石墨烯/聚乙撑二氧噻吩纳米复合材料的制备及电化学性能研究

以过硫酸铵为氧化剂,三氯化铁作为掺杂剂,采用原位聚合法制备石墨烯/聚乙撑二氧噻吩纳米复合材料.通过扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、红外(IR)光谱对样品的形貌及结构进行表征.结果表明:聚乙撑二氧噻吩纳米颗粒在石墨烯片层上呈均匀分散状态.循环伏安测试法(CV)等电化学测试表明:随着石墨烯质量分数的增加,纳米复合材料电极的电化学性能随之改善,当石墨烯的质量分数为50%时,石墨烯/聚乙撑二氧噻吩纳米复合材料的比电容达到168.8 F/g,显示出较好的电化学活性.     

甲基橙掺杂聚吡咯/氧化石墨烯复合材料

为了得到新型导电聚合物/石墨烯纳米复合材料,采用偶氮染料甲基橙为掺杂剂,过硫酸铵为氧化剂,一步法制备了纳米片状的聚吡咯/氧化石墨烯复合材料,通过傅里叶红外光谱、扫描电子显微镜等测试,对聚吡咯/氧化石墨烯复合材料的结构和形貌进行表征;通过循环伏安法对其进行电化学性能测试.结果表明:由于甲基橙分子中含有的磺酸根阴离子,甲基橙分子掺杂在聚吡咯分子链中,影响了聚吡咯分子的共轭结构;在聚吡咯/氧化石墨烯复合材料中保留了氧化石墨烯的片状结构,表明吡咯单体首先被吸附到氧化石墨表面,进而在氧化石墨烯表面发生聚合.聚吡咯/氧化石墨烯复合材料均匀的片状纳米结构,在循环伏安测试中显现出具有良好的电容特性,将来可以应用到商业电容器领域.     

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。     

石墨烯与四氧化三铁复合材料的制备与性能

为了得到具有良好吸附性能的石墨烯与含铁氧化物的复合材料,在碱性条件下通过亚铁离子与氧化石墨烯的一步反应制备石墨烯与四氧化三铁复合材料. 采用Ｘ射线衍射、扫描电子显微镜和热失重分析对该复合材料的结构与微观形貌进行表征,并研究了石墨烯与四氧化三铁复合材料对罗丹明Ｂ的吸附性能. 实验结果表明,亚铁离子在碱性条件下生成的四氧化三铁纳米颗粒较均匀地分布在石墨烯表面,破坏了石墨烯原有的结晶结构. 与单独的石墨烯或者四氧化三铁相比,复合材料对罗丹明Ｂ有良好的吸附性能. 吸附染料的复合材料可以用磁铁从溶液中移出,有利于复合材料的回收与重复使用. 研究其吸附动力学和吸附等温线发现,该复合材料吸附罗丹明Ｂ符合准二级动力学方程和Ｌａｎｇｍｕｉｒ吸附模型.     

尼龙66/氧化石墨烯纳米复合材料力学性能的分子动力学模拟

氧化石墨烯是一种理想的纳米填料,可以用于提高聚合物复合材料的力学性能。利用分子动力学模拟和ReaxFF反应力场研究了尼龙66/氧化石墨烯纳米复合材料的力学性能。模拟结果表明:氧化石墨烯片在尼龙66基体中具有较好的分散性,加入5片氧化石墨烯片后(质量分数为3%),尼龙复合材料在室温下的密度为1.12g/cm3,玻璃化转变温度为389 K;复合材料的屈服强度和杨氏模量比纯尼龙66分别提高了27%和49%,达到2 512 MPa和9 448 MPa;氧化石墨烯分子和尼龙分子链间能形成分子间氢键,通过氢键分析揭示了尼龙66/氧化石墨烯复合材料力学性能增强的微观机理,当拉伸过程开始后,每片氧化石墨烯和尼龙分子链间的氢键数量保持在3~4个,这些分子间氢键使得氧化石墨烯片和尼龙分子间保持着较强的结合力,尼龙基体所受的拉伸应力能够转移到强度更高的氧化石墨烯片上,从而实现材料力学性能增强的效果。     

