氧化石墨烯复合材料的制备及对铜离子吸附性能的研究

通过超声波和磁力搅拌法制备了氧化石墨烯-4A分子筛复合材料(GO-4A), 利用X射线衍射(X-ray diffraction, XRD)、傅里叶变换红外光谱(Fourier transform-infrared spectroscopy, FT-IR) 及扫描电子显微观察(scanning electron microscopy, SEM) 等多种手段对氧化石墨烯复合材料进行表征, 并研究了氧化石墨烯与4A分子筛在GO-4A复合材料中的质量比(复合比例) 对GO-4A吸附铜离子性能的影响。结果表明: 复合比例对GO-4A物相组成影响不大; 4A分子筛的加入会降低氧化石墨烯的团聚程度, 随着复合比例增大, 复合材料的热稳定性不断提高; 当氧化石墨烯和4A分子筛的复合比例为1:5时, 复合效果最佳, 在室温条件下, 溶液pH=6时, 对铜离子的去除效率可达到98.42%。     

氧化石墨烯/氧化铕复合粉体的制备及性能研究

以氧化石墨烯和氧化铕为原材料,利用水热法合成了氧化石墨烯/氧化铕复合粉体。对不同氧化石墨烯加入量的复合粉体采用扫描电镜、差热分析、荧光分析等测试方法对其进行表征。结果表明:利用水热合成的方法成功制备了氧化石墨烯/氧化铕复合粉体;氧化铕包裹在氧化石墨烯表面,阻止了氧化石墨烯表面部分官能团的分解,复合粉体的稳定性较好;由荧光激发光谱可知复合粉体的荧光激发波长为435 nm;由荧光发射光谱可知,随着氧化石墨烯的质量分数从6%增大到10%时,复合粉体的荧光强度依次增强。     

氧化石墨烯/石墨烯修饰热处理石墨毡复合电极材料制备研究

通过高温热处理石墨毡,然后制备氧化石墨烯,并在氧化石墨烯基础上制备石墨烯,将氧化石墨烯和石墨烯与热处理石墨毡复合制备全钒液流电池正极材料.通过扫描电镜(SEM)、红外光谱(FTIR)、X-射线衍射分析(XRD)和电池充放电试验,测试分析石墨毡复合电极材料的表面形貌特征和电化学特性.结果 表明:氧化石墨烯和石墨烯修饰的热...     

纳米二硫化钼氧化石墨烯复合材料的制备及催化性能研究

采用鳞片石墨及四硫代钼酸铵为初始反应物,通过热分解方法制备纳米二硫化钼氧化石墨烯（Mo S2/GO）复合材料。采用X射线衍射、扫描电镜和透射电子显微镜对所制备的纳米Mo S2/GO复合材料进行了表征。结果表明：纳米Mo S2颗粒均匀分布在氧化石墨烯片层表面,形成纳米Mo S2/GO复合材料,增大了纳米Mo S2比表面积,同时减轻了纳米Mo S2的团聚。研究了纳米Mo S2/GO复合材料在煤加氢热解中的催化性能,结果表明：与纳米Mo S2颗粒相比,纳米Mo S2/GO具有更高的催化活性。     

氧化石墨烯-纤维素复合物的制备及其对钚的吸附性能

采用NaOH/尿素混合水溶液作为溶剂完全溶解纤维素(FB),再与Hummers法合成的氧化石墨烯(GO)进行复合来制备复合型吸附剂GO-FB,利用红外光谱(FTIR)、扫描电镜(SEM)和拉曼谱图(Raman)对其结构和形貌进行表征。GO-FB的SEM形貌表征可见其表面布满颗粒物的条状物或者团聚体,表明有大量GO附着在FB表面。以钚溶液作为研究对象,考察了溶液pH、吸附剂投加量、吸附时间、钚初始活度以及温度等参数对吸附效果的影响,旨为核工业放射性废水的处理工艺提供理论基础和新的技术途径。结果表明,对于30 Bq·L~(-1)的含钚溶液,GO和GO-FB的最佳吸附条件分别为:pH均为8;投加量0.05,0.10 g·L~(-1);吸附时间均为1 min,最大去钚率分别为98.65%和98.67%。由此可见,GO-FB可以作为优良的吸附剂对放射性含钚废水进行有效净化处理。根据热力学参数吉布斯自由能(ΔG~0)、焓变(ΔH~0)和熵变(ΔS~0)在不同温度下的计算结果可知,GO-FB对溶液中钚的吸附过程为自发的放热反应,低温有利于反应的进行;同时,吸附过程以物理吸附为主。     

