碳基及其复合材料SERS性能的研究进展

由于碳基材料本身具有良好的力学性能、化学吸附性能,结构稳定性能等等,越来越受到科研工作者的关注,并且,在诸多方面已经展现出了巨大的应用价值。着重介绍碳基材料的一种新用途,即作为表面增强拉曼散射(SERS)基底中的应用,并对其SERS增强机制进行了详细的阐述;展望了碳基材料作为SERS基底的应用前景。     

Ag/石墨烯复合材料的制备及其对邻氨基苯甲酸甲酯的SERS效应

以还原的氧化石墨烯(r-GO)为前驱物,采用紫外光照还原和水合肼还原两个不同的合成过程,简单制得了没有有机分子存在的Ag沉积r-GO纳米复合材料,其中被还原的Ag呈颗粒状沉积在r-GO片层表面。由于紫外光照还原反应速率较慢,制得的Ag颗粒分散性相对较好,尺寸分布较窄,粒径主要处在25~80 nm间;而用水合肼还原,因反应速率较快,获得的Ag颗粒团聚较严重,尺寸分布较宽,粒径主要处在20~130 nm间。在此基础上,以一种香料邻氨基苯甲酸甲酯为标记分子,在波长为785 nm激光激发下,对获得的一系列含Ag复合材料进行了表面增强Raman散射光谱(SERS)测试,结果表明,它们具有非常高的SERS效应,增强因子在108附近,其中,用水合肼还原制得的复合材料SERS效应更加明显。     

氧化/还原氧化石墨烯基纳米复合材料的研究

综述了以氧化/还原氧化石墨烯为基体的纳米复合材料的最新研究成果和应用进展.对石墨烯的氧化和脱氧化机理进行了介绍;着重阐述了石墨烯与金属、金属化合物和导电聚合物的纳米复合,包括纳米复合材料的制备方法、主要性能及应用前景,并对类似纳米复合材料的性能进行了归纳;最后,结合我国目前的实际情况对以石墨烯为基体的纳米复合材料发展中所面临的机遇和挑战进行了总结和展望.     

多功能GO/g-C3N4/Ag复合膜的制备及性能研究

采用真空辅助抽滤的方法制备了自支撑的氧化石墨烯复合膜,对其形态和结构进行表征,并以R6G溶液为目标污染物,考察了复合膜的水通量、R6G(罗丹明6G)截留率、SERS(表面增强拉曼光谱)检测性能及光催化降解性能.结果表明,g-C_3N_4(石墨相氮化碳)和Ag纳米颗粒成功嵌入GO片层之间,制备出GO/g-C_3N_4/Ag复合膜,膜厚度约为4.2μm,水通量为230.64 L/(m~2·h·MPa),R6G截留率达到91.27%;复合膜通过SERS技术能实现对R6G的快速、高灵敏度检测,检测浓度可低至10 nmol/L;复合膜光催化降解性能良好,可见光下反应2 h后R6G降解率可达97.05%.GO/g-C_3N_4/Ag复合膜具有吸附分离、SERS检测及光催化降解等多种功能,改善了GO膜的渗透通量低、不可重复利用等问题,可用于水中有机污染物的检测及降解.     

Fe_3O_4-ODA/GO/PANI复合材料的制备及其电容性能

在当今能源紧缺的情况下,超级电容器由于具有功率密度高、充放电时间短、循环寿命长等优点而被广泛应用于工业自动化控制、电力、国防以及新能源汽车等众多领域。本文以十八胺修饰的四氧化三铁纳米粒子(Fe_3O_4-ODA),氧化石墨烯(GO)以及苯胺单体为原料,通过原位聚合成功制备了Fe_3O_4-ODA/GO/PANI三元复合电极材料,其比电容高达516F/g,远高于二元复合材料GO/PANI和Fe_3O_4-ODA/PANI的比电容(分别为224F/g和345F/g)。并且,在1000次循环充放电之后,其容量仍可维持86.5%。此外,利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线粉末衍射(XRD)和傅立叶变换红外光谱仪(FT-IR)等手段对该复合材料的形貌和结构进行了表征。     

