一种新型石墨烯-粉煤灰基地质聚合物复合材料的制备及光催化应用

二维石墨烯优异的理论电子迁移率,为石墨烯与粉煤灰地质聚合物的复合以及半导体光生电子的传输提供了理论依据。本工作首次报道了石墨烯-粉煤灰基地质聚合物复合光催化材料的制备,并将其应用于光催化染料降解的探索性研究。XRD、FESEM、XPS及FT-IR结果表明:粉煤灰颗粒与碱性激发剂反应,生成Si-O-Si(Al)无定形网络结构的石墨烯-粉煤灰基地质聚合物复合材料,Co~(2+)掺杂的Fe_2O_3以无定形态均匀地分布于石墨烯-粉煤灰基地质聚合物复合材料表面。Co~(2+)-10Fe_2O_3-GAFG复合材料对碱性品蓝染料展现出最高的光催化降解活性,归因于Co~(2+)掺杂提供给Fe_2O_3半导体的施主能级,石墨烯对Fe_2O_3光生电子的快速传输,以及羟基自由基(·OH)对染料分子氧化降解的协同作用。该光催化降解反应符合二级反应动力学。     

溶胶-凝胶法原位制备还原氧化石墨烯/二氧化钛复合材料及光催化性能

采用溶胶-凝胶法和改进的Hummers法制备了还原氧化石墨烯/二氧化钛(RGO/TiO_2)复合光催化剂。对该光催化剂的形貌、结构进行了表征与分析,并以亚甲基蓝(MB)模拟有机废水,研究了该复合材料的光催化性能。结果表明,大量TiO_2粒子负载在RGO片层表面形成膜层,分散均匀;在RGO/TiO_2中,TiO_2为锐钛矿型,RGO仍保留部分含氧官能团;RGO的引入使得RGO/TiO_2吸收带发生红移,能带宽度由3.2 eV降低至3.0 eV;RGO/TiO_2复合光催化剂具有良好的光催化降解性及循环稳定性,在持续光照MB溶液30 min后,最高降解率可达96.9%,5次循环光催化降解后,RGO/TiO_2仍有近90%的降解效率。     

石墨烯的制备及其聚合物导电复合材料

综述了石墨烯的结构特点、重要的制备方法包括机械剥离法、化学气相沉积法、电化学法、氧化还原法,以及其在聚合物导电复合材料领域的研究进展。分析比较了各种制备方法的优缺点,并对石墨烯/聚合物导电复合材料的发展方向进行了展望。     

电化学制备石墨烯/纳米TiO2复合材料及光催化性能

在恒定直流下,采用高纯石墨棒为原料,混合无机酸溶液为电解液,采用一步电化学剥离法制备石墨烯（G）,所制备的G可稳定分散在N,N-二甲基甲酰胺（DMF）溶液中。以钛酸丁脂和G为前驱物,采用溶胶-凝胶法在N₂氛围和高温加热下制备出G/nano TiO₂复合光催化材料;利用XRD、FTIR、紫外-可见分光光度计（UV-Vis）、XPS、SEM和TEM等技术对G和G/nano TiO₂复合材料进行了结构性能及微观形态表征。以3,5-二硝基水杨酸（DNS）为探针物,研究了在缺氧的水体中G/nano TiO₂不同投加量的光催化效率与DNS降解机制。结果表明：采用恒压一步电化学剥离法所制备的G层与层之间剥离程度良好,片层通透性较高,六碳环上生成的含氧活性基团较少,G共轭π键结构保持良好;所制备的G/nano TiO₂复合材料中TiO₂结晶良好,颗粒紧密结合,且被固定在有褶皱的G上;降解实验发现,G/nano TiO₂复合材料具有降解DNS良好性能,且投加量对其光催化活性有直接的影响;在缺氧状态下,DNS主要发生光催化还原反应,使苯环上的硝基还原成氨基,生成5-氨基水杨酸和苯三酚等中间产物,部分发生光催化氧化反应,生成CO₂和H₂O。     

偏高岭土基地质聚合物的制备

以偏高岭土为主要固体原料,掺加少量粉煤灰和矿渣,以硅酸钠水玻璃为碱激发剂,制备了偏高岭土基地质聚合物.研究了粉煤灰含量、水玻璃模数、养护方式和矿渣掺量对样品抗压强度的影响.结果表明,在粉煤灰含量为35%、硅酸钠水玻璃模数为l.2、矿渣含量为10%时样品具有较高的抗压强度,养护温度为常温时,28天强度为72MPa,80℃时可达80MPa;通过XRD和MAS-NMR微观分析表明制备的地质聚合物具有类沸石结构,其微观结构形态为无定形态;-Si-O-Al-的键接方式主要为SiQ4(4Al)、SiQ4(2Al)和SiQ4(4Si).     

