氮掺杂石墨烯凝胶的制备与表征

为了拓展石墨烯凝胶在超级电容器方面的应用,采用氨水、水合肼作为还原剂和掺杂剂,通过与氧化石墨烯的水热反应制备了氮掺杂石墨烯凝胶,并采用X射线光电子能谱,元素分析、扫描电子显微镜对产物的结构与微观形貌进行表征,采用循环伏安法和计时电位法测试其电化学性能. 结果表明,在氧化石墨烯的水热反应体系中引入氮掺杂剂,不仅能得到具有三维多孔结构的有一定力学强度的凝胶,而且经过氮掺杂后石墨烯的电化学性能较纯石墨烯的有明显提高. 当扫描速率为10 mV/s时,氮掺杂石墨烯的比电容为196 F/g;当电流密度为1 A/g时,氮掺杂石墨烯的比电容达到217 F/g,当循环伏安扫描1 000圈后,电容保持率达到80%. 这表明氮掺杂石墨烯凝胶具有优异的电化学性能,在超级电容器方面有很好的应用前景.     

纤维素/石墨烯多孔复合气凝胶的制备与表征

通过对高纯鳞片石墨(GE)进行化学处理,制备氧化石墨烯(GO)和还原石墨烯(rGO);以针叶木纤维素为基体,GO、rGO为掺杂剂,制备了纤维素/氧化石墨烯复合气凝胶(C/GO)与纤维素/还原石墨烯复合气凝胶(C/rGO)。采用红外光谱、X射线衍射、扫描电镜、热重分析、杨氏弹性模量对制得气凝胶的结构、形貌、热稳定性和强度性能进行了系统表征。结果表明,GO和rGO依靠氢键结合和纤维素的分散作用在纤维素基体中均匀分散,形成稳定的多孔复合结构;通过杨氏弹性模量确定较适GO、rGO掺杂比均为纤维素的1%,此时C/rGO的杨氏弹性模量为53.26 MPa,是C/GO的1.6倍、纯纤维素气凝胶(CA)的5.4倍。GO、rGO的掺杂在一定程度上提高了纤维素气凝胶的热稳定性。     

锶掺杂羟基磷灰石-石墨烯复合材料制备与表征

锶(Sr)是人体含有的微量元素之一,研究锶掺杂羟基磷灰石复合物对于骨修复有重要意义.采用Ca(NO_3)_2·4H_2O溶液作为钙源,Na_2HPO_4作为磷源,加入适量Sr(NO_3)_2溶液以及石墨烯粉末,通过水热法合成锶掺杂羟基磷灰石-石墨烯(Sr-doped hydroxyapatite-grapheme,Sr-HA-GP)复合材料.利用傅里叶变换红外光谱仪、X射线衍射仪、场发射扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线能量色散仪和拉曼光谱仪等,对该复合材料的表面形貌、物相组成和结构等进行表征和研究.结果表明,Sr~(2+)被成功掺入HA晶格中,低比例Sr~(2+)掺杂复合材料整体形貌较好,而高比例Sr~(2+)掺杂不仅会影响HA结晶度、改变其形貌、产生无定形相,而且会使HA颗粒出现团聚现象.同时,在水热过程中Sr-HA-GP复合材料的HA与GP界面间发生相互作用,各自结构都发生了变化.研究结果表明,Sr~(2+)掺杂量增加倾向于抑制HA微晶的生长,从而在石墨烯表面形成低结晶度的HA晶粒,而且Sr-HA与GP之间的复合并不是单纯的物理混合,而是发生了某种键合作用.     

石墨烯的制备及表征

为了得到高性能的石墨烯材料,采用水合肼、茶多酚与抗坏血酸3种不同的还原剂将氧化石墨烯还原制备得到石墨烯.通过红外光谱、X射线衍射、接触角对产物的结构进行表征,采用四探针法测试电导率,循环伏安法和计时电位法测试电化学性能.水合肼、茶多酚与抗坏血酸这3种还原剂都能有效地将氧化石墨烯结构中的亲水基团去除,得到疏水的石墨烯.通过比较3种还原剂制备的石墨烯的电化学性能,发现通过茶多酚还原得到的石墨烯的导电性能最好,当电流密度为3 A/g时,茶多酚还原得到的石墨烯电容性能达到609 F/g,保持率达到87.71%.这表明由茶多酚还原得到的石墨烯具有更为优良的电化学性能.     

改性光催化剂的制备与表征及其在光芬顿中的应用

针对目前高浓度有机废水难以高效降解的问题,本文以三聚氰胺和均苯四甲酸酐为原料制备改性光催化剂聚酰亚胺(PI).通过电子扫描(SEM)、电子透射(TEM)、X射线衍射光谱(XRD)、傅里叶变化红外光谱(FTIR)、热重分析(TG)等其进行表征,结果表明聚酰亚胺反应已完成,这可以有效降低光生电子—空穴对的复合率.将PI引入以降解罗丹明B为污染物的光芬顿系统中,结果表明当三聚氰胺和均苯四甲酸酐(PMDA)配比为1:2,pH=3时系统达到最高降解效率,高于传统光催化剂g-C_3N_4作用时30.9%.通过在系统内添加捕获剂叔丁醇(TBA),对苯醌(BNQ)和乙二酸四乙酸二钠(EDTA-2Na),来研究PI作光催化剂时的光芬顿系统降解机理.     

