基于FeI_2/Ni~(2+)溶液还原制备低成本的高导电性及催化性纸张石墨烯（英文）

采用基于FeI_2/Ni(NO_3)_2溶液的温和化学法还原制备低成本的纸张型石墨烯,并对其导电与催化性能进行了研究。研究结果表明:在pH=1.5,温度为95℃的条件下处理6 h,得到电导率高达30231 S/m的纸张型石墨烯,这是由于作为强路易斯酸的Fe~(2+)促进了亲核取代反应,提高了还原效率,从而提高了纸张型石墨烯的电导率;而Ni~(2+)通过减少溶液中的H~+来抑制Fe~(2+)的水解,从而保证Fe~(2+)对石墨烯的充分还原以及达到保护环境的目的。此外,基于此还原工艺制备的纸张型石墨烯在I~-/I~(3-)电解液中可以获得接近铂电极的电流密度,表明制备出的纸张型石墨烯具有较好的催化性能,并可以为电子提供快速的传出通道,使其在太阳能电池中表现出较好的应用前景。     

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。     

Ni2CoS4/还原氧化石墨烯/多孔还原氧化石墨烯的制备及其在超级电容器中的应用

采用水热法制备Ni_2CoS_4活性材料,通过物理过程和水热反应将其与氧化石墨烯(GO)、水热多孔氧化石墨烯(HHGO)复合得到Ni_2CoS_4/还原氧化石墨烯/多孔还原氧化石墨烯(Ni_2CoS_4/RGO/HRGO)复合电极材料。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、循环伏安测试、恒流充放电测试和交流阻抗测试等,对复合材料的形貌结构、电化学性能进行了表征。研究结果表明:在1 A/g的电流密度下,其比电容为1 684 F/g,在5 A/g的电流密度下循环2 000次后,其比电容保持率为91.8%。Ni_2CoS_4/RGO/HRGO优良的电化学行为归因于这种复合结构使电解液对电极材料的润湿程度提高,进而提高了离子和电荷的传输速率,同时也缓解石墨烯、Ni_2CoS_4的团聚和循环过程中的体积变化。因此,Ni_2CoS_4/RGO/HRGO是一种有良好应用前景的高性能超级电容器电极材料。     

三维石墨烯-碳纳米管复合材料的制备及其氧还原催化性能研究

采用化学气相沉积法（CVD）制备了硼、氮共掺杂三维石墨烯与碳纳米管复合的非金属电催化材料（B-N-G-CNT）。利用扫描电子显微镜（SEM）、能谱仪（EDS）、透射电子显微镜（TEM）对B-N-G-CNT的形貌、结构及成分进行了表征,结果显示：三维石墨烯－碳纳米管呈有序多孔网状结构,石墨烯与碳纳米管形成稳定的化学结合,具有质量高、缺陷少等优点。运用循环伏安法（CV）、旋转圆盘电极（RDE）、电流时间曲线（i-t curve）等手段测试了B-N-G-CNT在碱性介质中的氧还原电化学性能,结果表明：在浓度为0.1 mol·L-1 的KOH溶液中,B-N-G-CNT复合材料具有比 B-N-G更高的起始电位和半波势能,其电子转移数接近4电子;同时B-N-G-CNT比商业Pt/C具有更高的稳定性。     

Mn-Cu-La/TiO_2低温催化剂催化还原氮氧化物性能研究

采用浸渍法制备了Mn-Cu-La/TiO2催化剂,研究了其组分配比、焙烧温度等制备条件和NO进口浓度、空速、O2含量、NH3/NO摩尔比等操作条件对Mn-Cu-La/TiO2上NH3低温还原NO活性的影响;探讨了H2O、SO2对Mn-Cu-La/TiO2活性的影响.结果表明,该催化剂具有很好的低温SCR活性,空速为10 000h-1,反应温度为150℃下时NO转化率接近99.6%.180℃下同时通SO2、H2O后的360min内,活性始终保持在95%以上;单独通入SO2时,该催化剂较容易中毒;单独通入体积分数10%的H2O对催化剂活性基本没有影响,转化率始终保持在98%以上.     

