RGO/BaTiO_3复合材料的制备与性能研究

采用改进的Hummer法制备氧化石墨烯(GO),以乙二醇为还原剂将GO还原得到RGO(Reduced graphene oxide),并通过物理共混法制备RGO/BaTiO3复合材料。采用扫描电镜、X射线衍射、傅里叶红外、介电性能测试仪等对其表面形貌、微观结构、介电性能进行了表征。结果表明,乙二醇为还原剂成功实现了GO的还原,且还原后的RGO有效提高了RGO/BaTiO3复合材料的介电性能。当RGO质量分数为0. 5%～0. 8%时,复合材料的介电常数高达140以上,比纯BaTiO3材料提高约1. 75倍,且介电损耗控制在0. 2～0. 45之间。     

静电纺丝法制备RGO/PU纳米复合纤维的研究

采用改进Hummer法制备了氧化石墨烯,并由氧化石墨烯制备了还原氧化石墨烯(RGO),将其添加到热塑性聚氨酯(PU)纺丝液中,用静电纺丝法制备了RGO/PU纳米复合纤维。讨论了纺丝电压对纤维的影响,考察了复合纤维膜的形貌、导电性能和力学性能。结果表明,纺丝电压为23~28 k V时有明显的泰勒锥;在PU中添加质量分数为0.50%的RGO可以明显提高复合纤维的导电性能;加入RGO后PU纤维拉伸强度和断裂伸长率提升明显。     

原位聚合法制备PANI/RGO导电复合材料的性能

采用原位聚合法制备聚苯胺(PANI)、PANI/氧化石墨烯(GO)复合材料和PANI/还原氧化石墨烯(RGO)复合材料。利用四探针测试仪、X射线衍射(XRD)仪、傅立叶变换红外光谱(FTIR)仪、热重(TG)分析仪和扫描电子显微镜(SEM)等对PANI及PANI/GO复合材料和PANI/RGO复合材料进行表征。电导率测试结果表明,当加入GO质量分数为50%时,先还原后聚合法制得PANI/RGO复合材料的导电率可达9.916 S/cm,RGO能有效提高复合材料的导电性;XRD和FTIR分析结果表明,GO和RGO都能较好分散在PANI中;TG分析结果表明,将GO还原为RGO后在小于250℃时能有效提高复合材料的热稳定性。通过原位聚合法能将GO和RGO较好分散在PANI中,形成较好的插层型复合材料,尤其是先还原后聚合法制得的PANI/RGO复合材料具有较好的导电性和热稳定性。     

石墨烯/碱式硫酸镁晶须/PVC复合材料的制备及性能表征

以改进的Hummers法制备还原氧化石墨烯(RGO),以RGO和碱式硫酸镁晶须(MHSHw)为填料,采用机械球磨法制备RGO/MHSHw/PVC复合粉料,经平板硫化机热压成型得三相复合板材。考察了RGO和MHSHw对复合材料电阻率、阻燃性能及力学性能的影响。结果表明:RGO具有很好的片层结构和导电性;当MHSHw添加量为5%,RGO添加量为1%时,RGO/MHSHw/PVC复合板材的表面电阻率为4×106Ω/square,比纯PVC下降8个数量级,达到了商业抗静电效果,拉伸强度达到最大值17.61 MPa,比纯PVC提高了44.04%,复合板材氧指数>33%,具有阻燃性能,得到力学性能优良兼具有抗静电和阻燃性能的复合材料。     

RGO改性MC尼龙导电复合材料的制备及表征

采用溶剂预分散的方法分散还原氧化石墨烯(RGO)微片,再结合硅烷偶联剂等处理RGO表面,并以原位聚合法制备RGO改性MC尼龙导电复合材料。研究了RGO含量、表观密度及表面处理方法对RGO改性MC尼龙导电复合材料电性能的影响;分析了RGO添加后对MC尼龙热性能的影响。结果表明,随着RGO含量的增加,RGO改性MC尼龙导电复合材料的表面电阻率和体积电阻率呈现逐渐减小趋势,电性能得到提高;RGO质量分数1.5%为RGO改性MC尼龙导电复合材料的渗滤阈值;当RGO质量分数达到2.5%时,RGO改性MC尼龙导电复合材料的表面电阻率达到1.04×102Ω,体积电阻率达到1.35×102Ω·m。     

