钒氧化物/石墨烯催化剂的制备及其催化性能

采用水合肼还原法合成了系列钒氧化物/石墨烯(VOx/G)复合材料催化剂。利用XRD、Raman和SEM分析技术对不同还原温度和空气焙烧温度下合成的VOx/G系列催化剂进行了结构表征。考察了VOx/G催化剂对苯羟基化制苯酚反应的性能。结果表明:在适当条件下制备的VOx/G催化剂,钒活性物种高度分散于层层堆叠的石墨烯载体表面,催化剂展现出好的催化活性和高选择性;随催化剂合成温度和空气焙烧温度的变化,钒物种在催化剂载体表面的存在形式发生改变,从而影响了VOx/G催化剂反应活性。     

堆叠多层石墨烯的太赫兹电导研究

单层石墨烯具有可调的太赫兹电导,有望应用于制作新型太赫兹器件,然而这种调谐的变化范围有限,通过多层石墨烯的堆叠可以拓展石墨烯太赫兹器件的性能上限。本文通过太赫兹时域光谱研究了石英衬底上不同层数堆叠的石墨烯的太赫兹透过特性,并使用Drude模型以及菲涅尔定律对实验结果进行了理论模拟。实验数据与理论结果的匹配表明:随机堆叠的多层石墨烯在太赫兹波段可以看作没有电子耦合的多个单层石墨烯,其太赫兹电导具有更宽的调谐范围,同时化学掺杂可以进一步提高材料的载流子浓度,从而获得更高的太赫兹电导。     

铜基纳米结构疏水表面冷凝传热实验研究

为研究纳米结构差异性对冷凝传热性能的影响,通过化学刻蚀法、电化学沉积法、水热法等方法制备了不同结构的Cu(OH)_2纳米线、C_(36)H_(70)CuO_4纳米片及CuO纳米花等疏水表面。实验测得Cu(OH)_2纳米线表面静态接触角最大,达到151.9°;而C_(36)H_(70)CuO_4纳米片表面和CuO纳米花表面接触角较为接近,分别为130.5°和124.7°。通过冷凝传热对比实验发现,Cu(OH)_2纳米线和CuO纳米花结构表面能够维持稳定滴状冷凝,且CuO纳米花结构表面传热性能最佳。虽然液滴在C_(36)H_(70)CuO_4纳米片表面成核密度最大,但由于无法维持稳定的滴状冷凝,其传热性能不到纳米花表面的50%。此外,传热性能测试实验后,Cu(OH)_2纳米线和CuO纳米花表面性质基本保持不变,但C_(36)H_(70)CuO_4表面接触角下降到82.6°,试样表面的片状多孔纳米结构因C_(36)H_(70)CuO_4在高温蒸汽中分解而受到破坏。     

使用石墨烯导热层的三维集成电路的散热方法研究

三维集成电路芯片具有高密度和低功耗等特点,可以把多层平面器件堆叠起来,在垂直方向上通过使用硅通孔进行相互连接,但同时也造成了较高的功耗密度,从而导致所产生的热量不易从芯片的内部散发出去。本文对使用石墨烯层来实现三维芯片的散热进行了研究,利用ANSYS软件平台对芯片层的峰值温度进行了建模与分析,实验结果说明石墨烯层可以将芯片内部所产生的热量快速地分散开,从而可以提供一种良好的横向散热通道。     

石墨烯/SnO2/聚苯胺纳米复合材料的制备与表征

石墨烯具有独特的纳米结构和一系列极具吸引力的特性,成为新型纳米复合材料的理想载体,如纳米复合材料分散的基体.提出了一种以石墨,苯胺,四氯化锡为原料制备石墨烯/二氧化锡/聚苯胺的新方法.通过X-射线衍射,红外光谱,透射电子显微镜,扫描电子显微镜以及紫外-可见光谱对合成的材料进行表征.结果表明:二氧化锡纳米粒子原位吸附在石墨烯的表面,有效地避免了石墨烯片的堆叠,聚苯胺加入后可大大提高二氧化锡的电化学性质.     

多层石墨烯在飞秒激光作用下的损伤

使用飞秒激光对化学气相沉积(CVD)法制备的多层石墨烯进行辐照,得到了多层石墨烯的单脉冲破坏阈值为0.22mW;利用光学显微镜、原子力显微镜(AFM)和拉曼光谱对加工前、后的试样进行表征,阐述了飞秒激光对多层石墨烯的烧蚀损伤效应,发现飞秒激光在石墨烯微图案化加工方面具有潜在的优势,能够达到亚微米级的加工精度;同时在烧蚀边缘区域,多层石墨烯出现减薄现象。     

尼龙6基碳纤维/石墨烯多尺度复合材料的力学与导电性能

为了提高尼龙6的力学强度与导电性能,设计合成了1种聚二烯丙基二甲基氯化铵(PDDA)改性石墨烯包覆碳纤维(CF)复合填料。通过太阳光极化剥离氧化石墨的方式制备石墨烯,并利用聚合电解质进行表面改性。采用酸氧化表面处理CF,通过静电吸引自组装合成多尺度结构石墨烯/CF复合填料(C-SG)。复合材料断裂面形貌的SEM图像观察结果表明,与CF和石墨烯相比,C-SG在PA6基体中具有更好的分散性和相容性。此外,复合材料的冲击强度、弯曲响度以及导电性能均得到了不同程度的提升。     

不锈钢表面电沉积制备氧化石墨烯膜层

在304不锈钢表面通过电沉积方法在不同电压下制备了氧化石墨烯膜层,选用电化学测试方法测试所沉积的膜层在3.5%氯化钠模拟海水中的抗腐蚀性能,结果表明沉积电压为4V时沉积的氧化石墨烯膜层具有最好的抗腐蚀性能。通过扫描电镜发现,所沉积的氧化石墨烯膜层均匀致密,且有层层的褶皱出现。     

GO-PVP/PVDF渗透膜的热质传递机理和污染特性

渗透率低和疏水性差是限制渗透膜在膜蒸馏式海水淡化运用中的关键因素。为了提高膜的疏水性且保持高渗透性能，对自制的超疏水氧化石墨烯-聚乙烯吡咯烷酮/聚偏氟乙烯(GO-PVP/PVDF)复合膜进行了热质传递的分子模拟和污染物为腐殖酸(HA)、半胱氨酸(LC)、Ca²⁺的耐污染实验，并通过Materials Studio(MS)软件建立了膜的传热传质模型。结果表明，GO含量越大膜表面的裂纹越少。左右堆叠形态下复合膜的渗透性能最好且热导率最高，上下堆叠形态下膜性能最差。氢键作用能(E_el)为负值，并导致污染物和膜表面的相互作用能为负值，是污染物富集在膜表面的主要作用力。此外，Ca²⁺离子会加重膜污染。     

基底表面结构对银枝晶形貌及其表面增强拉曼散射效应的影响

为了研究不同形貌特征的银枝晶的表面增强拉曼散射(SERS)效应,通过在不同表面形貌的生长基底(利用酸刻蚀和碱刻蚀处理所得)上生长银枝晶,实现银枝晶分枝密度的调控,利用扫描电子显微镜和透射电子显微镜对三种银枝晶的形貌特征进行了表征分析。从银枝晶生长机理入手,分析了银枝晶生长过程及其生长过程中硅基底表面结构产生的影响。以R6G的低浓度水溶液作为被探测物质,利用激光共焦显微拉曼光谱仪器比较分析了三种不同形貌的银枝晶的表面增强拉曼散射效应,建立了相邻银枝晶分枝间隙距离与"活性热点"分布密度的关系。