氧化石墨烯基纳米杂化物在防腐涂料中的应用研究进展

氧化石墨烯（GO）具有比表面积高、阻隔性好等特点,将其作为填料加入涂料体系中可增强涂层的防腐性能。但是,氧化石墨烯片层间存在的相互作用使其容易形成聚集体,这妨碍了其阻隔性能的充分发挥,严重的聚集甚至会导致涂层机械性能变差。除了氧化石墨烯,其他纳米材料在防腐涂料中同样应用广泛,并且显示出与氧化石墨烯功能互补的特点。研究表明,对氧化石墨烯和其他纳米材料进行表面改性,获得的纳米杂化物能够使防腐涂料获得更好的防腐效果。基于此,总结了氧化石墨烯基纳米杂化物体系在提高涂料防腐性能方面的研究进展,并对其未来发展趋势进行了展望。     

石墨烯纳米带的研究进展

自2010年石墨烯的发现者获得诺贝尔物理奖以来,石墨烯纳米带以其更好的理化性质成为了世界各国学者的研究热点。本文首先介绍了石墨烯纳米带的制备方法:切割碳纳米管法(电极切割碳纳米管法、混酸切割碳纳米管法、钾气裂解碳纳米管法、等离子体刻蚀碳纳米管法)、刻蚀石墨烯法(等离子体刻蚀石墨烯法、半月板掩模光刻石墨烯法、二维胶体晶体刻蚀石墨烯法)、膨胀石墨带减薄法、有机合成法、化学气相沉积法;然后介绍了石墨烯纳米带在电学领域的应用,还简要介绍了其在力学、热学等领域的应用;最后展望了石墨烯纳米带的发展前景。     

阻燃杂化纳米粒子改性环氧树脂

以甲基丙烯酸DOPO乙酯(HEPO)和甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)共聚合成了PHEPO-b-PGMA(PHDG)嵌段共聚物,将其接枝于氨基改性的SiO_2纳米粒子表面,获得新型阻燃SiO_2-PHDG核壳结构杂化纳米粒子。将SiO_2-PHDG引入到双酚A型环氧树脂E51中,制备了一系列P,Si含量可调的阻燃改性环氧树脂。采用扫描电镜和透射电镜对SiO_2-PHDG、改性环氧树脂断面及烧蚀后炭层进行形貌分析;动态力学分析、热重分析、差示扫描量热法及极限氧指数(LOI)研究表明,SiO_2-PHDG可使阻燃元素P,Si以"捆绑式"较好地分散在环氧树脂基体中,在较低P,Si含量下表现出优良的协同阻燃效果,当SiO2-PHDG的添加量为8%时,改性环氧树脂的LOI由26.0上升到32.8。此外,添加适量的SiO_2-PHDG可一定程度上提高环氧树脂的热稳定性及力学性能。     

石墨烯负载纳米粒子复合材料的研究进展

石墨烯是一种新型的碳纳米材料,因其独特的二维晶体结构和优异的性能,近年来成为各领域研究的热点.首先概述了石墨烯负载不同纳米金属粒子、纳米金属氧化物或氢氧化物复合材料近年来的研究进展和实际应用,然后提出了石墨烯负载纳米粒子复合材料的未来研究方向,并展望了其可能的应用前景.     

氧化石墨烯纳米带与氧化石墨烯增强热塑性聚氨酯薄膜的制备及性能

利用纵向裂解多壁碳纳米管制备了氧化石墨烯纳米带,并采用溶液成型的方法制得氧化石墨烯纳米带-氧化石墨烯(GONRs-GO)/热塑性聚氨酯(TPU)复合材料薄膜。场发射扫描电镜和X射线衍射分析结果显示,GONRs与GO间相互剥离并均匀地分散在TPU基体中;氧气透过率(OTR)和力学性能测试表明,GONRs和GO具有协同增强TPU复合材料薄膜的阻隔和力学性能的作用。当GONRs和GO在TPU中添加量均为1.5%(质量分数)时,GONRs-GO/TPU复合材料薄膜的阻隔和力学性能达到最佳。相比于纯TPU薄膜,该GONRs-GO/TPU复合材料薄膜的OTR降低了83.94%,拉伸断裂强度、屈服强度、扯断伸长率则分别提高了59.28%,59.54%和15.0%。     

纳米SiO2-氧化石墨烯/聚偏氟乙烯杂化膜的制备及特性

采用原位水解的方式制备了新型SiO₂-氧化石墨烯（GO）纳米杂化颗粒。选择GO、SiO₂、SiO₂-GO颗粒和聚乙烯吡咯烷酮（PVP）为添加剂,采用浸没沉淀相转化法分别制备了聚偏氟乙烯（PVDF）杂化膜。测定了PVDF杂化膜的纯水通量、膜面接触角、牛血清白蛋白（BSA）截留率和污染恢复率等参数。结果表明,SiO₂-GO/PVDF-PVP膜的接触角从78.4°减小到66.02°,膜的亲水性能有所提升。同时,SiO₂-GO/PVDF-PVP膜的纯水通量最大（1 018 L/（m²·h））,对BSA的截留率达到81.5%,污染恢复率达到了78.65%以上。新型SiO₂-GO纳米杂化颗粒协同PVP添加剂增强了PVDF超滤膜的水通量、污染物截留和抗污染特性等综合性能,为传统PVDF有机膜的改性提供了一种新方法。     