智能石墨烯复合水凝胶的制备与表征

智能水凝胶是一种敏感性材料,能对不同环境的刺激产生相应的变化。实验以N-异丙基丙烯酰胺为原料,石墨烯为添加剂,N-N’亚甲基双丙烯酰胺为交联剂,原位聚合得到复合水凝胶。研究了石墨烯浓度、交联度对吸水速率、膨胀比的影响。结果表明,石墨烯的浓度与吸水速率、膨胀比成反比。同时探讨了交联度对其机械性能的影响,表明交联度与拉伸强度成反比。通过扫描电镜观察其断面形貌,断面呈现多孔状形态。     

铜掺杂TiO2的制备、表征及光催化产氢性能

研究制备了高活性的铜掺杂二氧化钛光催化剂,并采用X射线衍射（XRD）和紫外-可见漫反射光谱（UV-Vis DRS）对其进行了表征。以葡萄糖为电子供体,系统地研究了铜掺杂量、煅烧温度、葡萄糖初始浓度对二氧化钛光催化产氢性能的影响。结果表明：少量铜离子掺杂对二氧化钛的晶相无影响,但能显著地改善其光吸收性能。最佳的铜掺杂量为3%,该催化剂4 h的产氢量达25 mL,是纯二氧化钛产氢量的近2倍。     

石墨烯的制备、表征及其在吸声材料方面的应用

利用Hummers法合成氧化石墨,然后将其还原成导电性良好的石墨烯。重点介绍了低温反应时间、还原阶段的时间及溶剂的选择对产物电阻的影响,石墨烯的电阻越小,其还原效果越好。并用红外光谱及扫描电镜对石墨烯产物的官能团、微观结构进行表征。另外,将所得的石墨烯掺入聚合物高分子材料聚苯胺后制得的导电吸声薄膜材料,吸声效果明显提高。     

石墨烯/棉织物导电复合材料的制备、表征及应用

为获得柔性导电纺织复合材料,以纯棉织物和石墨为主要原材料,通过改进的Hummers法制备氧化石墨烯(Go),然后利用浸渍法将Go与纯棉织物结合,得到Go/棉织物复合材料,最后使用水合肼通过化学还原法得到石墨烯/棉织物导电复合材料。通过XRD、SEM、FTIR、TEM、四探针测试仪对复合材料进行表征及性能测试。结果表明:通过改进Hummers法可制备得到单片层Go,经还原后的石墨烯/棉织物具有良好导电性;随着Go质量浓度和浸渍次数的增加,Go与棉织物结合能力增强;所得石墨烯/棉织物复合材料的方阻降低,导电性增强,具有可做为柔性导电材料使用的潜力。     

氮掺杂石墨烯/聚苯胺复合凝胶的制备与性能

为了拓展石墨烯凝胶在超级电容器方面的应用,采用氨水与水合肼作为掺杂剂和还原剂,通过与氧化石墨烯的水热反应制备了氮掺杂石墨烯凝胶,并进一步运用原位聚合的方法在氮掺杂石墨烯凝胶上负载聚苯胺,得到氮掺杂石墨烯/聚苯胺复合凝胶. 利用X射线衍射、扫描电子显微镜对产物的结构和微观形貌进行表征,采用循环伏安、恒电流充放电等方法测试其电化学性能. 结果表明,氮掺杂石墨烯/聚苯胺复合凝胶与纯氮掺杂石墨烯凝胶相比,电化学性能有显著的提高. 当扫描速率为10 mV/s时,复合凝胶的比电容约为500 F/g;在恒电流充放电实验中,当电流密度增加到10 A/g时,复合凝胶的比电容仍然保持在约400 F/g. 当循环伏安扫描1 000圈后,比电容的保持率达到80%. 这些表明氮掺杂石墨烯/聚苯胺复合凝胶拥有突出的电化学性能,也表明了氮掺杂石墨烯/聚苯胺在超级电容器方面将会有很好的应用前景.     

氮掺杂石墨烯/氧化亚铜复合凝胶的制备与性能

为了拓展石墨烯凝胶材料在污水处理领域的应用,以氧化石墨烯与氢氧化铜为前驱物,氨水为氮源,葡萄糖为还原剂,利用一步水热法制备了氮掺杂石墨烯/氧化亚铜（NG/Cu2O）复合凝胶材料。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜表征产物的微观形貌与结构,通过紫外-可见分光光度计测试NG/Cu2O复合材料在不同的光照环境下对罗丹明B（RhB）染料所表现出的吸附降解性能。实验结果表明,与NG凝胶相比,NG/Cu2O复合凝胶材料表现出更好的吸附与催化降解能力,且在紫外光的光照环境下对RhB染料的吸附降解性能最佳。     

石墨烯/碳复合气凝胶的制备及其吸附性能

碳气凝胶具有高比表面积、高导电性等优异的性能,将碳气凝胶与具有同样优异性能的石墨烯相结合,通过溶胶-凝胶法制备得到石墨烯/碳(G/C)复合气凝胶,进一步提高其吸附性能.研究结果表明,G/C复合气凝胶为三维多孔结构,具有较高的比表面积643 m2/g、孔容积1.688 cm3/g、平均孔径13.50 nm.对水中模拟污染...     

