羧甲基纤维素-石墨烯复合气凝胶的制备及吸附研究EI北大核心CSCD

在氧化石墨的基础上添加适量廉价的羧甲基纤维素,以一步水热反应成功制备羧甲基纤维素/石墨烯复合气凝胶(CMC/GA),并对CMC/GA进行官能团结构、微观形貌等表征分析。以水中亚甲基蓝(MB)为吸附对象,研究CMC/GA对水中MB的吸附能力和吸附机制。结果表明:温度越高,MB溶液的初始浓度越大,对吸附越有利;吸附等温线符合Langmuir模型,吸附体系的活化能为57.951 kJ·mol-1,表明CMC/GA对MB的吸附为单分子层吸附且属于化学吸附。MB的吸附动力学符合准二级动力学模型;内扩散模型表明,CMC/GA对不同浓度MB的吸附过程均分为大孔扩散和微孔扩散两个阶段且大孔扩散速率明显大于微孔扩散。     

石墨烯-羧甲基纤维素复合气凝胶的制备及吸油性能评价EI北大核心CSCD

以氧化石墨(GO)为主要原料,并引入高分子羧甲基纤维素(CMC),采用水热还原结合冰模板的方法,经常压干燥和疏水改性,制备石墨烯-羧甲基纤维素复合气凝胶(HGA/CMC)。通过SEM、FT-IR、XPS、电子万能试验机等手段对该气凝胶进行表征,证明了GO与CMC的有效复合和疏水改性的成功。将HGA/CMC用于油品吸附,结果表明:HGA/CMC可利用其丰富的孔道结构吸附纯油品,对油品的吸附量在70.28~172.78 g·g^(-1),且油品密度越大,单位质量气凝胶可吸附的油品质量越大。此外HGA/CMC能选择性地吸附水上浮油、水底重油并高效分离水中乳化油,且通过机械挤压可实现HGA/CMC的循环再生利用,10次挤压再生后其吸附量仅损失15%,是具有应用潜力的含油污水治理材料。     

三维石墨烯-吡咯气凝胶/环氧树脂复合材料的制备及其性能EI北大核心CSCD

通过三步法及真空辅助浸渍的方法制备了石墨烯-吡咯气凝胶/环氧树脂复合材料,该复合材料质轻并且内部的多孔石墨烯-吡咯气凝胶具有较为均一的三维结构,在与环氧树脂复合之后,这种三维结构也能很好地保留。石墨烯的三维网络为电子传导提供了快速通道,使材料的导电性能显著提高,仅有0.23%(质量分数)填料含量的石墨烯-吡咯气凝胶/环氧树脂复合材料(1G-1%P,1300℃)的电导率可以达到67.1 S/m。石墨烯-吡咯气凝胶/环氧树脂复合材料(1G-1%P,1300℃)的电磁屏蔽性能在8~12 GHz可以达到33 dB,更重要的是石墨烯-吡咯气凝胶骨架还起到了增强环氧树脂基体力学性能的作用,弯曲强度和弯曲模量与环氧树脂基体相比分别提高了60.93%和25.98%(10G-5%P,180℃),石墨烯-吡咯气凝胶的三维结构可以有效地改善材料整体的电磁屏蔽性能以及力学性能。     

各向异性壳聚糖/氧化石墨烯气凝胶的制备及吸附性能研究

通过定向冷冻干燥法制备了具有各向异性孔结构的壳聚糖(CS)/氧化石墨烯(GO)复合气凝胶(M.3CSG),以化学气相沉积工艺对其进行了硅烷化疏水改性,采用扫描电子显微镜、傅里叶红外光谱、力学性能测试、吸附性能测试等手段对材料进行了表征测试。结果表明：M-CSG气凝胶具有各向异性的取向微孔结构,GO的加入提高了M-CSG气凝胶的力学强度。M-CSG气凝胶对多种油和有机溶剂均具有良好的吸附能力,对氯仿的最大吸附量可达62g/g,并在10次循环吸附-解吸后仍保持优异的吸附性能。M-CSG气凝胶作为一种可重复使用的绿色吸附材料在油品回收和环境保护方面具有很大的应用潜力。     

轻质可压缩壳聚糖/石墨烯复合气凝胶的制备与性能

以石墨烯气凝胶(GA)为骨架,向其浇注壳聚糖(CS)醋酸溶液制备出多重网络结构的壳聚糖/石墨烯复合气凝胶(CGA),并探究了气凝胶的微观结构与性能的关系。采用扫描电镜、红外光谱、比表面积分析、热常数分析以及压缩性能测试等方法详细表征了材料的结构和性能。研究发现,杂化气凝胶丰富发达的孔洞结构赋予了材料轻质低密度的特性;多重网络结构的构筑,使材料具有良好的回弹性;CS与GA在界面上交联,使杂化气凝胶的压缩强度由10.02 kPa提高到99.83 kPa,弹性模量由19.75 kPa增加至244.66 kPa。这种有机-无机多重网络结构的设计,提高了GA的可压缩性,解决了GA压缩易破碎的问题。     