钛酸纳米管/石墨烯复合材料制备及性能研究

开发绿色高效催化剂将碳水化合物转化为平台化合物5-羟甲基糠醛是生物质再循环利用研究的目标。以氧化石墨(GO)和P25TiO_2为原料,采用一步水热法制备了3种不同石墨烯质量分数的钛酸纳米管/石墨烯(H_2Ti_3O_7NT/RGO)复合材料,利用XRD、SEM、TEM、BET表征手段对其进行物相结构、微观形貌、比表面积分析,并采用微波辅助加热方法将其应用于催化果糖脱水制备5-羟甲基糠醛。研究结果表明:采用微波辅助加热方法可以缩短反应时间,当石墨烯质量分数为5%时,以二甲基亚砜(DMSO)为溶剂,反应温度为150℃,反应时间为9 min时,利用钛酸纳米管和石墨烯的协同作用,5-羟甲基糠醛收率可达到51.1%,并且该催化剂具有良好的重复使用性能,重复使用3次5-HMF收率基本保持不变。     

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。     

镍负载TiO_2/聚乙烯亚胺/石墨烯纳米复合催化剂的制备及性能

首先采用改进的Hummers法制备了氧化石墨烯(GO),再以聚乙烯亚胺(PEI)修饰的氧化石墨烯为载体,并以硫酸钛和氯化镍为前驱体,利用水热法在180℃下以PEI为交联剂制得镍负载的TiO_2/PEI/石墨烯纳米复合催化剂(Ni-TiO_2/PEI/RGO)。通过紫外-可见分光光度计(UV-vis)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)等测试手段对催化剂进行了表征。结果表明,Ni-TiO_2/PEI/RGO纳米复合催化剂中镍负载TiO_2纳米粒子与石墨烯能够均匀复合,并具有较小的晶粒尺寸,孔径分布主要在4~30 nm,比表面积为241.77 m2/g,镍的负载量为2.35%(质量分数),二氧化钛的负载量为17.46%(质量分数)。考察了该催化剂在Na BH4存在下对对硝基苯酚(4-NP)还原生成对氨基苯酚(4-AP)的催化活性。结果表明,使用Ni-TiO_2/PEI/RGO催化剂4-NP降解率为98%,且催化剂重复使用9次后,4-NP降解率仍能保持90%以上。     

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。     

还原氧化石墨烯/纤维素复合薄膜的制备及性能

利用还原氧化石墨烯(RGO)改善离子液体溶剂纤维素(CE)的综合性能,将氧化石墨烯(GO)分散在去离子水中,通过热还原法得到RGO,RGO与离子液体(IL)混合后采用减压蒸馏法去除水分,得到均匀分散的RGO/IL溶液,以RGO/IL溶液为纤维素溶剂,利用RGO改善CE薄膜的各项性能,用扫描电子显微镜和XRD表征了材料的形貌和结构。结果表明,RGO质量分数为1%时,RGO/CE复合薄膜的拉伸强度和模量分别为122MPa和6.77GPa,较纯CE薄膜分别提高了188%和320%。RGO/CE复合薄膜的电导率为4.7×10~(–6)S/m,较纯CE薄膜(2.5×10~(–14) S/m)提高了9个数量级,由于RGO与CE分子链间新的氢键的形成以及RGO优异的二维结构,RGO可以显著提高复合薄膜的热稳定性、力学性能和导电能力。     