rGO/ZnO纳米复合材料的制备及其光催化降解性能及机理研究

采用一锅法制备具有可见光活性的还原氧化石墨烯(rGO)/ZnO纳米复合材料,将其应用于光催化降解罗丹明B(RhB),并获得了优异的降解效果。结果表明：该复合材料具有六方纤锌矿结构,rGO均匀包覆在ZnO上,表面光滑呈现出颗粒及不规则片状。rGO/ZnO对RhB的降解率为97.8%,催化活性优于单独的ZnO。自由基捕获实验表明,光催化降解RhB的活性物种主要是·OH^-和·O^-₂,并由此推测了光催化降解机理。     

氧化石墨烯/双马来酰亚胺树脂纳米复合材料的制备及性能

通过溶剂超声剥离法制备氧化石墨烯/双马来酰亚胺(BMI)树脂纳米复合材料。采用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)和热重分析(TGA)对纳米复合材料进行表征,并对其力学性能进行研究。结果表明,在N,N-二甲基甲酰胺中超声能有效地将异氰酸苯酯改性的氧化石墨剥离成氧化石墨烯薄片;这种纳米复合材料比BMI树脂具有更好的力学性能和耐热性能,当氧化石墨烯含量为基体树脂的1%时,其拉伸强度、弯曲强度和冲击强度分别为87.7 MPa、142.1MPa、15.9 kJ/m2,当氧化石墨烯含量为1.25%时,其1000℃时的残炭率达41.3%。     

纳米银/三维还原氧化石墨烯复合材料的制备及其催化性能研究

为解决纳米银催化剂易团聚的问题,选择三维还原氧化石墨烯(3D-rGO)作为载体材料,采用一步绿色水热法制备了纳米银/三维还原氧化石墨烯(Ag/3D-rGO)复合材料,采用SEM、XRD、FTIR、Raman、XPS等方法对材料的形貌和结构进行了系统的表征,并在室温下以对硝基苯酚(4-NP)的催化还原反应为模型,考察了所得复合材料的催化性能。结果表明,成功制备出了Ag/3D-rGO纳米复合材料,材料内部呈3D多孔网络结构,Ag纳米颗粒均匀附着在孔壁表面,颗粒的平均粒径为67 nm,无明显团聚;Ag/3D-rGO纳米复合材料可以在2 min内实现4-NP的催化还原,该催化反应过程遵循一级催化动力学反应规律,对应的一级催化动力学常数为1.8694 min^-1,高于现有报道中同类材料。研究的材料制备方法简便,催化性能优异,在工业催化和环境保护领域具有广阔的应用前景。     

石墨烯及Ag/石墨烯纳米复合材料的原位合成

选择改进的H ummer方法制备氧化石墨烯;采用硼氢化钠和柠檬酸钠相结合的方法还原氧化石墨制备石墨烯及Ag/石墨烯纳米复合材料,采用拉曼光谱、TEM、SEM、UV-Vis、XRD、FTIR等多种测试手段对其表征,发现硼氢化钠可以还原氧化石墨烯中的边缘缺陷,柠檬酸钠可以剥离氧化石墨烯片层并使银纳米颗粒附着在石墨烯片层上,石墨烯层数较少且随着反应时间的延长,银纳米颗粒的尺寸也会逐渐增大.     

金属纳米粒子修饰的石墨烯加强铜基复合材料

利用镍纳米粒子修饰石墨烯(GPLs)制备石墨烯镍纳米粒子复合物(Ni-GPLs);将复合物作为增强相作用于Cu基体(NiGPLs-Cu),研究其力学性能;采用SEM、TEM、XRD、FT-IR和XPS等对Ni-GPLs进行表征。结果表明:Ni-GPLs由附着在GPLs上且分散均匀的镍纳米颗粒构成,镍离子通过化学还原在GPLs表面合成Ni-GPLs;含有体积分数为0.8%Ni-GPLs的Ni-GPL-Cu复合材料的极限抗拉强度(UTS)显著提高,比纯Cu的高出42%,大大提高Ni-GPLs-Cu的力学性能。     