无尘纸@还原氧化石墨烯/聚苯胺复合材料的制备及性能

以低成本的无尘纸为基底吸附氧化石墨烯,再通过水热处理得到还原氧化石墨烯,最后将苯胺原位聚合到无尘纸@还原氧化石墨烯上,制备得到无尘纸@还原氧化石墨烯/聚苯胺复合材料。运用循环伏安法、恒电流充放电法、阻抗法等测试该复合材料的电化学性能。结果表明,与无尘纸@还原氧化石墨烯相比,无尘纸@还原氧化石墨烯/聚苯胺复合材料的电化学性能有显著提高,在扫描速率为20 mV/s时,比电容达到280 F/g。基于无尘纸@还原氧化石墨烯/聚苯胺复合材料组装的电容器有良好的柔性,充电后可点亮白色LED灯。因此,具有柔性与电容性能的无尘纸@还原氧化石墨烯/聚苯胺复合材料能用于超级电容器领域。     

MoS2/硼掺杂石墨烯的电化学析氢和储锂性能

为了研发高效低成本的析氢反应(HER)电催化剂和高性能的电化学储锂电极材料,通过一步水热法制备MoS₂/硼掺杂石墨烯（MoS₂/BG）复合材料. 结果表明,少堆积MoS₂纳米片均匀地分散在硼掺杂石墨烯上,并具有较多的无序结构和扩大的层间距. 作为析氢反应电催化剂,MoS₂/BG复合材料表现出较高的电催化活性和较低的Tafel斜率（46.3 mV/dec）;作为电化学储锂电极材料,MoS₂/BG复合材料表现出优异的电化学储锂性能,可逆比容量为1 205 mA·h/g,并具有稳定的循环性能和显著增强的高倍率特性. MoS₂/BG复合材料电化学性能优异是由于硼掺杂改变石墨烯的电子性质和表面特性,以及无序结构较多的弱堆积MoS₂层均匀地分散在硼掺杂石墨烯表面,增加电催化析氢反应的活性位点和电化学储锂能力,降低电极反应的电子转移阻抗,增强电极反应的动力学性能.     

氧化石墨烯包覆磁性纳米粒子复合材料的制备及其对亚甲基蓝的模拟吸附

制备了一种氧化石墨烯包覆磁性纳米粒子复合材料,并运用X射线衍射、扫描/透射电镜、傅里叶红外光谱、振动样品磁强计对该复合材料进行了表征。研究结果表明,该复合材料具有Fe₃O₄核、氧化石墨烯壳的核壳结构,复合材料中皱纹丝状的氧化石墨烯紧密和磁性纳米粒子相连,Fe₃O₄成单晶状。该复合材料的制备首先在球形的Fe₃O₄纳米粒子表面包覆SiO₂涂层,再在涂层表面赋予-NH₂基,最后和氧化石墨烯反应,最终得到具有核壳结构的复合材料。对复合材料的吸附性能进行了初步模拟测试,以亚甲基蓝为吸附质,对溶液pH值、吸附剂量对吸附量的影响以及吸附等温线进行了研究,结果表明该复合材料能够在吸附后在外加磁场下快速分离,是一种优异的吸附剂。     

WO_3/rGO纳米复合材料的制备及其储锂性能研究

采用水热法合成了WO_3/rGO纳米复合材料,并将其用作锂离子电池负极材料。水热处理过程中将氧化石墨烯(GO)还原转变成了还原型氧化石墨烯(rGO),氧化石墨烯经还原后会产生不饱和的、共轭的碳原子,表面缺陷增加从而活性位点增加,使电导率显著增加。结果显示:所制备的WO_3/rGO纳米复合材料中,WO_3均匀地负载到了rGO纳米片上。电化学测试表明:所获得的WO_3/rGO纳米复合材料首次放电比容量达到1 135.7mA·h·g~(-1);200圈以后依然能够保持较高的放电比容量(780mA·h·g~(-1))。     

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。     

氢氧化铜/石墨烯复合材料的制备与表征

为了减弱石墨烯纳米片的聚集并得到高性能的石墨烯基复合材料,先利用微波将氧化石墨烯还原为石墨烯,再与氢氧化铜进行复合得到氢氧化铜/石墨烯复合材料.用X射线衍射和扫描电子显微镜表征了复合材料的结构与微观形貌.结果表明氢氧化铜纳米颗粒均匀地分布在石墨烯表面,有效减弱了石墨烯纳米片的堆积聚集.并对氢氧化铜/石墨烯复合材料进行了染料吸附测试,复合材料对于甲基橙的去除率达到了91.77%.与单独的氢氧化铜相比,复合材料中石墨烯与氢氧化铜之间的相互作用使得复合材料具有高的吸附能力;与单独的石墨烯相比,复合材料中高密度的氢氧化铜使得复合材料容易从废水体系中分离回收,再次利用.这些特征使得氢氧化铜/石墨烯复合材料能被有效用于废水处理领域.     

