液相剥离法制备高浓度石墨烯的研究

采用有机溶剂N-甲基吡咯烷酮(NMP)液相剥离法制备石墨烯,研究了超声功率和超声时间对石墨烯剥离效果的影响,利用拉曼(Raman)光谱、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)等研究了石墨烯的层数与形貌等微观特征.结果表明,有机溶剂NMP液相剥离法制得石墨烯方法简单易行,不同超声功率和超声时间对石墨烯剥离效果有明显影响,超声功率为50 W时,无氮气保护前提下的超声时间为30h,剥离效果最佳,石墨烯溶液浓度可达0.48mg/mL.石墨烯层数较少,大片层石墨烯的直径可达2μm.     

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.     

基于减摩性能的超声剥离膨胀石墨制备石墨烯薄片研究

采用液相超声直接剥离法对膨胀石墨进行超声剥离制备石墨烯。用扫描电子显微镜分析了石墨烯的微观结构和形貌,通过正交试验法优化了制备工艺参数,并在多功能往复摩擦磨损试验仪上研究了其减摩性能,对其润滑机理进行了初步探讨。结果表明,膨胀石墨被成功剥离,石墨烯薄片厚度为10~150nm,属于纳米级别,各参数对摩擦系数影响程度大小的顺序为:超声处理时间膨胀石墨浓度超声功率超声与间歇时间比,优化后制备的石墨烯表现出优异的减摩性能。     

压缩二氧化碳和甲基吡咯烷酮剥离石墨烯的分子动力学模拟

通过分子动力学模拟,研究在压缩二氧化碳(CO₂)和有机溶剂混合溶剂体系中液相剥离石墨烯的重要环境参数,包括CO₂和甲基吡咯烷酮的分子个数比、体系的温度以及环境压强对石墨烯剥离的影响。通过对设置了不同参数的体系中溶剂分子的插层速度以及解吸附能的表征和比较,结果表明,CO₂和甲基吡咯烷酮个数比为3.5∶1～5.5∶1,温度在300 K以上,压强为10～19 MPa时,更有利于获得高的剥离产率。该研究结果有利于压缩CO₂与有机溶剂体系剥离石墨烯选择合适的环境变量以获得更高的产率和单层率及少层率。     

水热法制备氟化石墨烯

以石墨为原料,由Hummers法的改进方法制备氧化石墨烯,再采用水热法对氧化石墨烯进行氟化,获得氟化石墨烯。利用X射线衍射（XRD）、傅立叶红外光谱（FTIR）、拉曼光谱（Raman）、原子力显微镜（AFM）对其结构和微观形貌进行表征。FTIR和Raman结果表明氟化产物的化学结构中存在C-F键,且D峰（1350 cm-1处）和G峰（1580 cm-1处）所对应的强度比ID/IG在氟化后明显变大,即氟化造成碳结构缺陷,规整性下降。AFM显示氟化石墨烯具有纳米层状结构,厚度约为4 nm。该法成本较低,工艺简单,易于控制,对设备要求不高,有望实现氟化石墨烯的大规模制备。     

一种高质量石墨烯/氮化硼异质结制备工艺研究

针对目前石墨烯器件的纳米薄膜由于转移工艺导致质量及一致性差的现状,本文基于常规的RCA清洗工艺对纳米薄膜湿法转移工艺进行了改进,完成了高质量石墨烯/氮化硼(BN)异质结的制备.本工艺在原有转移工艺中加入了清洗工艺,利用稀盐酸溶液和稀氨水分别去除薄膜转移过程中产生的重金属污染物和有机污染物,并通过稀HF溶液对衬底表面进行了预处理,提高纳米薄膜的平整度、减少褶皱,进一步提高石墨烯/BN异质结的质量.通过对常规工艺及改进转移工艺制备的异质结SEM扫描结果、电学性能及拉曼光谱的对比,改进后的转移工艺制备完成的异质结褶皱与污染物明显减少,电阻增大,2D/G峰强度比提升至3.23,异质结的质量有明显提高.     

电化学剥离法制备石墨烯及表征

采用电化学剥离法,以石墨纸为原料,0.5mol/L、1.0mol/L、1.5mol/L硫酸为电解液制备石墨烯。通过X-射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)及拉曼光谱仪等手段,对所制备石墨烯样品的物相、形貌、结构及表面官能团进行表征。结果表明:该方法能高效制备石墨烯,所制备的石墨烯表面含有羟基、羰基、羧基等官能团;当硫酸浓度为0.5mol/L时,制备的石墨烯缺陷较少,层数最少,为4~5层;当硫酸浓度为1.0mol/L和1.5mol/L时,石墨烯的剥离程度降低,且石墨烯的缺陷密度增大。     

消失模涂料剥离性的初步研究

通过对高铬钢玉涂料的现场浇铸实验,结合对涂层残片的微观分析,初步研究了消失模涂料的剥离机理.     