原位聚合法制备酚醛树脂/氧化石墨烯复合材料

以自制的氧化石墨烯(GO)为改性填料,采用原位聚合法制备了酚醛树脂(PF)/GO复合材料,通过X射线衍射仪、红外光谱、扫描电镜、热重分析及力学性能测试研究了产物结构,GO在PF中的分散以及GO含量对PF/GO复合材料性能的影响。结果表明,GO在PF基体中的分散度可达到微米级,且未与PF发生化学反应。适量引入GO,可有效提高PF的力学性能和热稳定性,当GO的质量分数为1.0%时,PF/GO的冲击强度和弯曲模量达到最大值7.15 kJ/m~2和19.57 GPa,分别比纯PF提高了14.04%和17.96%,当GO质量分数为1.5%时,PF/GO热稳定性最好,T_(5%)、T_(max)和800℃残炭率分别比纯PF提高58.3℃,8.2℃和2%。     

氧化锡锑/石墨烯的制备及电除盐性能研究

采用水热合成法制备了不同掺杂比例的氧化锡锑/石墨烯纳米复合材料,用SEM、XPS和XRD进行表征,考察了该材料的电化学性能,并进行CDI测试。实验结果表明,ATO纳米颗粒的嵌入可以有效抑制石墨烯片间的自团聚效应,形成的复合材料呈现3D结构。当m(ATO)∶m(RGO)为20%时,ATO/RGO复合材料的比电容量(124.1 F/g)和电吸附性能(8.63 mg/g)最佳,远远超出石墨烯(74.3 F/g,3.98 mg/g)。     

环氧树脂/氧化石墨烯复合材料的制备及性能

采用改进的Hummers法制得氧化石墨烯(GO),用溶剂混合法制备了环氧树脂(EP)/GO复合材料,对有关产物结构进行了表征,研究了GO含量对复合材料力学和热学性能的影响。结果表明:GO分子中存在含氧基团,其层间距约为天然石墨的2.24倍;当GO质量分数为1.0%时,EP/GO复合材料的拉伸强度和断裂伸长率均达到最大值,分别比EP提高了80%和69%,断裂面呈韧性断裂特征;当GO质量分数为1.5%时,EP/GO复合材料的玻璃化转变温度达128.4℃,比纯EP提高了7.8℃。     

氧化石墨烯/超高摩尔质量聚乙烯复合材料摩擦磨损性能研究

采用改进的Hummer法制备了氧化石墨烯(GO),采用溶液共混法制备出氧化石墨烯/超高摩尔质量聚乙烯(GO/UHMWPE)复合材料。研究了GO/UHMWPE复合材料的拉伸力学性能和摩擦磨损性能;通过扫描电子显微镜(SEM)观察复合材料的磨损表面,并对其磨损机理进行分析。结果表明,GO的添加提高了GO/UHMWPE复合材料的屈服强度和拉伸强度,降低了其断裂伸长率,其中,当GO质量分数为0.1%时效果最佳;GO填料改善了UHMWPE的抗磨损性能,当GO质量分数为0.1%时,磨损率最低,相比未填充时降低了38.5%。     

还原石墨烯/硫化镉纳米棒复合材料制备及其光催化性能

为调控硫化镉尺寸和形貌,采用水热法合成了还原型氧化石墨烯/硫化镉纳米棒(RGO/Cd S)复合材料,采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)等方法对产物进行了表征。通过调节硫化镉颗粒成核和生长速度,在乙二胺溶剂中水热合成了结构规整的硫化镉纳米棒及与石墨烯的复合材料。紫外分析表明,RGO/Cd S禁带宽度为2.81 e V。光催化降解实验表明,RGO/Cd S对甲基橙具有良好的光催化降解作用,当甲基橙溶液质量浓度为20 mg/L、RGO/Cd S用量为0.2%(质量分数)时,在可见光下反应480 min,甲基橙降解率可达96.3%。RGO/Cd S在光催化氧化处理废水领域具有潜在的应用价值。     

