三维氧化石墨烯凝胶过滤材料的应用

目前应用在饮用水中的过滤材料种类较少,并且截留效率低,难循环再生,无法抑制微生物的生长,已难以满足人们在追求高质量、绿色生活美好期望中水资源的需求。讲述了三维氧化石墨烯凝胶吸附材料的优势,在家庭水塔、工厂水储存、水资源管道运输中的应用,以及现阶段三维氧化石墨烯凝胶吸附材料的性能和研究现状,并对三维氧化石墨烯凝胶吸附材料在水资源中应用和材料循环利用提出展望。     

FeOOH/石墨烯复合气凝胶三维电极氧化脱除污水有机物的研究

利用Fe2+对氧化石墨烯(GO)进行原位还原和沉积,采用低温水热-冷冻干燥方法制备负载羟基氧化铁的石墨烯气凝胶复合材料(FeOOH/r-GO)。通过X射线衍射、拉曼光谱、红外光谱、扫描电镜、透射电镜等分析手段对其形貌、结构、组成进行表征,并构筑三维电极用于含亚甲基蓝污水的氧化处理。结果发现,石墨烯三维复合电极降解有机物的能力优于二维电极以及石墨烯气凝胶作粒子电极的三维电极。FeOOH/r-GO复合气凝胶材料可用于废水中有机污染物的有效氧化脱除。     

半胱氨酸/石墨烯复合凝胶的制备及对Hg~(2+)吸附性质

三维石墨烯材料整合二维石墨烯片层形成三维互联的多孔贯通网状结构,具有多孔性、高活性比表面积和优良传质性能等特点。利用L-半胱氨酸做还原剂,制备了还原氧化石墨烯并构建了石墨烯三维网状结构水凝胶,作为汞离子吸附剂。实验结果表明,氧化石墨烯在L-半胱氨酸作用下得到还原,通过分子间π-π堆积以及半胱氨酸之间的交联作用形成水凝胶,同时半胱氨酸的存在增加了对重金属Hg~(2+)的吸附位点,对Hg~(2+)饱和吸附量可达到98 mg/g。     

石墨烯气凝胶的水热法制备及表征

以石墨为原料,高锰酸钾为氧化剂,通过超声制备具有不同片径的氧化石墨烯,采用一步水热还原制备石墨烯水凝胶,将石墨烯水凝胶进行冷冻干燥制备石墨烯气凝胶。分别采用X-射线衍射、拉曼光谱、扫描电镜、透射电镜对石墨烯气凝胶的结构、形貌进行了表征。结果表明,通过水热法还原氧化石墨烯可得到具有丰富多孔结构的石墨烯气凝胶。     

石墨烯气凝胶的水热法制备及表征

以石墨为原料,高锰酸钾为氧化剂,通过超声制备具有不同片径的氧化石墨烯,采用一步水热还原制备石墨烯水凝胶,将石墨烯水凝胶进行冷冻干燥制备石墨烯气凝胶。分别采用X-射线衍射、拉曼光谱、扫描电镜、透射电镜对石墨烯气凝胶的结构、形貌进行了表征。结果表明,通过水热法还原氧化石墨烯可得到具有丰富多孔结构的石墨烯气凝胶。     

氧化石墨烯水处理材料的研究进展

污水的净化及海水淡化作为解决水资源短缺的有效手段具有广阔的发展空间。氧化石墨烯作为一种新型水处理碳材料,由于其特殊的二维纳米结构和丰富的含氧官能团,具有优异的物理化学性能,引起了研究者们的兴趣。综述了氧化石墨烯分离膜、吸附气凝胶及太阳能水蒸发材料等氧化石墨烯水处理材料的研究进展,并对其未来的前景进行了展望。     

