水热法制备聚苯胺/石墨烯复合材料的研究

以氧化石墨烯（GO）与苯胺作为前驱物,在高温高压下一步水热反应,合成了聚苯胺/石墨烯（PANI/Gr）复合材料。利用紫外可见光谱、傅里叶变换红外光谱、扫描电子显微镜研究了PANI/Gr复合材料的结构和微观形貌,进一步利用电化学工作站探究了PANI/Gr复合材料的电化学性能。研究了水热反应时苯胺与GO的投料质量比对所得复合材料的结构与电化学性能的影响。循环伏安法和恒电流充放电测试结果表明由于聚苯胺与石墨烯的相互作用,复合材料的电容性能比单组分的聚苯胺和石墨烯要高。这说明通过GO与苯胺的一步水热反应成功制备了具有优良电容性能的PANI/Gr复合材料。     

水热法制备石墨烯的性能分析

采用Hummers法制备氧化石墨烯.以石墨粉为原料,经过强氧化剂的氧化得到氧化石墨,再将其高温膨化得到氧化石墨烯,通过水热法还原氧化石墨烯,得到较理想的石墨烯.分别采用X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、IR光谱分析的测试方法对氧化石墨、氧化石墨烯和石墨烯的结构、形貌及组成进行了表征分析.结果表明,通过水热法用乙二醇还原氧化石墨烯可得到较理想的石墨烯.     

MoS2/石墨烯纳米复合材料的制备及其锂电性能研究

采用一种简单的水热法制备MoS2/石墨烯纳米复合材料,通过XRD,SEM,TEM,XPS等对合成的复合材料的结构和形貌进行表征,在充放电电压为0.001～3V,恒电流密度为100 mA/g条件下对MoS2和MoS2/石墨烯复合材料的电化学性能进行测试和分析.通过对比发现,MoS2/石墨烯复合材料首次充放电容量分别677.6 mAh/g和835 mAh/g,库伦效率为81％,40次循环后其放电容量仍维持在753 mAh/g,较单纯的MoS2具有更高的可逆容量和更好的循环稳定性.对MoS2/石墨烯复合材料在不同电流密度下的充放电测试发现,即使在大电流条件下充放电,电极仍能保持稳定的循环行为,表明MoS2/石墨烯复合材料具有良好的倍率性能.     

石墨烯-氧化钛复合氨敏感材料的制备与特性研究

利用四异丙醇钛和氧化石墨（GO）,采用水热法制备了还原氧化石墨烯/氧化钛（rGO-TiO₂）纳米复合敏感材料,通过傅里叶红外（FTIR）和紫外可见光谱（UV-vis）对复合材料结构进行了表征.气敏特性结果表明,复合敏感材料对氨气（NH₃）具有良好的室温响应-恢复特性;与单一的rGO相比,复合敏感材料表现出更高的响应(rGO-TiO₂对10×10^-6NH₃响应为-0.027,rGO为-0.007)和更好的重复性.此外,还分析了复合材料对NH₃的气体敏感机理.     

TiO2/石墨烯复合材料的水热法合成与光催化性能

为了提高TiO₂的光催化性能,采用水热法一步制备了TiO₂/石墨烯(TiO₂/RGO)复合物．采用XRD、FT-IR、RS、UV-Vis DRS、TEM等测试方法对其进行了表征,并研究了不同质量比的复合物在可见光下对甲基橙(MO)的光催化降解．结果表明:在TiO₂/RGO复合物中,TiO₂以10 nm左右的颗粒均匀地分散在石墨烯层上;与在同等条件下制备的TiO₂相比,TiO₂/RGO复合物在可见光区吸收明显增强,吸收边缘红移了20 nm;质量比为1∶0.005的TiO₂/RGO复合物,2 h内的降解率达到74.79％．可见将石墨烯与TiO₂复合,能够有效地提高TiO₂的可见光催化性能．     