Fe304／Au复合纳米材料的制备及SERS研究

采用化学共沉淀法制备Fe3O4,通过对Fe3O4的表面处理后,将纳米金组装在Fe3O4表面,制备Fe3O4／Au复合磁性纳米材料。利用透射电子显微镜（TEM）对复合磁性纳米材料的形貌进行了表征,通过紫外一可见吸收光谱和拉曼光谱仪对磁性纳米材料的表面增强拉曼散射光谱进行表征研究,采用铷硼磁铁对磁性纳米材料的磁性进行初步研究。实验结果表明：复合磁性纳米颗粒既具有磁性又具有贵金属光谱特性;纳米金能很好地改善Fe3O4磁性纳米颗粒的表面增强拉曼散射活性。     

Fe3O4-GO复合纳米纸的制备及吸波性能研究

为了实现目前实际应用对吸波材料“轻、薄、宽、强”的要求,本工作采用氧化石墨烯(GO)结合磁性纳米粒子四氧化三铁(Fe₃O₄)构筑了一类新型的轻质且具有良好柔韧性的复合纳米纸吸波材料,希望其能简化复合材料成型工艺并替代吸波涂料,实现对吸波性能的调控。首先,利用γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)对Fe₃O₄纳米粒子进行有机化修饰,制备了分散均匀、具有电磁双损性能的Fe₃O₄-GO复合纳米粒子,进而利用溶剂蒸发沉积法制备了GO及Fe₃O₄-GO纳米纸,并对其结构及性能进行了研究。结果表明,NH₂-Fe₃O₄稳定附着在GO片层上,当Fe₃O₄与GO的质量比为4∶6时,其输入阻抗Z_in与自由空间阻抗Z₀最为接近,复合纳米纸的阻抗匹配性能最好。Fe₃     

原位聚合制备PANI/GO复合材料及其电化学性能研究

利用原位化学氧化聚合的方法制备了聚苯胺/氧化石墨烯(PANI/GO)复合材料。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)及红外光谱(IR)等方法对其结构和形貌进行了表征。利用自制的PANI/GO复合材料作为电极材料分别组装了超级电容器及锂离子电池,并对其电化学性能进行了测试。结果表明,GO在不同的电化学器件中均能够明显改善PANI的电化学性能。以PANI/GO作为超级电容器电极材料,放电时其比电容达413.28F/g,高于纯PANI的322.56F/g,1 000次循环后,容量保持率为70%。以PANI/GO作为锂离子电池正极材料,0.1C下首次放电比容量达104.4mAh/g,50次循环后,容量未见衰减。     

Fe3O4@Au@Ag复合纳米材料的制备及SERS研究

用化学共沉淀法制备Fe3O4,用静电吸附法制备Fe3O4@Au复合磁性纳米材料,用种子生长法制备出Fe3O4@Au@Ag复合磁性纳米材料。利用紫外一可见吸收光谱研究复合磁性纳米颗粒的光谱特性,以结晶紫为探针分子检测磁性纳米颗粒的表面增强拉曼散射光谱。实验结果表明：复合磁性纳米颗粒既具有磁性又具有贵金属光谱特性;复合磁性纳米颗粒能很好地改善Fe3O4磁性纳米颗粒的表面增强拉曼散射活性。     

炭涂层硅/石墨烯纳米复合材料的制备及其储锂性能

石墨烯、柠檬酸和硅纳米颗粒的乙醇混合物经超声分散、乙醇挥发和热处理(800℃1h)制备出炭涂层硅/石墨烯(Si@C/G)纳米复合材料。透射电镜表明,Si纳米颗粒的表面形成了一层厚度约为2nm的均匀炭涂层,石墨烯片层支撑着Si@C纳米粒子,且两者具有较强的相互作用。作为锂离子电池负极材料,Si@C/G电极具有较高的库仑效率,在500 mA·g-1的电流密度下,100卷循环后比容量为1431mAh·g-1,表现出优越的循环稳定性。Si@C/G优异的电化学性能归因于石墨烯片层的高导热率、高导电率和优良的机械柔韧性。     