煤基石墨烯系列材料的可控制备及其在CO2还原过程中的应用进展

石墨烯作为一种结构、性能独特的二维碳材料在CO₂还原转化过程中展现出良好的应用前景,寻找石墨烯丰富的碳质前驱体和可控制备方法是实现其大规模应用的基础。煤炭作为一种富碳矿物资源,含有丰富的官能团和高芳香度纳米石墨微晶结构。以煤炭及其衍生物为碳源制备高附加值石墨烯材料具有独特优势,是同时实现煤炭材料清洁化利用和石墨烯低成本实际应用的重要途径。针对不同变质程度煤种,从化学组成和煤质结构出发,通过适当的分子剪裁和化学结构组装,成功实现了系列多尺度、多形态煤基石墨烯材料的可控制备。常用的制备方式包括：机械力剪切、化学插层氧化、电化学剥离、气相沉积、阳极电弧放电及液相自组装等。如通过化学氧化或超声物理剪裁煤大分子结构制备零维石墨烯量子点;煤炭热解得到的含碳烃类小分子气体通过化学气相沉积制备二维石墨烯薄膜;煤炭高温石墨化后通过物理或化学剥离得到二维石墨烯纳米片;二维石墨烯经过结构自组装制备三维石墨烯气凝胶。由于煤基石墨烯的组成及其表界面结构具有易调控、可修饰等特性,其在CO₂还原过程中展现出良好的催化活性。通过总结煤基石墨烯系列材料在CO₂     

氧化石墨烯与剩余活性污泥聚合制备多孔碳材料及其电化学性能

石墨烯是导电性良好的二维材料,但易重新堆叠而导致导电率和电容量下降。氧化石墨烯（GO）的生物相容性和细菌的胶体特性可使二者在水溶液中聚集为三维石墨烯基材料。将剩余活性污泥与GO悬浮液共培养形成活性污泥石墨烯水凝胶（SGH）,剩余活性污泥中的细菌可将GO还原为导电的rGO。SGH经冻干可得到具有良好亲水性和导电性的O、N自掺杂多孔材料,即活性污泥石墨烯气凝胶（SGA）。在氩气中高温退火可进一步提高材料的电化学性能。经700℃、2 h退火后的改性SGA（ANSGA）具有174 F/g的比电容值（2 A/g）,以及优异的倍率性能、离子传输性能和循环稳定性,具有进一步加工制备电极材料的应用潜力,为石墨烯基材料绿色制备和剩余活性污泥资源化利用提供方向。     

石墨烯负载二氧化钛复合材料及光催化降解甲基橙

以天然鳞片石墨为原料,用改进的Hummers法氧化制备氧化石墨烯,然后用葡萄糖还原制得石墨稀,再用溶胶一凝胶法复合制备了TiO2／2;墨烯的复合材料。用FI-IR、Raman、AFM、SEMvR）3LTGA对石墨烯和TiO2／2;墨烯复合材料进行了表征,并在紫外光照射条件下对比石墨烯、TiO2、TiO：／2;墨烯复合材料对甲基橙的降解效果。结果表明,在紫外光照射下,TiO2的负载率为35％时,TiO2／2;墨烯复合材料光催化降解甲基橙的催化效率明显大于单纯TiO2及石墨烯,光催化4小时后,脱色率达到85％。TiO2／2;墨烯复合材料不失为一种有潜力的光催化降解染料废水催化材料。     

石墨烯/二氧化锡复合气凝胶材料的制备与表征

氧化石墨烯(GO)和五水四氯化锡(Sn Cl4·5H2O)在水/异丙醇体系中,通过γ射线辐照诱导原位同步还原自组装成三维网状多孔结构的石墨烯/二氧化锡复合气凝胶材料,其形貌和结构经AFM,SEM,TEM,XRD,FT-IR,Ramman,XPS,SAED表征。结果表明:氧化石墨烯被还原成石墨烯时,二氧化锡纳米粒子原位均匀吸附在蜂窝状多孔结构的石墨烯片层上,粒径仅为3 nm左右。因此,γ射线辐照诱导还原制备宏观石墨烯/二氧化锡的方法,是一种有效并且温和环保的方法。     

