻碳电极(GCE)构建无酶过氧化氢(H_2O_2)传感器。循环伏安法(CV)表明该传感器对H_2O_2具有较强的电催化活性。采用电流-时间曲线研究了传感器的性能,包括缓冲溶液的p H值,检测电位,催化剂的量H_2O_2检测的最佳条件。在最优条件下,无酶传感器对H_2O_2检测的线性范围为0.038 31～15.15 m M,检测限为9.7μM(S/N=3)。     

氧化石墨烯固载硅钨酸催化氧化脱硫性能的研究

以市售氧化石墨烯固载硅钨酸制备硅钨酸/氧化石墨烯(Si W/GO)复合材料,利用X-射线衍射光谱(XRD)、红外光谱(FT-IR)对Si W/GO材料进行表征。以H2O2为氧化剂,考察该复合材料对模拟油中二苯并噻吩(DBT)的氧化性能。结果表明,硅钨酸与氧化石墨烯结合紧密,复合后仍保持了硅钨酸的Keggin结构。在H2O2加入量为1.5 m L、催化剂用量为12 mg/m L、反应温度为70℃、反应时间为80 min条件下,DBT的脱除率达96.4%。催化剂经过滤、洗涤和干燥后,循环使用5次,依然保持良好的脱硫性能。     

沉积-沉淀体系pH值对Ag-ZrO2-石墨烯催化剂性能的影响

沉积-沉淀法是合成催化剂的重要方法。结合TEM、XRD和ICP表征技术,研究了沉淀体系的pH值变化情况对以Ag为加氢活性组分、以ZrO_2为载体、以氧化石墨烯(GO)为结构助剂的催化剂结构和性能的影响规律。ICP分析结果显示,在Ag~+,Zr~(4+)和GO共存的沉淀体系,随着pH值增加先沉淀Zr~(4+)(从pH=2开始,到pH=5结束),后沉淀Ag~+(从pH=5开始,到pH=12结束)。当采用逐渐增加沉淀体系pH值(从1到12)方法时,Zr~(4+)和Ag~+依次沉积在GO表面,所合成的催化剂获得大比表面积,Ag和Zr组分互相掺杂、高度分散,在催化乙酰丙酸(LA)加氢制备γ-戊内酯(GVL)反应中获得很高转化率。而当采用沉淀体系pH值恒定在12的方法,大量的Zr~(4+)和Ag~+快速沉淀,形成大颗粒,且没有充分附着在GO表面,所制备的催化剂比表面积小,LA转化率低。研究结果表明,沉淀体系pH值变化规律对催化剂的形貌和催化性能有重要影响。     

铜基石墨烯复合催化剂的合成与表征

采用原位水热法制备了Cu/r GO催化剂并引入对苯二甲酸(TPA)对Cu基石墨烯复合材料进行改性研究,探究了不同溶剂、水热时间、沉淀p H对引入TPA的Cu/r GO催化剂材料微观结构特性的影响。通过XRD、FT-IR、XPS和SEM表征技术分析了催化剂的形貌结构及物化性质。考察了催化剂用于二乙醇胺脱氢的催化性能。在V(乙醇)∶V(水)=1∶1为溶剂,沉淀p H为13.0,160℃水热10 h,制备的催化剂性能最好,亚氨基二乙酸收率为86.55%,与没有添加TPA的Cu/r GO催化剂相比收率提高20%。TPA的加入,增强了GO片层间的相互作用,增加了GO片层间的有机官能团,稳定Cu2O并使其结晶度较好,增加催化剂活性位点,以提高反应速率。且粒径约为10 nm左右的Cu纳米粒子均匀分布在褶皱状片层结构的r GO表面,提高催化剂抗烧结性能。     