溶胶水热法制备纳米SnO2气敏材料的研究

利用溶胶水热法制备出纳米SnO2，对其进行了XRD、TEM、TG-DTA、FT-IR等表征；通过研究其粉体IR光谱的Sn-O振动，发现纳米SnO2随着粒径的减小存在明显的红移现象，并对水热制备SnO2产物进行气敏性分析，结果表明：水热SnO2与传统沉淀法制备SnO2产物相比具有对酒精灵敏度高，响应与恢复时间短的特点，适合于用作气敏材料．     

石墨烯基复合材料的吸波性能研究

石墨烯以其独特的结构和优异的性能而广泛应用于物理、化学及材料学等领域。石墨烯具有比表面积大、密度低、导电性好、耐高温和抗氧化能力强等特点,将其应用于吸波领域,即可增强材料的吸波性能,又可降低材料的密度,从而有望获得轻质高效的吸波材料。本文主要论述了近年来我们课题组将石墨烯基复合材料应用于吸波领域的研究。     

超临界乙醇制备TiO_2/石墨烯纳米复合材料及其表征

以氧化石墨为载体、钛酸异丙酯为前驱体,利用超临界乙醇的超临界性能和还原性,制得了晶型完善的锐钛矿TiO2/石墨烯纳米复合材料。通过红外光谱(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)对采用Hummers法制得的氧化石墨(GO)进行表征;同时利用透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)对TiO2/石墨烯纳米复合材料进行研究。结果表明:成功制得了氧化石墨(GO)和晶型完善的锐钛矿TiO2/石墨烯纳米复合材料,并且发现二氧化钛在石墨烯纳米片层上呈现为有规则的颗粒,分散均匀,平均粒径为8.24nm。     

增强活性的石墨烯/TiO_2复合物的制备及性能研究

以氧化石墨烯为载体,以钛酸异丙酯为前驱体在氧化石墨烯表面沉积TiO2晶种,然后以氟钛酸铵和硼酸为主要原料,采用水热法实现一步还原氧化石墨烯和沉积TiO2制备石墨烯/TiO2复合物,同时以由单一前驱体氟钛酸铵制备的石墨烯/TiO2复合物作为对比催化剂。采用SEM、Raman、XRD、XPS、FT-IR等分析手段对两种催化剂进行了表征。结果表明,经水热反应后,氧化石墨烯可被还原为石墨烯,并且由两种钛源制备的复合物中石墨烯的被还原程度比单一钛源水解的要高,并且水解后复合催化剂的TiO2均为锐钛矿的球形颗粒,粒径约为250~300nm,在石墨烯表面附着良好。采用甲基橙为模拟底物评价两种复合催化剂的光催化活性,结果发现,采用两种钛源依次水解制备的复合物中由于石墨烯的还原度更高,其对底物甲基橙的吸附量更高,转移TiO2表面光生电子的能力更强,导致其具有更强的光催化活性。     

石墨烯/HDPE复合材料的制备及性能研究

以可膨胀石墨为原料,采用微波加热法和熔融共混法成功制备了石墨烯/HDPE复合材料.运用扫描电子显微镜(SEM)、差示扫描量热仪(DSC)、X-射线衍射仪(XRD)和拉伸测试等方法对其性能进行表征.结果表明：厚片石墨烯(TSG)与HDPE基体具有良好的相容性;同时片层结构的石墨烯为HDPE结晶提供异相成核剂,使其结晶度提高;当加入的TSG质量分数为0.3%时,HDPE拉伸强度由22.5 MPa提升到24.9 MPa,提升了10.7%,弯曲模量由443.5 MPa提升到510.4 MPa,提升了15.1%,冲击强度由55.3 kJ/m²提升到56.0 kJ/m²,提升了1.3%,明显提高了复合材料力学性能.     