磷酸化氧化石墨烯的制备及其对U(Ⅵ)的吸附性能研究

研究了以浓磷酸作功能化试剂,通过原位磷酸化法制备磷酸化氧化石墨烯(PGO)。采用扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)和拉曼(Raman)光谱仪对所制备材料进行表征,考察了溶液初始pH、接触时间、U(Ⅵ)初始浓度和温度等对所制备材料从水溶液中吸附U(Ⅵ)的影响。结果表明:磷酸官能团被成功引入到氧化石墨烯(GO)中,而且GO结构没有被破坏;PGO吸附U(Ⅵ)的速率很快,90min即达平衡,吸附过程符合准二级动力学模型和Langmuir吸附等温线模型;磷酸化之后,GO最大单层吸附量从249.38mg/g提高到336.70mg/g;在有共存离子存在条件下,PGO对U(Ⅵ)的吸附选择性优于GO。     

氧化石墨烯修饰FeSiCr纳米复合材料的微波吸收性能

采用等离子体电弧蒸发和表面改性技术制备氧化石墨烯（GO）修饰FeSiCr纳米复合材料（FeSiCr/GO），并对其微波吸收性能进行研究。拉曼光谱结果显示氧化石墨烯与FeSiCr纳米颗粒成功复合。通过TEM对FeSiCr/GO微观形貌进行表征，观察到少量絮状氧化石墨烯点缀于FeSiCr纳米颗粒表面，并且FeSiCr纳米颗粒分布在层状氧化石墨烯周围，形成氧化石墨烯修饰FeSiCr纳米复合材料。通过引入氧化石墨烯，可增加材料的电导率和界面极化能力，使FeSiCr/GO的微波吸收性能显著提升。模拟计算结果显示，在4.3 GHz处，FeSiCr/GO最小反射损耗（RL_min）可达－69.1 dB，调整涂层厚度在1.1~5.0 mm之间变化，其有效吸收频带（RL≤－10 dB）范围为2.6~18 GHz。微波吸收性能的改善可归因于阻抗匹配优化和微波损耗能力增强。      

石墨烯负载铂催化剂的制备及稳定性

以天然石墨粉为原料,制备了氧化石墨（GO）,再以GO和氯铂酸（H₂PtCl₆）为前驱体,乙二醇作为溶剂和还原剂,通过浸渍还原法成功制备出铂和石墨烯的复合催化剂（Pt/GR）.利用X射线衍射仪、场发射扫描电镜和拉曼光谱仪对样品进行了形貌表征,结果表明Pt颗粒均匀分布在石墨烯的表面,相对于单质,负载有Pt的石墨烯表面更加褶皱且石墨烯片层更加分散.对Pt/GR进行电化学测试并与商用Pt黑催化剂进行对比,结果显示Pt/GR催化剂具有更高的电化学活性面积（ESCA）和更好的电催化性能,相对于Pt黑催化剂,Pt/GR具有更好的电化学稳定性.      

氧化石墨烯的光学性能研究

本文主要研究了浓度和激发波长对单层氧化石墨烯水分散液光学性能的影响,结果表明：较高浓度的样品在360～500 nm之间有一个宽泛的吸收峰,360 nm处有尖锐的吸收峰。低浓度的样品在230和300 nm处有吸收峰。在365 nm波长的激发下,随着浓度的降低,发射峰位置由560～600 nm变成了蓝光发射。0.4 mg/ml的样品的发射峰位置受激发波长影响不大,但发射强度变化明显,且发射峰很宽泛。浓度为0.02 mg/ml的样品发射峰位置强烈依赖于激发波波长,利用这个性能,氧化石墨烯在可调谐光电领域会有很大应用潜力。     

氧化石墨烯/壳聚糖复合微球的制备及其对铌的吸附性能

实验采用改进Hummers法合成了氧化石墨烯(GO),再用壳聚糖(CS)与GO制备了交联壳聚糖微球(GCCS)和GO质量分数分别为2%、5%、10%的氧化石墨烯/壳聚糖复合微球(GOCS),对其进行了表征,并研究了其对Nb的草酸配合物的吸附性能。结果表明,在1mmol/L的H_2C_2O_4溶液介质中,优化的吸附条件为GOCS中GO的质量分数为5%、pH=3。该吸附反应符合Langmuir等温吸附模型,为单层吸附,理论最大吸附量为38.46mg/g。动力学实验表明,该吸附反应符合准二级动力学模型。热力学实验表明,该吸附反应为自发反应、放热反应。采用5mL 1mol/L的HNO_3溶液进行洗脱实验,洗脱率为84.9%。3次吸附洗脱循环实验,吸附率和洗脱率并未出现明显下降,表明再生性能良好。     

