还原温度对氧化石墨烯的湿度-甲醛交叉敏感性能的影响

以氧化石墨烯溶胶为前体,通过旋涂工艺制备薄膜型气敏元件,在低温80～180℃下进行热处理,获得系列不同还原程度的还原氧化石墨烯气敏元件,采用XRD、AFM、FT-IR、XPS对样品的层结构、薄膜厚度及含氧官能团变化属性进行表征,将气敏薄膜元件在相对湿度为11.3%～93.6%的范围内进行预湿处理,并测定元件对甲醛气氛的敏感性能。结果表明：随热还原处理温度的升高,氧化石墨烯的结构逐渐向类石墨结构转变,含氧官能团逐渐脱失,缺陷增多,薄膜的方块电阻呈数量级地减小,从41 MΩ减小至928 Ω;经不同湿度预处理的气敏元件置于甲醛气氛中产生了水分子与甲醛分子的竞争吸附,从而导致电阻的明显变化;在10^?4甲醛气氛下,未还原或热还原温度较低的气敏元件适用于低、高湿环境下甲醛气氛的气敏测试,最大灵敏度为69.1%,而还原温度适中的元件则适用于中湿环境的甲醛测试,最大灵敏度为80.3%。     

温度对明胶/氧化石墨烯复合膜性能的影响

以明胶为基体,甘油为增塑剂,氧化石墨烯(GO)为增强相,通过共混的方法制备一系列明胶/GO复合膜,通过测试不同温度下复合膜拉伸强度、断裂伸长率、吸水性、水溶性、水蒸气透过系数(WVP)、失水率、SEM来判断膜的性能。结果表明:复合膜的拉伸强度在35℃(49.90～69.22 MPa)和-10℃(23.91～30.42 MPa)时较强,其断裂伸长率在10℃(70.12%～117.22%)和0℃(51.55%～107.82%)时较高;温度越高复合膜吸水率越高,5℃时随着GO含量增大,复合膜的吸水率先逐渐减小,GO含量达到10%后,复合膜的吸水率逐渐开始增大,15℃和25℃时,GO含量越大,复合膜的吸水率越小;在35℃和5℃时,GO含量为0.5%时的WVP最小,15℃时,GO含量越高复合膜的WVP越小,在25℃时,纯明胶的WVP最小,其他膜的WVP均相差不大;不同温度下,水溶性大小顺序为:35℃>15℃>5℃>25℃,高温有利于提高水溶性,常温水溶性最差。通过35℃和105℃的失水率得出,GO含量越高,复合膜内的结晶水含量越大。     

氧化-还原法制备石墨烯

石墨烯是2004年发现的二维新型碳材料,具有独特的物理性质和广阔的研究前景。作为石墨烯研究的基础,石墨烯的制备一直备受关注,研究进展迅速。简要分析制备石墨烯的四种主要方法(机械剥离、晶体外延生长、氧化还原、化学气相沉积)的原理和特点。重点从还原剂的选择、还原特点及还原效果评述氧化还原法制备石墨烯的研究进展,并对未来氧化-还原法制备石墨烯可能的发展方向进行展望。     

氧化-还原法制备石墨烯材料

石墨烯材料具有优异的光学、力学、导电、导热性能,受到了广泛关注。叙述了石墨氧化还原法制备石墨烯的方法,包括石墨的氧化、剥离、还原三个步骤。氧化处理主要介绍了Hummers法、Brodie法以及Staudenmaier法,并比较了三种方法的优缺点。剥离处理有超声剥离和热膨胀剥离两种,阐述了各自的作用机理。还原处理包括化学试剂还原法、热还原法、电化学还原法,举例说明了三种方法的处理效果。最后,对石墨烯材料的发展提出了展望。     

不同氧化程度氧化石墨烯氨气敏感性能及机理

基于改进的Hummers法,通过改变氧化剂KMnO_4用量制备了各种含氧官能团含量差异明显的氧化石墨烯(GOs)水相分散液,采用旋涂法制备了厚度均一的GOs气敏元件。利用XRD、FTIR、XPS对样品的结构、官能团种类及含量进行了分析;利用气敏测试系统对GOs气敏元件的NH_3敏感性能进行了测试。结果表明:GOs含有羟基(—OH)、环氧基〔—CH(O)CH—〕等含氧官能团,随KMnO4用量的增加,GOs中羟基(—OH)的相对含量(XPS测得)先增加后减少,当m(KMnO_4)∶m(石墨)=3∶1时,—OH的相对含量最高。不同氧化程度的GOs气敏元件对NH_3灵敏度与其—OH的相对含量呈正相关性,GOs中—OH相对含量为43.75%时,气敏元件对体积分数为0.008%的NH_3最大灵敏度达到78%,且有较好的稳定性和重复性,重复性误差为3.1%。GOs对NH_3分子的响应存在两种机制:NH_3分子进入GOs片层间水分子层后水解形成NH_4~+的离子电导,和GOs结构层上含氧官能团对NH_3分子吸附后形成氢键的电荷转移。     