Zn掺杂对SnO_2纳米线的气敏性能的影响

为了提高SnO2纳米线基气敏传感器在实际应用中存在着灵敏度低、选择性差等问题,采用物理热蒸发法制备纯SnO2纳米线和不同质量百分比（7%,8%,9%,10%）的Zn掺杂SnO2纳米线,将制得的气敏基料制备成旁热式气敏元件,应用静态配气法对浓度均为500ppm的无水乙醇蒸汽、CO及CH4分别进行气敏性能测试.实验结果显示,Zn掺杂SnO2纳米线相比纯SnO2纳米线的气敏性能有了明显提高（乙醇提高2.46倍,CO提高13.88倍,CH4提高1.43倍）,并得出无水乙醇气敏性能在工作温度为280℃最高,CO,CH4在300℃最好.当Zn的掺杂比例为质量百分含量为9%时,各种比例材料所制成的气敏元件气敏性能最高.     

纳米CuO-SnO2 气敏粉体的制备及气敏特性研究

用So l-Ge l 法制备了纳米级的CuO -SnO₂ 气敏粉体, 所得粉体制作的气敏元件有较好的气敏性能。在不同的加热电压下进行实验研究, 对不用浓度配比制成的气敏元件进行气敏性能测试。通过对所得粉体的表征可知, 用So l-Gel 法制备出的CuO-SnO₂ 气敏粉体是纳米级的, 比表面积大, 活性好, 其最佳热处理温度为650 ℃, 测试结果得出CuO 摩尔分数为4 %的CuO-SnO₂ 气敏元件有较好的灵敏度和较高的选择性, 并且对CO₂ 的灵敏度和选择性比较突出。     

氧化铟纳米纤维的制备及其甲醛气敏性能

采用静电纺丝法和随后的热处理过程制备了新颖的氧化铟纳米纤维材料. 利用扫描电子显微镜,透射电子显微镜,X射线衍射等表征手段对该材料形貌和晶体结构进行表征. 结果表明,所得到的纳米纤维材料的直径约为250 nm~300 nm. 这些纳米纤维由氧化铟纳米颗粒组成,而且其颗粒尺寸均一. 将这种纳米纤维材料制备成气敏传感器,研究表明基于该敏感材料的传感器对甲醛具有优异的气敏性能. 氧化铟纳米纤维传感器具有较低的最佳工作温度 200 ℃,并且对低体积浓度为百万分之五的甲醛气体具有2.1的灵敏度响应值. 在探讨甲醛的气敏机理的过程中,认为氧化铟纳米纤维的一维结构、甲醛的高还原性及敏感材料表面吸附氧促使了该材料对甲醛的优异的气敏性能. 此外,通过对传感器的选择性及稳定性测试,传感器对甲醛具有非常好的选择性和稳定性,这为制备高性能的甲醛传感器开拓了一种优异的气敏材料.     

基于恒电流源的电阻式气敏传感器检测系统

为保证电阻式气敏元件的高精度检测,设计了一种基于恒流源的气体浓度检测系统。该系统利用恒电流源,使传感元件电阻与电压变化呈线性关系,以提高气敏元件阻值随气体浓度变化的准确度。恒电流源包括基准稳压电源、电流负反馈电路、稳压二极管和待测气敏元件。经过参数整定,其测电阻范围可达0～1 000kΩ,平均测量误差小于0.027 2%。利用SnO2传感器检测浓度为0～2 053.57mg/m3的乙醇气体,测量出传感器电阻随浓度增加呈e指数下降趋势,系统最大测量误差小于±1.5%。     

基于铂/碳纳米管修饰电极的甲醛传感器

在碳纳米管(CNTs)修饰的玻碳电极(GCE)上采用电化学沉积法制备了铂微粒/碳纳米管修饰电极(Pt/ CNTs/GCE),并以该修饰电极作为甲醛的电化学传感器,用循环伏安法(CV)和线性扫描伏安法(LSV)研究了甲醛在该电极上的电化学行为,优化了实验条件,在此基础上建立了一种测定甲醛的伏安分析方法.实验表明:在0.01 mol/L硫酸溶液中,富集电位为-0.1 V且富集时间为3 min时,甲醛的氧化峰电流与其浓度在8.0μmol/L~1.0 mmol/L呈良好的线性关系(r=0.996),检测限为3.0μmol/L(信噪比为3:1).所提出的测定甲醛的方法具有较高的灵敏度和较好的重现性。     