四氧化三钴/还原氧化石墨烯复合材料制备及其性能的研究

氧化钴(Co_3O_4)/还原氧化石墨烯(rGO)复合材料中Co_3O_4的纳米结构对于锂离子电池性能起着至关重要的作用。本文通过水热法来制备Co_3O_4/rGO复合材料,采用透射电子显微镜、外吸收光谱、X射线衍射红和X射线光电子能谱和方法对样品进行了表征。测试表明,Co_3O_4/rGO纳米复合材料产生了至少两种不同纳米结构。在整个循环充放电过程中,其比容量一直衰减较快,最后比容量趋于稳定在350mAh/g。本实验工作将为制备Co_3O_4/rGO纳米复合材料和其锂离子电池负极材料的电学性能研究提供一条可参考的方法。     

铜基石墨烯复合材料的制备及性能研究

为了解决铜的硬度等力学性能差的问题,设计了用泡沫铜为基底和催化剂,通过化学气相沉积(CVD)法制备分布均匀的Cu/3DGNs复合材料.经电火花放电等离子烧结(SPS)制备成高强高导的铜基石墨烯复合材料,在保留铜基体优异的导电、导热等性能的同时提高其力学性能.结果表明,采用硝酸清洗,800℃退火30min,反应气体(H_2/Ar/0.95%C_2H_4-Ar混合气体)流量比为80∶4 000∶5sccm,生长温度为1 000℃、生长时间为10s时,制备的石墨烯表面平整、层数较少、覆盖率高、几乎没有缺陷,石墨烯的形貌最佳;采用600℃的烧结温度、25kN的烧结压力、100℃/min的升温速率梯度烧结,制备出的铜基石墨烯复合材料最为致密,性能最优.     

氨基功能化磁性氧化石墨烯吸附亚甲基蓝的性能探讨

以改进的hummers法制备的氧化石墨烯为载体,采用共沉淀法制备出磁性氧化石墨烯,再以乙二胺修饰,制备出氨基功能化磁性氧化石墨烯(EDA-MGO)。通过傅里叶红外变换光谱(FI-IR)、扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)对材料的官能团、表面形貌和结构组成进行表征,分析EDA-MGO的磁分离和回收性能,并探讨EDA-MGO对亚甲基蓝的吸附性能。结果表明,立方相纳米级磁性Fe₃O₄均匀负载于氧化石墨烯表面,氨基功能化成功,且EDA-MGO具有很好的磁分离和回收性能。室温下,当亚甲基蓝初始质量浓度为100mg/L、体积为100mL、吸附剂质量为0.07g、pH值为7、吸附时间为150min时,EDA-MGO对亚甲基蓝的吸附率和吸附量分别为97.56%和139.37mg/g,其吸附过程符合拟二级动力学模型和Langmuir等温吸附模型。吸附剂循环使用6次后,吸附量为108.33mg/g,表明EDA-MGO具有很好的再生循环使用能力。     

磁性壳聚糖/氧化石墨烯复合材料对钴(Ⅱ)吸附性能研究

采用Hummers法制备氧化石墨烯(GO)后,再用四氧化三铁与氯化铁改性壳聚糖,制得磁性壳聚糖(MCS)。将二者通过化学交联法制备出磁性壳聚糖/氧化石墨烯(MCS/GO)吸附剂,分别通过傅里叶红外光谱仪 (FT-IR)与扫描电镜 (SEM)表征其结构与形貌,同时探讨不同条件下MCS/GO对水中Co(Ⅱ)的吸附影响。结果表明:在pH 6.0、100 mg/L含Co(Ⅱ)废水中,采用1.0 g/L MCS/GO于室温吸附120 min后,Co(Ⅱ)的吸附率可达99.4%。MCS/GO对Co(Ⅱ)的吸附行为符合准一级动力学模型与 Langmuir等温吸附模型特征,饱和吸附量为117.19 mg/g。经吸附-解吸循环使用6次,MCS/GO吸附剂对Co(Ⅱ)的吸附率仅下降3.5%,具有良好的再生性,因此适用于水中Co(Ⅱ)的污染处理。     