还原氧化石墨烯对水性无机富锌涂料防腐性能的影响

为提高水性无机富锌涂层的防腐性能,以高模数硅酸钾溶液和氟碳乳液为成膜物质,片状锌粉为主要功能填料,并添加适量还原氧化石墨烯分散液作为辅助填料,制备了硅酸盐水性无机富锌涂料。采用物理性能测试、电化学测试、盐雾试验等测试方法,探究了还原氧化石墨烯添加量对涂层防腐性能的影响。结果表明：加入适量还原氧化石墨烯,可以增强水性无机富锌涂料的防腐性能,当涂料中还原氧化石墨烯分散液添加量达到6%时,涂层的力学性能及耐腐蚀性最佳,经过腐蚀后的主要腐蚀产物为Zn₅(OH)₈Cl₂和ZnO。     

还原氧化石墨烯对PP结晶和力学性能的影响

采用硼氢化钠对氧化石墨烯(GO)进行还原制备了还原氧化石墨烯(GE),通过熔融共混法制备了还原氧化石墨烯/聚丙烯(GE/PP)复合材料。研究了不同的GE用量对GE/PP复合材料的结晶性能和力学性能的影响。结果表明:随着GE含量增加,GE在PP中的分散性得到改善;GE质量分数增加到2.0%时,复合材料的结晶温度提高了4.4℃,结晶能力提高,拉伸强度提高了12.9 MPa。     

氧化石墨烯的酸性还原及其超级电容性能

采用改进的Hummers法制备氧化石墨烯(GO),在酸性条件(pH=5)下以180°C进行水热还原,通过调节水热反应时间来制备不同还原程度的还原氧化石墨烯(RGO)。研究了不同的水热反应时间对RGO结构及超级电容性能的影响。结果表明：控制水热反应时间可以制备出还原程度不同的RGO,在电化学测试中,随着水热反应时间的延长,RGO电极的比电容呈先上升后下降的趋势。当水热反应时间为6 h时,RGO电极表现出最佳的超级电容性能,其在1 A/g电流密度下比电容达到251 F/g,相对于GO电极提高了225%。经过500次充放电循环后,RGO-6电极比电容保持率达到92%,具有优异的循环稳定性。     

载体热处理温度对Pt/FeO_x催化甲醛氧化性能的影响

将Fe(OH)3以不同温度(T)热处理得到载体FeO_x-T,采用胶体沉积法制备了一系列Pt/FeO_x-T催化剂用于甲醛室温催化氧化反应。通过XRD、BET、H_2-TPR、FTIR和TEM对Pt/FeO_x-T催化剂的结构进行了表征。结果表明:热处理温度影响FeO_x载体的比表面积、氧化还原性质和Pt/FeO_x-T表面羟基的数量,以及Pt物种和FeO_x载体之间的相互作用。活性测试结果表明:以100℃热处理的FeO_x为载体,制备的Pt质量分数为1.5%的Pt/FeO_x-100催化剂具有较高的催化活性,在25℃、相对湿度(RH)55%的条件下,甲醛的转化率可达到96.2%。     

氧化石墨烯的酸性还原及其超级电容性能

采用改进的Hummers法制备氧化石墨烯(GO),在酸性条件(pH=5)下以180°C进行水热还原,通过调节水热反应时间来制备不同还原程度的还原氧化石墨烯(RGO)。研究了不同的水热反应时间对RGO结构及超级电容性能的影响。结果表明:控制水热反应时间可以制备出还原程度不同的RGO,在电化学测试中,随着水热反应时间的延长,RGO电极的比电容呈先上升后下降的趋势。当水热反应时间为6 h时,RGO电极表现出最佳的超级电容性能,其在1 A/g电流密度下比电容达到251 F/g,相对于GO电极提高了225%。经过500次充放电循环后,RGO-6电极比电容保持率达到92%,具有优异的循环稳定性。     