一步水热法制备二氧化钛纳米线-还原氧化石墨烯复合材料及其超级电容器性能研究

通过Hummers制备出氧化石墨烯(GO),以Ti O2纳米颗粒(Ti O2NPs)和GO为原料,在Na OH碱性条件下进行水热反应,一步合成Ti O2纳米线-还原氧化石墨烯(Ti O2NWs-RGO)复合材料。研究了Ti O2NPs和GO的质量比对Ti O2NWs-RGO复合材料电容性能的影响。形貌和结构表征(SEM和XRD)结果表明,通过水热反应,Ti O2NPs转化为Ti O2NWs,GO被还原为RGO。电化学电容性能测试(CV、GCD、交流阻抗测试和循环稳定性测试)结果表明,在电流密度为1 A/g时,Ti O2NWs-RGO复合材料的比电容达到210 F/g,经过1 000次循环后,比容量仍保留最初的84. 93%,表现出优异的循环稳定性,是一种性能优异的超级电容器电极材料。     

TiO_2/GO复合材料光催化降解大气中VOCs研究

为提高TiO_2光催化降解VOCs的活性,以氧化石墨烯(GO)作为光催化剂的载体,采用溶胶-凝胶法制备TiO_2/GO复合材料。利用SEM和XRD对样品进行分析表征。在紫外光照射下,以乙醇为目标污染物,分别以TiO_2和TiO_2/GO作为光催化剂,考察了TiO_2和GO负载比例对不同初始浓度VOCs光催化去除能力的影响。结果表明,复合材料中TiO_2以锐钛矿晶型为主,均匀地分散在片层GO表面,复合后减轻了TiO_2颗粒的团聚现象;TiO_2/GO对乙醇的光催化降解效率显著高于TiO_2;GO溶液浓度为1.0 g·L~(-1)时制备的TiO_2/GO(TG10)显示出较佳光催化性能,在乙醇浓度为8.24~14.22 g·m~(-3)范围内,TG10对乙醇的去除率可达90%以上。     

磁性氧化石墨烯/TiO_2复合材料的制备及光催化降解染料废水的研究

为了提高TiO2的光催化性能,采用Hummers法自制氧化石墨、纳米TiO2、FeCl3等为原料制备了磁性氧化石墨烯/TiO2(磁性GO/TiO2)复合光催化材料。以活性艳红X-3B为模拟废水,对该催化剂在紫外光下的催化活性进行了评价。结果表明,TiO2/GO材料中GO含量为3%时光催化活性最好,磁性GO/TiO2复合材料GO含量为8%时在1.4 h时可以达到93%的降解率。     

室温原位合成Pt纳米粒子/氧化石墨烯复合物及其对甲醇的高活性电催化氧化性能

利用甲酸作为还原剂,在室温条件下原位制备了不同配比的Pt/GO复合物,用电化学方法研究了催化剂对甲醇的电催化氧化性能。与相对商业提供的E-TEK(20%)催化剂相比,Pt/GO具有更高的活性和稳定性。     

原位自由基聚合法在GO表面接枝PS及其对SBS的改性

以天然石墨为原料,采用改进的Hummers氧化法制备氧化石墨烯(GO),再通过原位自由基聚合法在GO表面接枝聚苯乙烯(PS),制备的产物即为纳米GO-g-PS复合粒子,并以此对苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)进行改性。采用傅里叶红外光谱(FTIR)、透射电镜(TEM)、热重分析(TGA)和拉伸试验对复合材料的结构和性能进行了表征。结果表明：SBS/GO-g-PS复合材料的力学性能、热稳定性都明显高于纯的SBS和SBS/GO复合材料。动态力学分析( DMA) 测试结果表明,SBS/GO-g-PS复合材料高温区的玻璃化转变温度比纯SBS和SBS/GO复合材料提高4℃。     

GO/TiO_2复合催化剂的制备及其光催化降解甲基橙

采用改进的Hummers法制备氧化石墨烯(GO),以异丙氧基钛为钛源,通过原位溶胶凝胶法制备了复合催化剂GO/TiO_2。通过X射线粉末衍(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)等方法对GO及复合催化剂GO/TiO_2进行了表征,结果表明,制备的复合催化剂主晶相为锐钛矿型TiO_2,GO表面富集的TiO_2颗粒尺寸15 nm左右。以甲基橙为模型分子,测试了催化剂在紫外光下的降解性能,发现在120 min内,当GO加入量为2.1%时,GO/TiO_2复合催化剂光催化降解率高达92.7%。     