石墨烯纳米复合材料合成及其在光催化氧化降解和还原制备氢能中应用的研究进展

石墨烯因独特的二维纳米结构和优良的物理化学性能已经成为近年来纳米材料研究的热点领域之一。作为一类新型的碳基材料,石墨烯纳米复合材料已经广泛地应用于多相光催化的诸多方面。对石墨烯纳米复合材料的制备、光催化还原制氢原理、光催化氧化染料降解原理、光催化活性的主要影响因素、石墨烯纳米复合材料在光催化氧化污染物降解、光催化还原制氢以及CO2还原制甲醇中的应用等领域的最新研究进展进行了较系统的综述,对一些新的光催化反应以及反应机理进行了归纳总结,提出了石墨烯纳米复合材料存在的问题以及未来的发展方向。     

ZnO-石墨烯复合材料的制备及其光催化降解性能研究

采用溶剂热法,制备了一系列不同还原氧化石墨烯(RGO)含量(0,2％,4％,6％和8％(质量分数))的ZnO-石墨烯复合材料.通过XRD、SEM、PL等方法对复合材料样品进行了表征.结果表明,所有掺杂RGO的复合材料样品均没有改变ZnO的结构;纯ZnO样品为圆球状颗粒,晶粒尺寸约为40 nm,掺入RGO后,样品的晶粒尺...     

ZnS/还原氧化石墨烯复合材料的制备及光催化性能

水热法一步合成ZnS/还原氧化石墨烯（ZnS/RGO）复合材料,通过XRD、FTIR、Raman、SEM分析溶剂（乙醇、水）对ZnS/RGO复合材料形貌和结构的影响。结果表明,以乙醇为溶剂制备的ZnS颗粒尺寸小、均匀分散在石墨烯片层上,在形成ZnS纳米颗粒的同时将氧化石墨烯（GO）还原成石墨烯。对亚甲基蓝（MB）的光催化结果显示,ZnS/RGO复合材料具有优异的光催化性能,其光催化速率是纯ZnS颗粒的3.7倍,石墨烯作为优良光生电子的传输通道和收集体能够降低光生电子-空穴对的重新结合率,极大提高了ZnS/RGO复合材料的光催化性能。      

纳米石墨烯复合材料的制备及应用研究进展

石墨烯作为一种由单原子紧密堆积成的二维蜂窝状晶格结构碳材料,具有许多特殊的物理化学性质,使其在各个领域均表现出良好的应用前景。目前石墨烯及纳米石墨烯复合材料的制备和应用已成为材料界研究的重点和热点。在简要介绍石墨烯的结构和性质的基础上,介绍了石墨烯的4种制备方法——机械剥离法、化学气相沉积法、化学剥离法和化学合成法。总结了纳米石墨烯/聚合物复合材料以及纳米无机/石墨烯复合材料的制备及应用,并重点讨论了纳米石墨烯复合材料在生物医药、电子器件、微波吸收、传感器以及电极材料等方面独特的应用优势,展望了纳米石墨烯复合材料的发展前景及研究方向。     

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。     

Q[6]/CdS-Ag2S复合光催化剂的合成及光催化性质

CdS因具有独特的光电化学性能而被广泛用于光催化研究, CdS与窄带隙半导体和有机物复合是重要的光催化研究方向。研究采用化学沉淀法制备了六元瓜环(Q[6])复合和Ag₂S掺杂的硫化镉光催化剂(Q[6]/CdS-Ag₂S), 通过不同手段对复合催化剂进行表征。实验以可见光为光源, 罗丹明B为模拟污染物, 考察了六元瓜环对CdS-Ag₂S光催化性能的影响。结果表明: 经Q[6]复合后的Q[6]/CdS-Ag₂S形貌为菜花状, 颗粒粒径变小。复合催化剂Q[6]/CdS-Ag₂S的催化性能明显优于CdS-Ag₂S, 光催化反应110 min, 15 mg复合催化剂对100 mL 6 mg/L罗丹明B溶液的催化降解效率达到92.4%。     

溶剂热法制备TiO_2-CuO复合颗粒及其光催化性能

采用溶剂热法制备TiO2-CuO复合颗粒,表征了复合颗粒的形貌、结构并研究其模拟太阳光下光催化还原CO2生成甲醇的性能,探讨了TiO2-CuO光催化还原CO2的机理。结果表明:TiO2-CuO复合颗粒为平均粒径约为4.5μm的空心球形颗粒,硫酸铜在复合颗粒的制备过程中具有模板剂和金属源的作用。CuO质量分数为8%的TiO2-CuO复合颗粒具有较高的光催化还原效率,在异丙醇作用下,甲醇产量达127.8μmol/g;CuO复合及异丙醇的添加能够促进电子和空穴的分离,提高光催化还原CO2效率。     