聚醚酰亚胺/氧化石墨烯复合材料的制备与性能

利用改进的Hummers法制备氧化石墨烯(GO),通过溶液共混的方式制备聚醚酰亚胺/氧化石墨烯(PEI/GO)复合材料。采用XRD、FT-IR、AFM、拉伸、TGA等手段对其结构和性能进行研究。结果表明,当氧化石墨烯含量为质量分数0.3%时,复合材料的拉伸强度提高了41.7%;氧化石墨烯的加入,增强了复合材料的电导性和热稳定性。     

氧化石墨烯对碳纤维/聚三唑树脂复合材料耐热性影响

制备了T300碳布/炔化氧化石墨烯改性聚三唑树脂复合材料,并研究了炔化氧化石墨烯添加质量分数对T300碳布/炔化氧化石墨烯改性聚三唑树脂复合材料耐热性的影响。结果表明,当炔化氧化石墨烯的添加质量分数1.0%时,T300碳布/炔化氧化石墨烯改性聚三唑树脂复合材料的玻璃化转变温度(Tg)以及热失重5%的温度(Td5)比T300碳布/聚三唑树脂复合材料分别提高了约28℃和6℃;同时,炔化氧化石墨烯与聚三唑树脂之间有着较好的相容性。     

原位聚合法制备GO/PAN复合膜及其性能的研究（英文）

通过原位聚合法制备了氧化石墨烯/聚丙烯腈(GO/PAN)聚合物,采用水相成膜法制得GO/PAN复合膜,探讨了聚合过程中GO用量对PAN的单体转化率(Y)和增比黏度(ηsp)的影响,研究了GO/PAN复合膜的结构和性能。结果表明:GO的加入使PAN的ηsp和Y都有所提高;当加入GO质量分数为2%时,相对于PAN,其Y提高了13.4%,ηsp提高了77.3%;GO片层均匀地分布在GO/PAN复合膜基体当中,并且GO与PAN之间存在一定的作用力;与纯PAN相比,GO/PAN复合膜的结晶度、热稳定性和力学性能都得到一定程度提高,当GO质量分数为2%时,所制得的GO/PAN复合膜的结晶度为47.9%,最大分解温度304℃,600℃时质量保持率为49.8%,强度为6.0 MPa。     

干湿法含硼高强高模PVA纤维的制备及其结构性能研究

以二甲基亚砜/水(DMSO/H_2O)为混合溶剂,硼酸为交联剂,采用干湿法纺丝制备含硼高强高模聚乙烯醇(PVA)纤维(简称PVA-B纤维),研究了其结构性能。结果表明:随着硼酸含量的增加,PVA-B纤维的断裂强度和初始模量先增大后减小,断裂伸长率先减小后增大,当硼酸质量分数(硼酸质量相对PVA质量)为0.6%时,PVA-B纤维的强度和模量达到最大,其值分别为15.45 cN/dtex和412.76 cN/dtex。与PVA纤维相比,硼酸质量分数为0.6%的PVA-B纤维的断裂强度和初始模量均大幅度提高,且其纤维的取向度、结晶度、熔点、最大热失重速率的温度均得到提高,其取向度为96.73%,结晶度为75.40%,熔点为239.5℃,最大热失重速率的温度为378.6℃。     

改性石墨烯/硅橡胶复合材料的力学性能

采用氧化还原法、以杨树叶为原料制备石墨烯,用硅烷偶联剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷对石墨烯进行改性以制备改性石墨烯。通过机械共混法制备了改性石墨烯/硅橡胶复合材料,研究了改性石墨烯对硅橡胶力学性能的影响。结果表明,与未改性石墨烯相比,改性石墨烯可以在硅橡胶中更好地分散。当加入0. 1份(质量)改性石墨烯时,改性石墨烯/硅橡胶复合材料的力学性能最好,拉伸强度和扯断伸长率比石墨烯/硅橡胶复合材料分别提高了36. 2%和19. 4%,耐磨性能提高了57. 1%。