化学还原石墨烯薄膜的制备及结构表征

以天然鳞片石墨为原材料,采用Hummers法成功制备了氧化石墨,并采用化学还原方法制备石墨烯薄膜材料,分别应用X射线衍射(XRD)、能谱分析(EDS)、拉曼光谱分析(Raman)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和扫描电镜(SEM)对氧化石墨和化学还原石墨烯薄膜的性能、结构和形貌进行了表征。实验结果表明,通过控制溶液的pH值为10可防止石墨烯团聚,石墨烯溶液的分散性非常好,碳氧比达到了8.8∶1,扫描电镜图片观察到了较薄的片层。通过XRD图谱可以看出,石墨烯薄膜比原始石墨的层间距变大。拉曼光谱表明,石墨烯薄膜相对氧化石墨的ID/IG值更大,样品在还原的过程中无序度增加。石墨烯薄膜的微观结构研究为其在超级电容器电极或重金属废水过滤膜等方面的应用提供了理论基础。     

高压釜热还原制备稳定分散的石墨烯溶液

以天然鳞片石墨为原料,用改进的Hummers法制备氧化石墨。超声分散制备氧化石墨烯溶液,通过加入不同量的水合肼调节溶液的pH值,再通过水热法热还原,制备了在水中稳定分散的石墨烯溶液。利用扫描电子显微镜(SEM)、高分辨透射电镜(HR-TEM)、拉曼光谱(Raman)、原子力显微镜(AFM)、X射线衍射分析(XRD)、zeta电位及光学显微镜对制备的样品进行了表征,研究了不同温度、pH值对石墨烯溶液稳定性的影响。     

丁基橡胶/还原氧化石墨烯复合材料的制备及性能

采用水合肼(HH)为还原剂制备还原氧化石墨烯(rGO),以rGO作为增强填料,丁基胶乳为基体,通过改进的超声胶乳混合和原位还原工艺,制备了力学性能优异的丁基橡胶(IIR)/rGO复合材料。结果表明,在IIR基体中添加较低含量rGO时,rGO显示完全剥离和均匀分散的状态;rGO由于具有较高的比表面积,可以提高其与IIR基体之间的界面相互作用,使得IIR/rGO复合材料的拉伸强度和断裂伸长率共同增大;对比纯IIR,IIR/rGO复合材料的储能模量增加、损耗因子减小,具有更好的阻尼性能和热稳定性。     

石墨烯基介孔锰铈氧化物催化剂:制备和低温催化还原NO

锰铈氧化物由于较强的氧化还原活性、优良的低温脱硝性能,已被广泛用于选择性催化还原(SCR)脱硝反应,但是锰铈氧化物存在活性组分易团聚、比表面积较低等问题,限制其催化剂活性的提高。本研究以介孔结构的石墨烯基SiO₂(G@SiO₂)纳米材料为模板,采用水热法制备了系列石墨烯基介孔锰铈氧化物(G@MnO_x-CeO₂)催化剂,并考察了该催化剂在低温下(100～300℃)的SCR脱硝性能。结果表明,与石墨烯基铈氧化物(G@CeO₂)相比,G@MnO_x-CeO₂催化剂具有较高脱硝活性。当Mn、Ce与模板G@SiO₂质量比分别为0.35、0.90时, G@Mn(0.35)Ce(0.9)催化剂的脱硝活性最佳, 220℃下NO转化率达到最高(80%)。添加适量MnO_x,提高了G@MnO_x-CeO₂催化剂的比表面积、孔容,降低了催化剂的结晶度;并且MnO_x<...     

Low-cost Preparation of Graphene Papers from Chemical Reduction with Fe I2/Ni2+ for Conductivity and Catalytic Property

A novel method to produce reductive graphene oxide (RGO) with Fe I2/Ni2+ applied as reductive agent was reported. This method provides a cheap, effective and environmentally friendly route for the large-scale production of RGO without losing its high conductivity and catalytic activity. An extremely high conductivity of 30231 S/m was obtained affer the optimized Fe I2/Ni(NO3)2 solution treatment. The enhancement of bulk conductivity was clue to the promotion of the nucleophilic substitution reaction induced by Fe2+ (a strong Lewis acid). Ni2+ was introduced to opti-mize the reductive process by reducing the concentration of hydrogen ions, which would inhibit the hydrolysis of Fe2+. Furthermore, a high cathodic peak current density was observed when applying the free-standing RGO paper as counter electrode in I-/I3- electrolyte system, indicating the high catalytic performance of the RGO paper and providing electron transporting pathway. These outstanding features exhibit a promising prospect of application in solar cells.     

石墨烯/纳米银导电油墨导电性能研究

目的制备出具有优异导电性能的石墨烯/纳米银复合材料,并作为导电填料,以提高导电油墨的导电性能。方法采用Hummers法制备氧化石墨烯,以葡萄糖作为还原剂,采用同步还原法制备石墨烯/纳米银,将石墨烯/纳米银复合物和纳米银按不同比例混合作为导电填料来制备导电油墨。通过透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外(FTIR)光谱等分析测试方法表征了石墨烯/纳米银复合材料的微观结构和形貌,并通过四探针法对油墨的导电性进行检测。结果纳米银颗粒均匀地负载在石墨烯片层上,纳米银粒径约为35 nm;掺杂石墨烯/纳米银复合物质量分数为12%时,导电油墨的电阻率可达到1.08×10~(-7)?·m,导电性能提高约64%。结论制备的复合材料石墨烯呈片状,结构完好,添加到导电油墨中能明显提高导电性能。     