聚吡咯/石墨烯复合气凝胶制备及超电容性能

为充分利用导电聚吡咯独特的掺杂结构与石墨烯气凝胶丰富的多孔结构,研究了氧化还原活性剂对聚吡咯/石墨烯气凝胶的结构及电化学性能的影响,并制备性能优异的电极复合材料.以对苯醌作为氧化还原活性剂,使用一步水热法制备聚吡咯/石墨烯水凝胶,冷冻干燥后制备得到氧化还原活性复合气凝胶.扫描电子显微镜结果表明,引入对苯醌后有利于获得有...     

Fe_3O_4/三维石墨烯非均相Fenton催化降解酸性红B

采用原位氧化还原法制备了三维石墨烯负载型Fe_3O_4(Fe_3O_4/3D GN)非均相Fenton反应催化剂,对其进行了表征,并用于酸性红B染料废水的Fenton氧化降解。表征结果显示:制备的Fe_3O_4/3D GN具有相互贯通的独特三维网状结构,Fe_3O_4纳米颗粒均匀分散在石墨烯片层中。实验结果表明:Fe_3O_4/3D GN具有较高的催化活性和稳定性。Fe_3O_4/3D GN非均相Fenton催化降解酸性红B的最佳工艺条件为:H2O2投加量0.67 m L/L,催化剂投加量1 g/L,初始溶液pH为6。在此最佳工艺条件下反应30 min,酸性红B染料废水的脱色率达到95.64%。     

氧化石墨烯材料在污水处理中的应用研究进展

氧化石墨烯材料具有巨大的比表面积、良好的亲水性和优异的吸附性能,在污水处理方面具有广阔的应用前景。综述了氧化石墨烯在污水处理方面的研究进展,重点分析了氧化石墨烯材料对污水中有机物、重金属和染料的吸附机理和吸附效果;氧化石墨烯作为吸附材料时其效果和成本都优于普通吸附材料;着重阐述了氧化石墨烯对水体污染物吸附性能的影响因素,如初始pH、氧化石墨烯投加量、污染物初始浓度、溶液温度等。总结了氧化石墨烯应用于污水处理时的适宜环境和条件,为未来氧化石墨烯在污水处理方面的应用提供一些思路。     

碳气凝胶及其在污水处理中的应用

碳气凝胶是由碳纳米材料形成的三维多孔网络结构材料,具有比表面积大、孔隙率高、化学性质稳定和结构可调等优点,被广泛用于水污染处理中,用于去除油、有机溶剂、染料、重金属离子等。综述了碳气凝胶及其复合材料的研究进展,讨论了有机碳气凝胶、生物质基碳气凝胶、石墨烯基碳气凝胶三类碳气凝胶材料的组成、制备和吸附性能,总结了碳气凝胶在水处理中的应用并简要分析了碳气凝胶材料当前面临的挑战以及未来的发展前景。     

水热法制备三维导电石墨烯气凝胶及其焦耳热性能研究

采用水热法将氧化石墨烯（GO）组装成三维圆柱状结构,通过冷冻干燥和高温热还原法成功制备三维导电的还原氧化石墨烯气凝胶。该气凝胶内部的高度交联和多孔道网状结构为电子传输提供有效路径,利于系统的焦耳热研究。结果表明,通过对其进行电流加热,石墨烯气凝胶表现出高功率-温度线性相关性、高电热转换效率、超快升温和降温速率、长时间且稳定的循环加热能力。通过不同模型验证了气凝胶内部可进行焦耳热传导,其高电导率主要由材料自身较低的活化能所决定。石墨烯气凝胶超高的热导率赋予其超快的自然降温速率（456 K?min^-1）,远高于传统的热传导加热装置。此外,所制备的气凝胶还可被广泛应用于焦耳热辅助的催化剂温度可控的载体。     