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。     

超薄类石墨相氮化碳纳米片剥离技术的研究进展

超薄二维（2D）纳米材料,因其优异的电子、光学、物理和化学性能,以及各种潜在应用,在纳米技术、材料科学、化学和凝聚态物理等领域迅速发展. 类石墨相氮化碳（g-C₃N₄）是一类主要由碳和氮原子组成的2D聚合物材料,但块状g-C₃N₄比表面积小、分散性差严重影响其在光催化领域的应用. 因此,人们常采用剥离方法制备超薄g-C3N4纳米片. 本文主要详述了目前常用的热氧化剥离、超声辅助液相剥离和酸碱化学剥离等方法的现状及机理,并讨论了超薄g-C₃N₄纳米片未来的重点研究方向.     

聚丙烯/层状硅酸盐纳米复合材料的剥离机理与网络结构

对本课题组近年来有关聚丙烯/蒙脱土纳米复合材料的研究内容及重要的研究成果进行了综述。熔体插层法是一种制备聚合物基层状硅酸盐纳米复合材料简便而有效的方法,也是所有目前制备方法中最可能实现产业化的方法。这种制备方法的一个显著特点就是涉及剪切场。对蒙脱土在剪切场中的形态发展和剥离机理进行了研究,这将对在实际熔融加工过程中制备剥离型纳米复合材料具有重要的指导意义。纳米级分散的蒙脱土粒子在含量达到一定程度时会形成介观网络结构,大分子链的运动和松弛会受到限制。同时这种介观填料网络还会对宏观性能产生影响。运用动态保压技术,往复剪切场在注塑过程中被施加到复合材料熔体上,这造成了常规注塑样品所不具有的特殊的多层次分散和取向结构。并对这种多层次结构的形成机理进行了讨论。     

热解法制备石墨烯的工艺条件优化

探讨热解还原法制备石墨烯的工艺条件对石墨烯性能的影响。通过FT-IR、XRD对不同热解时间及不同水洗条件下制备的石墨烯进行了表征,利用四探针测试系统研究了不同石墨烯的电性能。结果表明:随着热解时间的延长,石墨烯的导电性增加,热解时间为40min时制备的石墨烯有很高的导电性,电阻率为0.01Ω.cm;热解时间较短的石墨烯带有一部分极性基团,在二甲基甲酰胺(DMF)中有很好的分散性。水洗条件对热解法制石墨烯性能影响不大,因此可以省略水洗步骤,提高石墨烯制备效率。     

机械合金法制备ZnO基热电材料及其性能研究

以机械合金法合成PPP/ZnO (聚对苯撑/ZnO)纳米复合材料。PPP/ZnO经球磨后混合充分,聚对苯撑将ZnO块体完全分割。热电性能研究表明：添加聚对苯撑后,复合材料塞贝克系数大大降低,当聚对苯撑添加量的质量分数大于2%时,纳米复合材料的塞贝克系数均低于100μV · K?1,远低于传统合金类热电材料的相应值;而复合材料的电导率却随聚对苯撑添加量增加而增大,当聚对苯撑添加量的质量分数增加到4%时,750 K下的电导率上升至2500 S · m?1,较单一材料的电导率提高5倍以上。复合材料的热导率较纯ZnO(10 W · m ?1· K?1)大大降低,并随聚对苯撑添加量的增加而降低,当其添加量的质量分数为4%时,其复合材料在800 K时的热导率可降至1.6W·m?1·K?1。     

锅炉炉管氧化皮的生成及剥落研究综述

综述了近年来国内外关于电站锅炉炉管氧化皮的研究成果,分析了氧化皮形成的原因、影响因素,以及氧化皮剥落机理、原因、条件和缓解氧化皮失效的方法.阐述了氧化皮生成规律的有限元和试验模拟方法.研究表明,超温加快了氧化皮的生长,Cr,Si,Al的加入增强了合金抗氧化性能,减缓了氧化皮的生成;蒸汽侧氧化膜的脱落与其内的应力状态有直接关系,通过火电厂蒸汽温度控制系统可以缓解氧化膜的失效问题.     

机械发泡法制备PVF泡沫塑料的稳定性研究

采用机械发泡法制备聚乙烯醇缩甲醛泡沫塑料，研究了制备过程中影响泡沫稳定性的各因素；表面活性剂种类和浓度、ＰＶＡ的醇解度、温度等。用添加增稠剂的方法提高起泡液的 ，从而有效地提高了泡沫稳定性，得到了孔径分布均匀、细密的ＰＶＡ泡沫。