热还原石墨烯的制备及其对重金属Pb~(2+)的吸附性

利用瞬时加热还原氧化石墨的方法制备石墨烯,将热还原的石墨烯用于吸附水中的重金属Pb2+,研究接触时间和pH值对吸附的影响。结果表明:pH值很大程度上影响了石墨烯的吸附性能,pH值大于7时吸附量显著增加,并在5min内达到平衡。透射电子显微镜和扫描电子显微镜分析表明石墨烯的片层很薄,层数较少。采用Langmuir和Freundlich吸附等温式拟合实验数据,Langmuir吸附等温式计算出的最大理论吸附量为86.5mg/g,相关系数R2为0.9982,Langmuir常数KL为10.7,与实验结果更接近。表明石墨烯具有超强的吸附能力,以单分子层的化学吸附为主。吸附动力学符合准二级动力学模型。     

石墨烯/金属氮杂环纳米复合材料在燃料电池分子氧催化还原反应中的应用研究

石墨烯具有良好的电子传导性、巨大的表面积、稳定的化学和机械稳定性等,在分子氧催化还原(ORR)反应中可以有效地改进催化剂的催化活性,是过渡金属大环催化剂新的基底材料。对石墨烯支持的非贵金属氮杂环复合材料在ORR催化反应中的应用以及影响催化O_2活性的因素进行了讨论。重点讨论了卟啉和酞菁中心金属核,Co和Fe,以及卟啉和酞菁作为N的前驱体对ORR电催化活性的影响,并展望了非贵金属氧还原催化剂在燃料电池中的研究发展方向。     

三维石墨烯基B-N-Fe/Co-G材料的制备及其氧还原催化性能研究

采用脲、硼酸、硝酸铁、硝酸钴分别作为N、B、Fe、Co源,与GO(氧化石墨烯)通过快速冷冻干燥与热解法,制得了三维石墨烯基B-N-Fe/Co-G催化材料,并对其结构和性能进行了测试和表征,研究其氧还原的活性物质与活性点。透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、拉曼光谱(Raman)、X射线衍射(XRD)及X射线光电子能谱(XPS)结果显示,所制得掺杂石墨烯表面褶皱呈三维孔洞结构,掺杂原子N、B、Fe、Co均匀掺杂于石墨烯中。通过循环伏安法(CV)、线性扫描伏安法(LSV)等手段对三维石墨烯基B-N-Fe/Co-G催化材料进行电化学性能测试,结果表明:B-N-Fe/Co-G在0.1 mol/L的 KOH碱性电解质中有较高的氧还原(ORR)催化活性,起始电位在1.0 V左右,为4电子转移,相比质量分数20%的商用Pt/C催化剂有更好的电化学稳定性。     

石墨烯/银导电复合材料的制备与表征

以天然鳞片石墨为原料,采用Hummer法制备氧化石墨,然后经过水解、超声分散、加还原剂和硝酸银反应得到石墨烯/银复合材料。采用紫外-可见光分光光度计(UV-Vis)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、粒径分布仪(Auto sizer)、四探针(Four-Point Probes)等对制备的氧化石墨的氧化程度、石墨烯的结构、银颗粒在石墨烯上的分布和硝酸银的浓度对导电效率的影响进行了分析。实验结果表明,Hummer法可以制备出优质的氧化石墨烯。硝酸银浓度为0.15g/mol时石墨烯复合金属材料的导电性更佳。     

石墨烯/氧化石墨烯-聚乳酸的制备与表征

通过优化Hummers法制备了氧化石墨烯,并用水合肼还原法制备了石墨烯,且对自制的石墨烯和氧化石墨烯进行了测试及分析;然后通过溶液插层法制得纳米级聚乳酸/石墨烯和聚乳酸/氧化石墨烯复合材料,并对其分散性、热学性能以及力学性能进行了分析。对石墨烯和氧化石墨烯的表征结果说明,水合肼可以还原氧化石墨,所制备的石墨烯纯度较高。对聚乳酸/石墨烯和聚乳酸/氧化石墨烯复合材料的性能分析结果表明,在聚乳酸的结晶度、结晶速率和对聚乳酸的结晶成核上,石墨烯比氧化石墨烯具有更优异的表现,但在热稳定性能方面,氧化石墨烯比石墨烯优异;在力学性能方面,有增强和降低两种影响,添加少量氧化石墨烯时聚乳酸的力学性能降低,而含质量分数为0.5%的石墨烯复合材料在拉伸实验和冲击实验中的增强效果较为明显。