石墨烯在催化领域的应用研究进展

石墨烯的碳原子结构使其具有优异的理化特性,是近年来材料科学领域中研究的热点。石墨烯表面几乎不含有其他元素和基团,不利于进一步应用。由于氧化石墨烯、还原氧化石墨烯、元素掺杂石墨烯、功能化石墨烯、三维石墨烯等石墨烯材料表面含有丰富的基团,易于参与反应,利用这一性质制备出一系列石墨烯基复合材料,为石墨烯在催化领域中的应用提供了广阔的前景。     

石墨烯气凝胶增韧水泥复合材料的研究

石墨烯片层在水泥中的稳定性和分散性是发挥石墨烯增韧作用的关键。本文通过将石墨烯片层转化成气凝胶状态,实现石墨烯片层在三维尺度上的均匀分散,随后将其引入到水泥体系中,考察石墨烯气凝胶对水泥基复合材料力学性能的影响。使用傅立叶变换红外光谱仪、X射线光电子能谱、激光显微拉曼光谱、扫描电子显微镜、万能试验机、动态机械性能等对材料的表面化学状态、微观形貌和力学性能进行表征。结果表明,通过Hummers氧化法结合水热反应工艺,可以成功制备出性质较稳定的石墨烯气凝胶,且气凝胶中碳原子特性与石墨烯片层碳原子特性接近。石墨烯气凝胶对水泥基材料具有较为明显的增韧作用,体现了较大的应用潜力。     

还原氧化石墨烯气凝胶/二十烷相变材料的制备及性能

以氧化石墨烯(GO)为原料,采用胶体团聚法制备了还原氧化石墨烯气凝胶,再通过自扩散获得了还原氧化石墨烯气凝胶/二十烷(r-GO aerogel/eicosane)复合相变材料,研究了复合材料结构与性能的关系.采用热重分析仪(TGA)和差示扫描量热仪(DSC)测试了二十烷和复合材料的热性能,确认了二十烷质量分数与复合材料焓值的关系,探讨了相变循环次数对材料稳定性的影响.结果表明,复合材料的焓值与二十烷的质量分数成正比;经过50次相变循环后,二十烷的理论质量分数为95％的样品(PCM4)的储能性能仍然保持稳定.热导性能分析表明,还原氧化石墨烯气凝胶可以改善二十烷的热导率.此外,通过太阳光模拟测试计算出复合材料的光热转换效率为55％.     

石墨烯气凝胶/二十烷相变材料的制备及性能研究

以氧化石墨烯（GO），二十烷（Eicosan）为原料，先采用胶体团聚法制备还原-氧化石墨烯气凝胶，再通过自扩散获得了还原氧化石墨烯气凝胶/二十烷复合相变材料,研究了复合材料与性能的关系。采用热重和差示量热扫描仪测试了二十烷和复合材料的热性能，确认了二十烷质量分数对复合材料的焓值的关系以及相变循环次数对材料稳定性的影响。结果表明：复合材料的焓值与二十烷的质量分数成正比；经过50次相变循环后，PCM4仍然保持稳定性。导热性能分析表明, 还原氧化石墨烯气凝胶可以改善二十烷的热导率。此外，通过太阳光模拟测试，计算出复合材料的光热转换效率为55%。     

石墨烯及其衍生物在有机硅材料中的应用研究进展

石墨烯是目前已知最轻薄的材料,其衍生物包括:氧化石墨烯、还原氧化石墨烯、石墨烯纳米片、三维石墨烯等,它们具有其它碳基材料不具备的超强特性,如高比表面积、高电子迁移率、高阻隔性、低密度等,在很多前沿领域(如高性能复合材料、光热纳米流体、储能电极、柔性显示屏)都可见其应用.本文介绍了石墨烯及其衍生物在硅橡胶、硅烷偶联剂、硅...