SnO2气敏元件敏感性能的研究

为了探讨具有优良性能的SnO2气敏元件的研制方法,依据半导体晶界气敏理论．以SnO2为基体材料,采用烧结型工艺和溶胶一凝胶方法制备出了气敏器件,并对该元件的气敏特性进行了测试,结果表明,采用溶胶一凝胶方法制备的气敏元件具有较高的灵敏度和低电阻等特点,对氢气响应时间可以达到5s.     

水热法制备纳米ZrO_2粉体的条件

采用ZrOCl_2·8H_2O、NH_3·H_2O为原料制备水热反应前驱物,以矿化剂(K_2O_3、KOH)溶液作为水热介质,PEG为分散剂,通过水热法合成纳米氧化锆粉末,利用XRD、SEM等分析测试手段对纳米ZrO_2粉末的物相组成、微观形貌、团聚现象等进行表征和分析.研究了PH值,水热反应温度,矿化剂含量,分散剂含量等对其物相组成、微观形貌、团聚现象的影响并提出相应解决方案.结果表明:在PH值为9、水热反应温度为230℃、分散剂(PEG)质量分数为1.5%、矿化剂(K_2O_3、KOH)比例K_(K_2O_3)/KOH=3:1的条件下,可制备出分散性良好,粉体粒径约为20 nm的纳米ZrO_2粉末.     

反应介质对水热合成纳米CoFe2O4粉体结构的影响

以FeCl3·6H2O和CoCl2·6H2O为原料,以二次去离子水、聚乙二醇水溶液、丙三醇水溶液以及丙三醇/聚乙二醇水溶液为介质,采用水热法制备出CoFe2O4纳米粉体.利用XRD、FESEM对CoFe2O4纳米颗粒进行了分析,研究了不同反应介质对合成CoFe2O4颗粒结构和形貌的影响.结果表明,4种介质条件下均能生成尖晶石型CoFe2O4纳米颗粒.以二次去离子水和聚乙二醇水溶液为介质时,得到平均粒径为15 nm的球形CoFe2O4纳米颗粒;而以丙三醇水溶液及丙三醇/聚乙二醇水溶液为介质时,分别得到平均粒径为50 nm和100 nm的八面体颗粒.     

Al2O3基气敏元件反应过程中脱附量的研究

气敏元件的性能不但与材料的显微结构有关，而且与气敏过程中氧化还原的产物及量的多少相关。针对此问题，借助于TGA热分析系统对3种不同晶粒尺寸的Al2O3基气敏元件在不同温度工作时的脱附量、吸附量进行了研究。     

二氧化钛-活性炭纤维混合材料净化室内甲醛污染

将常温吸附和光催化降解两种作用相结合,寻求一种简单有效的治理室内空气中低浓度甲醛污染的方法。分别选用活性炭纤维(ACF)和二氧化钛(TiO2)作为吸附剂和光催化剂,取室内甲醛的浓度0.3mg/m3作为初始浓度,测定出在25℃时ACF、TiO2和(ACF TiO2)混合材料(ACF/TiO2的质量比为1∶0.5)3种净化剂的动态等温净化量随时间的变化规律。结果表明:在太阳光照下,TiO2和(ACF TiO2)混合材料均有相应的饱和净化量,而用紫外灯照射之后,两者的净化量都有明显增加。ACF、TiO2和(ACF TiO2)混合材料3种净化剂的饱和净化量由大到小的排列为:(ACF TiO2)混合材料>ACF>TiO2且有(ACF TiO2)混合材料>ACF TiO2;TiO2在太阳光照下具有降解活性,紫外光照可明显增强其活性。新(ACF TiO2)混合材料比ACF或TiO2单独作用的效果更好。ACF与TiO2的质量比为1∶0.5时去除效果最好。