氧化石墨烯还原前后对脉动热管传热的影响

工业生产中主要通过化学方法将GO(氧化石墨烯)还原,制备RGO(还原氧化石墨烯)。文中将GO及RGO应用于PHP(脉动热管),分析比较它们的结构及热物性,及其对PHP启动和传热的影响。采用闭式3回路铜制PHP,垂直强制风冷散热,蒸发段电加热功率范围10—105 W。PHP充液率约50%,GO及RGO纳米流体质量分数均为0.05%。研究表明：在水中添加GO及RGO有助于改善PHP的启动及传热。加热功率为20 W时,GO及RGO纳米流体的强化作用率分别为37.4%和16.7%。随着加热功率的增加,强化作用有所下降。对于RGO纳米流体,当加热功率为105 W时,强化作用基本消失。与RGO相比,GO纳米流体的强化作用更大。主要归因于GO纳米流体湿润性、分散性及稳定性较好,表面张力及黏度较小。     

不同还原温度制备的石墨烯作为载体对甲酸电催化性能的影响

采用纳米石墨为原料,以3种不同还原温度80,60和40℃分别制得石墨烯GN-1、GN-2和GN-3。用3种不同还原温度制备的石墨烯作为载体制备了Pd催化剂Pd/GN-1、Pd/GN-2和Pd/GN-3。发现这3种钯催化剂Pd/GN-1、Pd/GN-2和Pd/GN-3中,Pd/GN-1具有最大的电化学比表面积,对甲酸的电催化氧化活性也最高,而Pd/GN-2电催化剂对甲酸电催化氧化的稳定性最好。     

氧化石墨烯还原方法研究进展

综述了当前比较热门和新颖的氧化石墨烯(GO)的还原方法,特别是直接还原剂还原法、微波辅助还原法、紫外辐照还原法等,并对这些还原方法可能存在的问题进行了分析;评述了当前还原氧化石墨烯(RGO)的常用表征方法,如原子力显微镜(AFM)、拉曼光谱(RS)、X射线光电能谱(XPS)、红外(IR)光谱、X射线衍射(XRD)等测试技术。针对当前GO、RGO及石墨烯(GNS)界定不明导致使用较为混乱的状况,通过前期的研究成果及综合分析文献中相关材料的含氧量,提出可通过三者氧含量来大致区分GO、RGO及GNS,即氧含量在20%以上为GO,5%～20%为RGO,5%以下为GNS;此外,还可通过含氧量将GO还原方法划分为温和还原法、强还原法及超强还原法3种类型。文中最后对还原GO的方法进行了展望。     

氧化石墨烯还原方法研究进展

综述了当前比较热门和新颖的氧化石墨烯(GO)的还原方法,特别是直接还原剂还原法、微波辅助还原法、紫外辐照还原法等,并对这些还原方法可能存在的问题进行了分析;评述了当前还原氧化石墨烯(RGO)的常用表征方法,如原子力显微镜(AFM)、拉曼光谱(RS)、X射线光电能谱(XPS)、红外(IR)光谱、X射线衍射(XRD)等测试技术。针对当前GO、RGO及石墨烯(GNS)界定不明导致使用较为混乱的状况,通过前期的研究成果及综合分析文献中相关材料的含氧量,提出可通过三者氧含量来大致区分GO、RGO及GNS,即氧含量在20%以上为GO,5%～20%为RGO,5%以下为GNS;此外,还可通过含氧量将GO还原方法划分为温和还原法、强还原法及超强还原法3种类型。文中最后对还原GO的方法进行了展望。     

氧化-还原过程对氧化铁基催化剂性能的影响

简介氧化铁基催化剂的制备和应用,以及其还原过程与氧化过程中的工艺控制要求,着重阐述温度、氧化剂与还原剂浓度、催化剂粒度等对氧化-还原过程及催化剂活性与寿命的影响。     

不同还原程度氧化石墨烯-水性聚氨酯共混膜的性能研究

采用超声得到氧化石墨烯分散液,利用柠檬酸钠、抗坏血酸、L-半胱氨酸及硼氢化钠4种还原剂对氧化石墨烯进行还原,并与水性聚氨酯共混改性,通过实验探究还原后氧化石墨烯/水性聚氨酯复合材料的力学性能、介电性能。结果表明,还原后共混膜的力学性能、介电性等较未还原共混膜都有不同程度的改善,对导电性影响尤为显著,最好的共混膜提高了近1 150倍,充分体现了石墨烯良好的导电性。     

还原氧化石墨烯对天然橡胶/石墨烯泡沫复合材料导电性能和压阻性能的影响（英文）

制备了天然橡胶(NR)/石墨烯泡沫(GF)复合材料,研究了还原氧化石墨烯(RGO)对其导电性能和压阻性能的影响。结果表明,RGO可有效改善复合材料的导电性能,扩大应变传感范围,当压缩应变为30%时,二次浸渍NR/GF的压阻性能和传感性能最佳,其灵敏度(ΔR/R_0)为2. 66。