二氧化硅气凝胶的常压低温快速制备和表征

二氧化硅气凝胶凭借其极高的孔隙率和低导热性能已成为近年的热门研究材料之一。文章在常压低温条件下以正硅酸四乙酯为硅源,异丙醇和正己烷溶液为溶剂,通过低表面能溶剂置换以及粒子表面改性的方法快速制备无机气凝胶材料,并采用FE-SEM、HR-TEM、FTIR-ATR光谱及X射线衍射分析等手段对所制备气凝胶材料的表观形貌、化学结构以及结晶性能进行表征。研究表明:制得的二氧化硅气凝胶表面连有疏水的Si—CH3基团、存在丰富的介孔结构,粒子和孔隙的尺寸较小,是一种孔隙率高、轻质、且热稳定性较高的微晶纳米材料,具有广泛的应用前景。     

铜掺杂氧化锡的制备及其气敏性能研究

利用PVP为表面活性剂,将氯化亚锡和氯化铜溶解在草酸水溶液中,通过简单温和的一步水热法,制备了铜掺杂的氧化锡,采用XRD、SEM、TEM等测试手段对材料的结构和形貌进行了表征,并使用气敏测试设备WS-30A系统研究了氯化铜的掺杂比例在0~20%时对材料气敏性能的影响.结果表明,适宜比例的铜掺杂二氧化锡气敏传感器对硫化氢气体具有很好的气敏响应性能,掺杂比例为10%时可以显著改善气敏元件响应时间、恢复时间、选择性和稳定性,且最佳响应温度大幅度降低,最低在180℃.最后,讨论了铜掺杂对氧化锡气敏性能增强的机理.     

石墨烯/聚苯胺水凝胶的制备及其在超级电容器中的应用

为解决二维纳米材料石墨烯在使用中容易堆叠的问题,制备了石墨烯/聚苯胺复合水凝胶,先利用氧化石墨烯片层间的π-π相互作用、含氧官能团、氢键等作用力自组装而成三维水凝胶,再将苯胺单体化学氧化原位聚合并复合入石墨烯水凝胶中制成复合水凝胶,应用于超级电容器的电极材料中具有较好的电容性能.在冰浴条件下制备有利于聚苯胺形成长链,其复合水凝胶比电容可达390.9 F/g,比普通石墨烯水凝胶提高了近60%.     

铜掺杂类水滑石木素解聚催化剂的制备及表征

采用化学共沉淀法,制备了不同铜、镁、铝离子摩尔比的类水滑石;用X射线衍射、傅里叶变换红外、热重分析等方法对样品进行表征,确定了可形成类水滑石结构的铜、镁、铝离子摩尔比范围及最佳摩尔比;并对铜引起的Jahn-Teller效应进行了一定探索。结果表明,在460℃左右,铜、镁、铝离子摩尔比为3125时制备的水滑石结晶度最高,层状结构的有序性最好,且含有相对较大的铜引入量,满足木素解聚催化剂的性能要求。     

Pt/石墨烯燃料电池催化剂的制备、表征及性能

采用冷冻干燥-蒸汽还原法成功合成了负载Pt纳米粒子的石墨烯燃料电池催化剂。用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)对Pt/石墨烯催化剂的表面形貌及物相组成进行了表征分析。用循环伏安法(CV)研究了Pt/石墨烯催化剂对酸性条件下甲醇的电催化氧化活性。结果表明,通过冷冻干燥后水合肼蒸汽还原的Pt/石墨烯催化剂样品,Pt颗粒粒径在20～40nm,均匀负载于石墨烯的片层结构上。当Pt负载量为10%时,催化活性最高。     

纳米碳纤维掺杂气凝胶的合成及性能

为了研究纳米碳纤维掺杂对SiO2气凝胶力学性能和导热性能的影响,以工业水玻璃为前驱体,采用原位法在常压干燥下合成了纳米碳纤维掺杂的SiO2气凝胶材料(CNF-SAs).纳米碳纤维掺入量分别为硅溶胶质量的0%、0.2%、0.5%、0.8%,主要研究了纳米碳纤维掺杂对硅气凝胶力学性能和导热性能的影响.试验结果表明:CNFs的掺入,提高了气凝胶内部SiO2网格的强度,增大了气凝胶的韧性.600℃时,CNFs复合气凝胶的导热系数约为0.04 W/(mK),明显低于纯气凝胶0.09W/(mK),说明CNFs起到了明显的红外遮光作用.制备得到的气凝胶呈海绵状微孔结构,CNFs浓度对复合气凝胶的性能有重要影响,当CNFs掺入量为0.5%时,复合气凝胶的综合物理性能较好,且密度达到最低0.143g/cm3.