二茂铁功能化石墨烯复合材料的制备及其电催化多巴胺性质研究

利用氧化石墨烯片边缘的羧基和表面的环氧基团共价修饰的方法制备了二茂铁功能化石墨烯的复合材料,通过FT-IR、TEM等测试方法对复合材料的结构和形貌进行了表征,二茂铁共价修饰石墨烯复合材料呈现出了良好的稳定性。我们进一步利用二茂铁功能化石墨烯修饰电极对多巴胺电化学催化性质进行研究,该修饰电极对多巴胺显示出良好的催化活性,并推测出可能的催化反应机理,当信噪比为3时,检测限达到0.01μM。     

压力诱导流动成型聚苯硫醚的多极有序结构

以硅烷偶联剂KH-570对多层氧化石墨烯进行表面改性处理,对多层氧化石墨烯和聚苯硫醚共混物进行压力诱导流动成型,制备了聚苯硫醚/多层氧化石墨烯二元复合材料。通过形貌观察(SEM)、力学性能测试、动态力学测试(DMA)和差示扫描量热仪(DSC)测试,研究了多层氧化石墨烯质量分数和压力诱导流动加工对复合材料结构与性能的影响。结果表明,共混多层氧化石墨烯的质量分数为0.3%时,复合材料的力学性能最佳;进行压力诱导流动加工后复合材料的力学性能会进一步提高。由此,得出一种快捷、高效的生产高强度和高韧性聚苯硫醚复合材料的方法。     

石墨烯/二氧化锰复合材料的制备及其电化学性能的研究

以氧化石墨烯、硫酸锰和高锰酸钾为原料,通过控制原料的配比、水热反应的时间与温度以及体系的p H值,制备了不同反应条件下的石墨烯/二氧化锰(RGO/MnO_2)复合材料.采用傅里叶红外光谱(FT-IR),X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)以及X射线能谱(EDS)对复合材料的形貌和结构进行了表征.结果发现:复合材料呈现出一种包覆状结构,二氧化锰有效嵌入石墨烯片层之间和包覆在其表面,既阻止了石墨烯片的团聚又能够很好地发挥协同效应;水热反应的时间和温度是影响复合材料形貌和结构的主要因素;通过循环伏安曲线和交流阻抗谱分析复合材料的电化学性能,测试结果表明二氧化锰的加入提高了复合材料的比电容量,在1 mol/L的Na_2SO_4电解液,2 mV/s扫描速率下,材料的最佳比电容量达到380 F/g.     

Pd/石墨烯-碳催化剂对甲醇氧化的电催化性能

以石墨烯纳米片(GNPs)-炭黑纳米级混合材料为载体,利用微波辅助合成法制备了Pd/GNPs-C电催化剂。采用TEM和XPS测试手段对其进行物相及微观结构表征。结果表明,炭黑颗粒附着于石墨烯纳米片表面或填充于石墨烯纳米片缝隙之间,Pd纳米粒子在混合载体上的分散性得到改善,平均粒径约为3.3nm。电化学测试结果表明,Pd/GNPsC催化剂电化学活性面积为38.7m2·g-1,分别为Pd/GNPs、Pd/C的2.87倍和1.68倍;甲醇在Pd/GNPs-C催化剂上的氧化电流密度峰值明显高于Pd/GNPs和Pd/C催化剂的电流密度峰值;甲醇在Pd/GNPs-C催化剂上氧化起始电位为-0.546V,动力学性能得到改进;Pd/GNPs-C催化剂在测试过程中衰减比例为68.8%,稳定性高于Pd/GNPs和Pd/C催化剂。Pd/GNPs-C催化剂对甲醇氧化具有较高的活性和稳定性。     

羟基磷灰石纳米线/还原氧化石墨烯/纳米金复合材料基传感器在抗坏血酸检测中的应用研究

羟基磷灰石纳米线具有比表面积大、吸附性强,生物相容性好的优点,利用石墨烯优异的导电性与羟基磷灰石复合制成纳米复合材料,该复合材料在电化学领域得到了越来越广泛的应用。利用水热法一步制备出羟基磷灰石纳米线/还原氧化石墨烯/纳米金复合材料,并用该复合材料修饰的玻碳电极作为工作电极制造出抗坏血酸氧化酶传感器,该传感器对抗坏血酸的电化学性能结果表明:纳米复合材料修饰的工作电极对抗坏血酸有优异的电化学活性,峰值电流与抗坏血酸浓度呈现良好的线性关系;抗坏血酸氧化酶传感器灵敏度为1.5949×10-2 A/moL,线性检测范围为3.90×10-4~3.60×10-2 mol/L(R2=0.99845),最低检测限为3.39×10-6 mol/L(S/N=3)。实验结果表明该抗坏血酸氧化酶传感器具有灵敏度好,线性检测范围宽,最低检测限小的优点,在对抗坏血酸检测领域具有广泛的应用前景。     