氧化石墨烯核-壳杂化粒子/硅橡胶介电弹性体复合材料的制备与性能

采用阳离子聚电解质聚二烯丙基二甲基氯化铵(PDDA)改性SiO₂, 再通过静电自组装制备了SiO₂-PDDA-氧化石墨烯(GO)核-壳杂化粒子。采用溶液共混法将SiO₂-PDDA-GO引入到高温硫化硅橡胶(SR)中, 制备了SiO₂-PDDA-GO/SR介电弹性体复合材料。结果表明:该方法能实现GO在SiO₂表面大面积的包覆, 解决了GO容易自聚集的问题, 且PDDA具有还原GO的作用, 无需再对GO核-壳杂化粒子/SR复合材料进行原位热还原, 简化了实验方案, 节能环保。SiO₂-PDDA-GO填充量为60wt% 时, 在100 Hz频率下, SiO₂-PDDA-GO/SR介电弹性体复合材料的介电常数为21.53, 是SR的11.6倍, 介电损耗保持较低值, 同时, 复合材料的模量保持在较低水平。在电场强度为2.48 kV/mm时, 60wt%的SiO₂-PDDA-GO/SR介电弹性体复合材料横向电致形变在同一电场强度下与SR相比增加了15倍。      

石墨烯负载Pt-Co纳米粒子及其在氧化还原反应中的应用

采用微波-乙二醇方法还原氧化石墨烯和Pt(v)、Co(Ⅱ)粒子混合物,再经300℃H2还原,制备了石墨烯负载Pt-Co合金催化剂(Pt-Co/G).利用透射电镜、X-射线能谱、X-射线衍射和光电子能谱对所制催化剂进行表征.Pt-Co合金的粒径为3nm～8 nm,均匀地分散在石墨烯片上.与单金属的Pt/G和商品化的Pt/C催化剂相比,所制合金化的Pt-Co/G催化剂对氧还原反应展现出高的催化活性和可比拟的稳定性,显示了其在燃料电池中的应用潜力.     

氧化石墨烯纳米带/TPU复合材料薄膜制备及性能表征

采用氧化法将碳纳米管纵向切割成氧化石墨烯纳米带,利用溶液成形在涂膜机上制备氧化石墨烯纳米带/TPU复合材料薄膜。FT-IR、拉曼光谱、XRD、FE-SEM、TEM等测试表明,碳纳米管成功地被纵向切割成带状结构的氧化石墨烯纳米带。力学测试表明,当氧化石墨烯纳米带用量为2%(质量分数)时,复合材料薄膜弹性模量与拉伸强度相比TPU薄膜提高了160%与123%。氧气透过率测试表明当氧化石墨烯纳米带用量为2%(质量分数)时,复合材料薄膜氧气透过率降低77%,阻隔性能明显提高。     

纳米粒子包覆杂化改性室内涂料

将正钛酸丁酯、醋酸锌和正硅酸乙酯复合醇溶胶作为前驱体配置出稳定的纳米TiO2/ZnO/SiO2复合体系,在紫外光的照射下添加到成膜物质中充分搅拌,制备纳米复合涂料.测定其黏度、甲醛含量、抗茵性能、TVOC含量等,通过透射电子显微镜观察微观形态,分析纳米粒子在涂料中的分散性和杂化机理;结果表明,杂化后的纳米粒子改变了原来的结晶形态和粒径,在涂层中的分散性得到改善,改性后的纳米复合涂料能够降低室内的TVOC含量,甲醛降解率为70%,抗菌圈半径由原来0.75cm提高到2.3cm,比加入单一纳米粒子具有更优越的性能.     

功能氧化石墨烯纳米带/热塑性聚氨酯复合材料薄膜的制备及阻隔性能

以氧化解压多壁碳纳米管的方法制备了氧化石墨烯纳米带(GONRs),然后用异氟尔酮二异氰酸酯(IPDI)对GONRs化学修饰得到功能氧化石墨烯纳米带。采用溶液成形的方法在涂膜机上制备了功能氧化石墨烯纳米带(IPGONRs)/热塑性聚氨酯(TPU)复合材料薄膜,研究了IP-GONRs对TPU薄膜阻隔性能的影响。扫描电镜和X射线衍射的数据表明,IP-GONRs完全剥离地均匀分散在TPU基体中,并且基本沿着纳米复合材料薄膜表面平行分布。仅添加3.0%(质量分数,下同)的IP-GONRs时,TPU薄膜的氧气透过率便下降67%,因此获得了具有优异阻隔性能的IPGONRs/TPU纳米复合材料薄膜。这种具有优异阻隔性能的复合材料薄膜在食品包装和轻量气体存储容器方面有潜在的应用。     