海藻基CDs-Cu-TiO2复合材料的制备及其光催化性能

光催化降解技术能够高效去除废水中的有机污染物, 具有广阔的应用前景。本研究以海藻为碳源, 采用微波水热法制备海藻基碳量子点(CDs), 并进一步合成CDs-Cu-TiO₂复合材料作为可见光催化剂用于污染物降解。结果表明, 复合材料中CDs、Cu²⁺与TiO₂紧密结合在一起, 可见光区吸收明显增强, 荧光发射效率降低。CDs与Cu²⁺的引入产生协同效应, 使复合材料的禁带宽度降低到2.35 eV, 并有效抑制了电子-空穴的复合。以罗丹明B为污染物模型的光催化性能实验显示, 海藻基CDs-Cu-TiO₂复合材料在可见光照射下降解RhB的一级反应速率常数能够达到纯TiO₂纳米颗粒的6.4倍, 150 min降解率接近100%, 是TiO₂纳米颗粒的2倍。     

Synthesis of Composite Nanosheets of Graphene and Boron Nitride and Their Lubrication Application in Oil

Composite nanosheets of graphene and boron nitride have been produced in large quantities for the first time using high‐energy ball milling in ammonia gas as an exfoliation agent. The anti‐wear properties of the composite nanosheets as a lubricant additive are investigated via a four‐ball method. The results show that the composite nanosheets are exfoliated from the commercial graphite and h‐BN powders and combined into graphene/BN composite nanosheets during the ball milling process. The composite nanosheets formed have diameters larger than 200 nm and consist of heterostructures of approximately 10 monolayers of graphene and BN. The composite nanosheets exhibit better wear resistance and friction reduction properties than the homogeneous nanosheets because of the stronger interaction between graphene and BN nanosheets, which can effectively improve the anti‐wear properties of mineral base oil as a lubricant additive.

     

CdS纳米复合粒子的制备和光催化性能研究

为获得颗粒尺寸、形貌等比较规则的纳米CdS颗粒,通过逐层自组装技术和"两步法"相结合的方法在介孔分子筛SBA-15孔道内制备CdS纳米粒子,首先应用带电聚合物聚二烯丙基二甲基氯化铵(PDDA)、聚苯乙烯磺酸钠(PSS)将SBA-15孔道表面功能化,然后引入CdS前驱体Cd(CH3COO)2.2H2O,再将产物在H2S气氛中硫化得到最终产物SBA-15-PDDA-PSS-CdS。采用X射线衍射、N2吸附-脱附等手段进行测试表征,并将所制样品用于降解甲基橙来测试其光催化性能。结果表明:所制得的纳米CdS颗粒较小,分布均匀;纳米CdS在紫外光下对甲基橙具有良好的降解能力。     

石墨烯及其聚合物复合材料在锂离子电池中的应用研究进展

石墨烯的出现为设计和构建新型功能复合材料提供了广阔的空间,文中详细综述了石墨烯及其聚合物复合材料在锂离子电池中的研究进展。石墨烯是一种极有发展潜力的负极材料,储锂性能受到结构特征、含氧官能团和杂质原子等多种因素影响,导致储锂行为和机理较为复杂。将具有储锂活性的聚合物与石墨烯复合作为正极材料,储锂性能受到聚合物氧化还原的可逆性和复合结构等因素影响。聚合物还作为晶格匹配剂和交联剂,有利于提高石墨烯与氧化物复合的结构稳定性。最后指出,聚合物种类和制备方法的选择是以改善储锂性能为原则,有针对性和预见性地设计和制备高性能锂离子电池电极材料。     

复合模板剂自组装制备混晶纳米TiO2介孔材料及其性能研究

采用TiCh为原料,以十六烷基三甲基溴化胺（CTAB）、聚乙二醇（PEG400、PEG6000）及十二烷基苯磺酸钠（SDBS）两两组合为复合模板和结构导向剂,利用常压液相-水热合成两步反应制备了纳米混晶TiO2介孔材料。XRD分析结果表明,产品为金红石-锐钛矿的混晶结构;TEM观察,样品是由均匀球形颗粒组装成的无序介孔材料,一次粒径约为10～15nm;N2吸附-脱附等温曲线形状为Langmuir Ⅳ型,是典型的介孔结构吸附-脱附等温线,最可及孔径约为11nm。光催化性能实验表明,在40W目光灯照射60min后,该系列介孔材料可有效的降解工业废水中的有毒氰根含量和有机染料。研究结果还表明,采用CTAB-SDBS作为复合模板和结构导向剂时制得的介孔材料的孔结构和光催化降解性能较好。     

石墨烯和石墨烯基纳米复合材料的制备及在生物医疗领域的应用

抗菌材料在各个应用领域的广泛使用,有效地保障着公众的身体健康.然而,在抗菌材料合成过程中要使用大量有机溶剂,不仅在很大程度上限制了合成抗菌剂在各个领域的应用,而且残留的有机溶剂也会对环境造成极大危害.因此,新型抗菌剂的开发及复合抗菌剂的合成方法和路线的改进是抗菌材料专家们研究的重点问题之一.首先介绍了新型抗菌材料——石墨烯及石墨烯基复合材料的制备及性能,随后结合石墨烯基复合材料的特性,阐述了其在抗菌、药物控释、生物传感、组织工程材料等方面的应用.