RuAg/TiO2-C催化剂的制备及对甲醇的电催化氧化性能

采用改性溶胶-凝胶法和水热合成法制备了C掺杂多孔纳米TiO2,以其为载体制备了一种RuAg/TiO2-C催化剂.采用XRD、TEM、EDS、XPS及电化学分析对催化剂的结构和性能进行了表征,测定了其对甲醇的电催化氧化性能.结果表明,RuAg的负载和C的掺杂提高了TiO2对甲醇的电催化性能,RuAg/TiO2-C对甲醇电...     

氧化石墨烯/密胺树脂导电复合材料的制备与性能研究

采用的改进的Hummers法和组合剥离技术制备了氧化石墨烯(GO),并以氧化石墨烯、甲醛溶液、三聚氰胺为原料,采用原位合成技术制备石墨烯/密胺树脂导电复合材料(GO/MF)及含有水合肼的氧化石墨烯/密胺树脂复合材料(GO/MF+N_2H_4),并对其结构、热稳定性和导电性等进行研究分析。试验结果表明:GO/MF+N_2H_4试样的热稳定性最佳,氧化石墨烯的加入,提高了密胺树脂材料的导电性,且添加质量分数0.9%GO的GO/MF+N_2H_4试样出现导电临界值,体积电阻率达到1.5×10~4Ω·m,为制备具有抗静电性能和导电性能的密胺树脂新型复合材料提供一定的基础理论参考。     

铟掺杂二硫化锡催化剂制备及其电催化性能研究

电催化二氧化碳减排(CO₂RR)通过将可再生能源转化为增值燃料和化学品,是实现可持续能源经济和全球气候变化目标最有潜力的途径之一。采用简单易行的水热法合成了不同掺杂比例的In-SnS₂催化剂,对催化剂结构进行表征以及测试电催化CO₂还原性能,对比了不同掺杂量In-SnS₂催化剂对CO₂RR的影响。结果表明,元素In的掺杂调节了Sn元素的电子结构,促进CO₂活化过程;掺杂量也是影响催化剂电化学活性的重要因素之一,其中原子含量为3%的In-SnS₂催化剂表现出最佳的电化学活性,在-1.2 V vs.RHE下该电极电催化CO₂为甲酸盐的法拉第效率(FE)为95.48%,且在较宽的电压范围内甲酸盐FE均在80%以上。这项工作为电催化还原CO₂领域中硫化物催化剂的开发提供了新思路。     

纳米二氧化钛/氧化石墨烯的制备及对水中污染物的去除性能研究

利用改进Hummers法制备氧化石墨烯(GO),以GO为载体,通过一步溶胶混合法成功制备TiO_2/GO复合催化剂,并利用傅里叶变换红外光谱(FT IR),X射线衍射仪(XRD),透射电子显微镜(TEM)等技术对其进行表征;同时,探究了TiO_2/GO复合催化剂的投加量对罗丹明B(RB)模拟废水的光催化性能和吸附性能的影响,以及最佳投加量时复合催化剂的重复使用性能。结果表明,TiO_2/GO复合催化剂中TiO_2颗粒均匀分布于薄纱状的GO片层两侧。TiO_2/GO复合催化剂投加量为50mg/L时对罗丹明B降解效果最好,在紫外吸光度554nm处罗丹明B溶液的脱色率(即UV_(554)罗丹明B溶液的去除率)和总有机碳(TOC)去除率分别达到99%以上和66.72%。TiO_2/GO复合催化剂的降解性能优于纯TiO_2。TiO_2/GO复合催化剂重复使用5次后,对RB的UV_(554)去除率和TOC去除率依然维持在99%以上和55%左右。TiO_2/GO复合催化剂对RB的吸附30min后基本达到平衡,吸附过程更为符合准二级动力学方程,拟合平衡吸附量Qe为253.8mg/g。