PPy/MWNTs/GO复合材料的制备与电化学性能研究

以吡咯为单体,多壁碳纳米管和氧化石墨烯为模板,过硫酸铵为氧化剂,采用原位化学聚合法制备了聚吡咯/多壁碳纳米管/氧化石墨烯(PPy/MWNTs/GO)复合材料.利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线衍射谱(XRD)、扫描电镜(SEM)、循环伏安法(CV)和电化学交流阻抗谱(EIS)对制备复合材料的结构、微观形貌和电化学性能进行了研究,探讨了多壁碳纳米管/氧化石墨烯比例、吡咯用量对复合材料电容性能的影响.研究结果显示,PPy/MWNTs/GO复合材料具有较大的比电容和良好的循环稳定性,且具有较小的电荷转移电阻,接近于理想的超级电容器用电极材料.     

GO/Ti基复合材料界面性质的第一性原理研究

目的 研究氧化石墨烯在继承石墨烯优异性能的同时,是否会因为官能团的存在而影响复合材料界面的结合方式,抑制脆性相TiC的产生,解决石墨烯作为增强体时易发生界面反应从而影响材料塑韧性的问题。方法 根据(0001)Ti∥(0001)GO、 ∥ 界面位向关系,建立了Ti/氧化石墨烯/Ti共格界面模型。采用第一性原理计算方法从电子原子尺度研究了环氧基和羟基对Ti/氧化石墨烯/Ti界面黏附功、界面能、原子结构和电子结构的影响。结果 环氧基和羟基都会使界面黏附功变大,界面能减小,形成结合更强、更稳定的界面,其中环氧基的贡献更大。官能团附近的Ti原子与氧化石墨烯中C原子的结合能力减弱。在形成界面时,氧化石墨烯被还原,环氧基和羟基中的O原子与Ti基体会发生反应生成固溶体,羟基中的H原子可能保持与O原子之间的相互作用,也可能会脱离O原子的束缚与Ti基体有相互作用。结论 当氧化石墨烯和Ti基体形成界面时,氧化石墨烯的官能团会固溶在Ti基体中,抑制界面产物脆性相TiC的产生,石墨烯的片层结构更容易被保留,形成界面结合更好的复合材料。     

一步绿色室温搅拌法合成银/氧化石墨烯复合材料及其催化性能研究

采用一步室温搅拌法,以氧化石墨烯(GO)和AgNO_3为原料,在不添加任何还原剂和形貌控制剂的条件下,利用GO和Ag~+的氧化还原电势差实现了银/氧化石墨烯(Ag/GO)纳米复合材料的绿色制备。采用SEM、TEM、FT-IR、XRD、UV-Vis、Raman和XPS对分别对所得Ag/GO纳米复合材料的形貌、结构进行了表征。产物中Ag纳米颗粒的平均粒径为6.5 nm,且在GO表面均匀分布。并以4-硝基苯酚的催化还原反应和甲基蓝的催化降解过程为模型考察了所制备的Ag/GO的催化性能。所得Ag/GO纳米复合材料在上述催化过程中表现优异,两个催化模型均遵循一级催化动力学反应规律,对应的一级催化动力学常数分别为0.8678和0.4105 min~(-1),均高于现有报道中的同类材料。本文所报道的材料制备方法绿色、简便,具有推广价值,所得材料催化性能优异,在工业催化和环保领域具有广阔的应用前景。     

BiMn共掺Pd修饰GO/MOF-74-Co复合材料设计与电催化氧化乙二醇性能

将BiMn共掺Pd的合金纳米粒子成功地修饰到三维棱锥柱状的还原氧化石墨烯(rGO)/金属有机骨架(MOFs)-74-Co上,得到一种新型复合电催化剂PdBiMn@rGO/MOF-74-Co,其中Pd-Bi-Mn的平均粒径约7.8 nm,MOF-74-Co为多孔的面心六角单元结构.该PdBiMn@rGO/MOF-74-C...     

石墨烯及其纳米复合材料的研究

石墨烯因其独特的结构和优异的性能,近年来已成为国内外研究的热点。简要介绍了石墨烯的制备方法,着重对石墨烯纳米复合材料的研究现状进行了综述。