碳包覆二氧化锰/石墨烯复合凝胶的制备与性能

为了充分发挥二氧化锰与石墨烯的电化学性能,并实现二者的性能互补,先制备超长二氧化锰(L-MnO_2)纳米线,再以多巴胺作为碳源,合成碳包覆超长二氧化锰(C@L-MnO_2),再将C@L-MnO_2与氧化石墨烯通过水热反应制备碳包覆超长二氧化锰/石墨烯(C@L-MnO_2/G)复合凝胶。利用扫描电子显微镜表征L-MnO_2与C@L-MnO_2复合材料的微观结构,研究了不同含量的C@L-MnO_2对于复合凝胶形成的影响。采用恒电流充放电法、交流阻抗法等方法表征了复合凝胶的电化学性能。与碳包覆普通二氧化锰与氧化石墨烯合成的复合凝胶,以及与未经碳包覆的超长二氧化锰与氧化石墨烯合成的复合凝胶相比,C@L-MnO_2/G复合凝胶的电化学性能有明显提高。     

MnO2/石墨烯复合气凝胶的制备及其电化学性能

研制出超长周期、高比电容的超级电容器电极是未来储能器件的关键。采用了一种简便有效的自组装水热法合成了二氧化锰/还原氧化石墨烯(MnO2/RGO)复合气凝胶。通过一系列表征技术对其形貌和结构进行了分析。其电化学性能测试结果表明,当电流密度为1A/g和40A/g时,MnO2/RGO比电容分别可达到252F/g和146F/g,具有较好的倍率性能。此外,复合气凝胶在20A/g的高电流密度下,经过10 000次循环后,其比电容为初始电容的87.8%,说明此复合材料具有优异的循环稳定性。杰出的电化学性能归功于:1)三维(3D)石墨烯气凝胶不仅为MnO2粒子提供了良好的支撑,而且促进了离子和电子的快速转移;2)MnO2粒子可以抑制RGO的团聚和重叠。     

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.     

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。     

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.     

CsxWO3/SiO2复合气凝胶的结构调控及其吸附/光催化性能

为充分利用SiO2气凝胶的优异吸附性能和CsxWO3的光催化性能,通过一锅溶剂热法制备CsxWO3/SiO2复合气凝胶,并研究了贵金属Pt掺杂对其结构及吸附/光催化性能的影响.采用XRD、SEM、TEM和BET对制备的复合气凝胶进行晶相、微观结构和孔结构分析;通过傅里叶红外光谱仪分析复合气凝胶表面官能团;利用多功能光化...     

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%.     

氧化铜/石墨烯纳米流体的制备及光吸收-光热性能

采用湿化学方法制备得到氧化铜纳米颗粒,进而制备氧化铜纳米流体并与石墨烯纳米流体复合得到CuO/G纳米流体.利用X-射线衍射、透射电镜、紫外-可见分光光谱仪等测试方法对样品进行表征.CuO/G纳米流体在太阳光波段显示出比氧化铜纳米流体和石墨烯纳米流体更加优异的光吸收性能,随着石墨烯含量的增加,CuO/G纳米流体的辐照度逐...     

还原氧化石墨烯/四氧化三铁复合气凝胶的制备与染料吸附性能

为改进四氧化三铁（Fe₃O₄）复合材料吸附工业染料废水的性能,先制备了表面油酸修饰的Fe₃O₄,再以氧化石墨烯（GO）及表面油酸修饰的Fe₃O₄作为前驱物,通过水热法制备了还原氧化石墨烯/四氧化三铁（rGO/Fe₃O₄）复合水凝胶,最后冻干得到rGO /Fe₃O₄复合气凝胶。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜表征产物的微观形态和结构,并通过紫外-可见分光光度计对复合气凝胶对于亚甲基蓝染料（MB）的吸附性能进行研究。结果表明,rGO /Fe₃O₄复合气凝胶在微观上复合均匀,与单独的石墨烯和Fe₃O₄纳米粒子相比,rGO/Fe₃O₄复合气凝胶对MB染料的吸附性能更优,吸附能力达到108 mg·g^-1,而且rGO /Fe₃O₄复合气凝胶可以方便地从废水中移出进行重复使用。研究其吸附动力学和吸附等温发现,该复合气凝胶的吸附行为符合拟二级动力学方程和Langmuir吸附模型。     

三维石墨烯/银纳米粒子气凝胶的构筑

选用零维的银纳米粒子(AgNPs)与二维的氧化石墨烯(GO),利用溶胶-凝胶(Sol-Gel)技术,通过冷冻干燥得到孔径均匀的还原氧化石墨烯/银纳米粒子(rGO/AgNPs)三维导电气凝胶。通过X-射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等来研究样品的组成、结构与形貌,并对rGO/AgNPs三维导电气凝胶的导电性能做了初步探索。结果表明:在溶胶-凝胶转换过程中,预还原适宜的温度和时间能够有效使得气凝胶保持较小的体积收缩率;AgNPs能够均匀分布在rGO所构成的三维骨架。并且rGO/AgNPs三维导电气凝胶具有优异的导电性能,电导率达到0.17S·cm~(-1)。