磁性壳聚糖/氧化石墨烯吸附材料的制备及其对Pb(II)的吸附

以壳聚糖(CS)和改进的hummers法制备的氧化石墨烯(GO)为原料,采用化学交联法合成出CS-GO复合材料,再通过化学共沉淀法制备出磁性壳聚糖/氧化石墨烯(MCSGO)复合吸附材料。采用X射线衍射仪(XRD)和傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)对MCSGO的结构和官能团进行表征,并研究了MCSGO吸附水体中Pb(II)的吸附性能和吸附机理。结果表明,GO和CS以NH-CO键交联,通过负载Fe₃O₄成功赋予CS-GO磁性;室温下,当Pb(II)初始质量浓度为50mg/L、吸附剂用量为0.04g、pH值为5时,吸附90min达平衡,平衡吸附量为60.99mg/g,拟二级动力学模型和Langmuir等温吸附模型可以用来描述MCSGO对Pb(II)的吸附行为,说明该吸附过程属于均匀表面的单分子层化学吸附。在外加磁场下对MCSGO进行磁分离,表明MCSGO具有很好的磁分离性能。以盐酸作为解吸剂对MCSGO进行再生,MCSGO吸附材料循环再生使用6次后,吸附量仅下降16.72%,说明MCSGO具有优异的循环再生吸附性。     

氧化石墨烯/氧化铕复合材料粉体的光催化性能研究

以氧化石墨烯和氧化铕为原材料,利用水热法制备了氧化石墨烯/氧化铕复合粉体。以罗丹明B溶液为模拟污染物测试了所得复合粉体在紫外光照射下的光催化性能。结果表明,随着氧化石墨烯加入量的增加,复合粉体对罗丹明B溶液表现出良好的光催化性,降解率接近100%仅需要60 min。     

镀铜石墨烯铝基复合材料的制备及性能研究

通过改进的Hummers法制备氧化石墨烯,对氧化石墨烯进行化学镀铜处理。复合材料以纯铝为基体,镀铜氧化石墨烯为增强相。通过放电等离子烧结工艺制备不同质量分数的镀铜石墨烯铝基复合材料。通过扫描电子显微镜(scanning electron microscope, SEM),X射线衍射仪(X-ray diffractometer, XRD)等表征材料的微观组织结构,利用微拉伸试验机测试材料的力学性能。结果表明,镀铜石墨烯质量分数达到0.15%时,镀铜石墨烯铝基复合材料综合性能达到最优,维氏硬度和抗拉强度分别达到56和224 MPa,比石墨烯铝基复合材料的维氏硬度和抗拉强度分别提高6%和24%,比纯铝的维氏硬度和抗拉强度分别提高30%和103%。镀铜石墨烯铝基复合材料具有较好的减磨性。     

还原氧化石墨烯负载次氯酸镧纳米复合物催化增强Mg-Al合金储氢性能

在氩气保护下采用热处理并结合机械合金化制备Mg-Al合金,同时以氧化石墨烯(GO)、LaCl_3以及NaOH作为原材料,通过化学还原法制备还原氧化石墨烯负载次氯酸镧(LaClO@rGO)纳米复合物,并通过扫描电镜(SEM)、压力-成分-温度(PCT)、差示扫描量热仪(DSC)等手段表征LaClO@rGO纳米复合物的添加对Mg-Al合金储氢性能的影响。研究表明Mg-Al合金主要由Mg_(17)Al_(12)和Mg组成,Mg-Al合金的初始吸/放氢温度分别为150. 3和277. 4℃,添加LaClO@rGO复合材料后,合金的初始吸/放氢温度下降到97. 0和206. 8℃,比纯Mg-Al合金初始吸放氢温度分别下降了53. 3和70. 6℃,且Mg-Al-LaClO@rGO复合材料在250℃即可实现可逆吸放氢。此外,在LaClO@rGO纳米材料的催化作用下,在温度为150℃时,Mg-Al-LaClO@rGO吸氢速率相当于Mg-Al合金吸氢速率的6. 37倍;在温度为275℃时,Mg-Al-LaClO@rGO复合材料的脱氢速率相当于Mg-Al合金脱氢速率的3. 0倍。显然,LaClO@rGO纳米复合材料的添加,不仅能提高Mg-Al合金的可逆储氢性能,还能提高Mg-Al合金的吸放氢动力学性能。     

三维石墨烯/铜基复合材料的制备及耐腐蚀性能研究

在实际应用中,铜基复合材料经常存在腐蚀失效的现象,而石墨烯以其独特的结构显示出卓越的耐腐蚀性能。为了改善铜基复合材料的耐腐蚀性能,设计并烧结制备了三维石墨烯/铜基复合材料。研究表明,在三维石墨烯/铜基复合材料中,石墨烯形成三维互联互通结构,充分发挥了对铜基体的保护作用。与孔隙铜相比,在质量分数为3.5%NaCl溶液中,三维石墨烯/铜基复合材料的腐蚀速率降低了约50%。石墨烯在金属防腐蚀领域将得到更加广阔的应用。通过研究三维石墨烯/铜基复合材料在FeCl_3溶液中的腐蚀行为,进一步揭示了三维石墨烯的耐腐蚀机理。