掺杂对锯齿形(Zigzag)石墨烯纳米带输运性质的影响

基于第一性原理计算,研究了掺杂对锯齿形石墨烯纳米带电子输运性质的影响。研究发现,掺杂原子种类、掺杂位置的不同将对电子输运产生极大的影响。当中间散射区域的中心C原子被B杂质原子代替时,在电子输运谱的费米能级以下会出现一个零透射的波谷,而另一侧则不变;当带中心杂质为N原子时情况正好相反。零透射波谷的出现意味着有带隙产生,即发生了从金属到半导体的转变。当杂质原子从中心位置移到带边缘时,波谷将移到费米能级的另一侧,从而引起从受主到施主特征的转变,这是杂质原子的束缚态与边缘态相互作用的结果。     

氧化石墨烯/壳聚糖生物复合材料的制备及应用研究进展

氧化石墨烯/壳聚糖复合材料是近几年发展的一种新型生物复合材料,具有独特的力学性能、吸附性能、电化学性能以及抗菌性能等。本文综述了近几年来氧化石墨烯/壳聚糖复合材料的研究进展,简单介绍了该复合材料的制备方法,详细阐述了该复合材料在高机械强度材料、废水处理、电化学传感器、生物医学材料等领域的应用研究,最后对氧化石墨烯/壳聚糖复合材料在低成本、大规模制备,复合材料的结构性质以及在新领域的应用等方面进行了展望。     

功能化氧化石墨烯纳米带/EVA复合材料薄膜的制备及表征

采用纵向氧化切割多壁碳纳米管法制得氧化石墨烯纳米带(GONRs),通过硅烷偶联剂KH-570与GONRs反应得到功能化氧化石墨烯纳米带,随后利用溶液成型的方法在涂膜机上制得功能化氧化石墨烯纳米带(K-GONRs)/乙烯-乙酸乙烯共聚物(EVA)复合材料薄膜.用FTIR,XRD,XPS,TEM,FE-SEM,氧气透过仪和电子万能试验机研究了复合材料的结构与性能.研究表明,本实验成功制得薄条状K-GONRs,其层间距约为0.970nm,相比GONRs增加了0.095nm; K-GONRs形状均一、规整并均匀分散于EVA基体中;当K-GONRs质量分数为1％时,K-GONRs/EVA复合材料薄膜的氧气透过率和拉伸强度相比纯EVA薄膜分别降低了54.5％和提高了89.3％,阻隔性能和力学性能得到明显改善.     

电场作用下扶手椅型石墨烯纳米带的第一原理计算

本文采用密度泛函理论,研究了边缘氧化扶手椅型石墨烯纳米带(AGNRs)的电子结构和相对稳定性.结果表明,边缘氧化的AGNRs要比边缘氢化的纳米带稳定.由于氧原子比碳原子具有较大的电负性,边缘氧化AG-NRs表现出金属性能带结构.此外,氧饱和AGNRs比氢饱和AGNRs对电场作用更为敏感,这将有助于在带隙工程中实现其电子结构剪裁.     

氧化石墨烯复合材料的研究现状及进展

氧化石墨烯(Graphene Oxide,GO)以其独特的二维纳米片层结构、超大的比表面积和亲水极性界面,使其在功能复合材料领域有着广泛的应用和发展前景。本文综述了近年来GO复合材料在增强增韧、吸附分离、光催化及生物医药等方面的研究现状及进展,介绍了GO调控高分子材料及水泥基体形成规整有序的微观结构形貌而产生显著的增强增韧效果的机理,分析了GO复合材料在吸附、催化、生物医药等方面作用原理,指出了GO增强增韧复合材料、GO吸附复合材料和GO光催化复合材料的应用前景和发展趋势。     

氧化石墨烯的制备及其负载抗感染药物的研究

石墨烯是由碳原子以sp2杂化排列形成的,具有单原子层结构的新型二维原子晶体。迄今为止,石墨烯的量子物理特性及其在纳米电子元件、透明导体、纳米复合材料等方面的潜在应用已被人们研究,但其在生物医药领域的应用却很少有报道。文章制备出功能化的氧化石墨烯具有良好的水溶性和稳定性,通过研究氧化石墨烯与抗感染药物-哌拉西林钠他唑巴坦钠的作用机制,探索其在生物医药领域的应用。     

氧化石墨烯及其聚合物复合材料制备的研究进展

石墨烯是一种具有单层蜂窝状二维网格结构的新型材料,具有优异的力学、化学性能。氧化石墨烯(GO)作为氧化-还原法制备石墨烯的中间体,具有较高的比表面积以及石墨烯所不具备的丰富官能团。鉴于官能团的存在,GO具有优良的化学修饰性能,以此可制备性能更高的或具备新性能的GO/聚合物复合材料。文中综述了氧化石墨烯的结构、性能及制备方法,主要介绍了制备GO的Hummers法,比较了GO/聚合物复合材料的不同制备方法,列举了复合材料的性能特点,最后对GO复合材料制备方法的发展和GO/聚合物复合材料的应用前景进行了展望。