聚乙酰苯胺/氧化石墨烯纳米复合材料制备及其超级电容性能

采用改进的Hummers方法制备氧化石墨,在乙醇溶液中超声分散120 min得到氧化石墨烯悬浮液。采用滴涂法在玻碳电极表面得到氧化石墨烯薄膜,通过电化学技术在氧化石墨烯薄膜上沉积得到聚乙酰苯胺纳米线,成功制备了聚乙酰苯胺/氧化石墨烯纳米复合材料(PAANI/GO)。利用扫描电镜、循环伏安法和恒电流充放电测试技术对合成材料的形貌和充放电性能进行表征和测试。结果表明,直径为80 nm的聚乙酰苯胺纳米线均匀分散在氧化石墨烯表面,制备的复合材料在1 mol/L高氯酸溶液中,当循环伏安扫速为10 m V/s时,可以获得706 F/g的比电容,PAANI的比电容为285 F/g。聚乙酰苯胺/氧化石墨烯纳米复合材料具有优异的充放电稳定性,当恒电流为1A/g时,循环充放电1 000次比电容是初始值的90%。     

秦皮乙素在Pd/石墨烯纳米复合物修饰电极上的电化学行为研究

为了充分利用石墨烯优良的电子传递性能和金属钯良好的催化作用,采用水热合成法成功制备了Pd/石墨烯纳米复合材料,并以此构建了一种对秦皮乙素具有灵敏响应的电化学传感器.该传感器对秦皮乙素具有良好的电催化活性,该传感器可用于秦皮乙素的电化学分析检测.     

Z-CoS2-MoS2/rGO的合成及电化学储锂性能

为了研发比容量高和循环性能稳定的电化学储锂电极材料,用二甲基咪唑钴(ZIF-67)作为Co源前驱体,通过一步水热法制备Z-CoS₂-MoS₂/rGO(还原氧化石墨烯)复合材料,研究微观结构和电化学储锂性能. 结果表明,与采用CoCl₂作为钴源制得的CoS₂-MoS₂/rGO相比,Z-CoS₂-MoS₂/rGO复合材料中CoS₂粒子有着更加细小和较均匀的粒径,很好地分散在MoS₂和rGO表面,形成了相应的异质结构. 作为电化学储锂电极材料,Z-CoS₂-MoS₂/rGO的可逆比容量可以达到1 092 mA·h/g,经900次循环后在500 mA/g电流密度下保持了941 mA·h/g的储锂可逆比容量,显示了稳定的充放电循环性能. Z-CoS₂-MoS₂/rGO优异的电化学储锂性能主要归因于该双金属硫化物复合材料具有较多的电化学储锂电极反应电对以及复合材料中CoS₂纳米颗粒、MoS₂纳米片和rGO之间均匀的复合及所形成的异质结构.     

掺杂不同类型石墨烯对聚苯胺微观结构及电化学性能的影响

以改进的Hummers方法制备了氧化石墨烯(GO)、还原氧化石墨烯(RGO)和十八胺基化的石墨烯(RGOODA),并以此为掺杂剂通过化学氧化法制备了聚苯胺/氧化石墨烯(PANi/GO)、聚苯胺/还原氧化石墨烯(PANi/RGO)和聚苯胺/十八胺基化石墨烯(PANi/RGO-ODA)掺杂材料.利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)等测试手段对功能化石墨烯及聚苯胺掺杂材料的结构和微观形貌进行了表征;运用循环伏安法(CV)、交流阻抗(EIS)和恒流充放电测试方法对其电化学性能进行了测试.结果表明:PANi/RGO和PANi/GO基本保持了石墨烯的片状结构,聚苯胺以颗粒状均匀分散在石墨烯片层表面,并有PANi纳米线形成;然而PANi/RGO-ODA的微观结构致密,片层结构不明显.在电流密度为1 A/g的测试条件下,PANi/RGO、PANi/GO和PANi/RGO-ODA的比电容分别为342、275、119 F/g,在经过1 000次充放电循环后,三者电容保持率分别为87%、72%和53%,表明掺杂不同类型石墨烯对PANi微观结构和电化学性能的影响差别较大,其中PANi/RGO具有良好电容储存能力,可用于电容器.