轻质石墨烯基电磁屏蔽材料的研究进展EI北大核心CSCD

随着先进电子科学技术的迅速发展,电磁辐射造成的电磁污染、电磁干扰、泄密等问题已经成为电子、航天、航空、信息、通信等领域关注的重要问题,本文基于电磁屏蔽的基本理论与石墨烯的主要制备方法,针对不同的应用场合,综述了石墨烯基块体电磁屏蔽材料、泡沫电磁屏蔽材料、柔性薄层电磁屏蔽材料、高温电磁屏蔽材料4大类轻质电磁屏蔽材料的研究进展。同时,概述了石墨烯基电磁屏蔽材料的主要设计思路和制备方法,讨论了电磁屏蔽材料中的基本科学问题。基于应用发展的需求,分析了未来新型电磁屏蔽材料的发展方向和趋势,为发展设计新一代轻质高性能电磁屏蔽材料及结构提出了新的构想。     

石墨烯/卟啉复合气凝胶的制备与性能研究

石墨烯气凝胶既有石墨烯材料固有的柔性及优异的电学、力学性能,同时又具有高比表面积、低密度、大孔隙率等特点,其独特的三维结构有利于引入其他功能材料,从而赋予复合材料更为优异的性能。原卟啉分子具有高度共轭结构,并且与金属离子配位结合后可发挥催化功能。鉴于此,本工作利用原卟啉分子与石墨烯片层的π-π相互作用,在石墨烯气凝胶上组装一定浓度的原卟啉分子,从而制备了石墨烯/卟啉复合气凝胶材料。该方法工艺简单,容易操作。本工作分析了复合气凝胶材料的微观形貌和成分组成,研究了原卟啉分子的组装对石墨烯气凝胶导电性能的影响,以及石墨烯/卟啉复合气凝胶对硝酸根离子(NO₃^-)的检测作用。研究结果表明所制备的复合材料具有均匀的三维多孔结构,原卟啉分子的引入可以显著降低石墨烯气凝胶的电阻,而三维气凝胶结构可以有效地实现原卟啉与石墨烯的复合并实现对NO₃^-的灵敏检测。     

石墨烯/碳纳米管复合气凝胶制备及其光热蒸发性能评价

石墨烯作为一种二维碳基纳米材料,具有宽光吸收范围、高的比表面积、优异的导热导电性及机械性能,在光热转换应用方面具有良好前景。为进一步增强石墨烯的吸光性能,减少石墨烯片层间的团聚,引入一维的碳纳米管,采用简单的水热还原法制备了石墨烯/碳纳米管复合气凝胶三维光热材料,其比表面积显著增强、表面更加粗糙,且具有开放的微观孔道结构。扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FT-IR)等表征发现,石墨烯与碳纳米管实现了有效复合。以紫外-可见-近红外分光光度计(UV-vis-NIR)对材料进行了光吸收能力评价,结果证明石墨烯/碳纳米管复合气凝胶在200～2 500 nm区间内吸光度可达92%。将复合气凝胶置于人工海水上进行光热蒸发评价,发现对人工海水的蒸发速率可达2.287 kg·m~(-2)·h~(-1),光热转换效率达96.88%,说明该石墨烯/碳纳米管复合气凝胶具有良好的光热转化性能,在海水淡化方面具有广阔的应用前景。     

碳纳米管-石墨烯气凝胶的制备与性能

以混合均匀的碳纳米管(CNTs)-石墨烯(GR)分散液为前驱液,质量分数为3.0%的1788-聚乙烯醇(PVA)溶液为有机物黏结剂,通过冷冻干燥法制备了轻质、平整和易切削的CNTs-GR气凝胶。采用TEM、SEM、压缩试验机和比表面积测试仪等对样品的微观形貌结构和力学性能进行了表征。结果表明,CNTs-GR混合分散液的质量分数为3.0%、CNTs与GR的质量比为5∶3时,得到的气凝胶呈现不同尺寸等级的气孔且分布最均匀;PVA在气凝胶的形成中有效地抵抗样品收缩变形;固体物的质量与样品的密度严格线性负相关,满足y=-0.125x+106.26函数关系式;N2吸附脱附检测显示气凝胶的比表面积为138.77m2/g,介孔在气凝胶中占主导部分,平均孔直径为46.6nm,孔隙率可达97%;且样品的压缩过程出现了三个不同阶段的弹性变形,并能最终恢复到原始尺寸。     

Nafion改性多级孔径石墨烯气凝胶制备与性能研究

通过溶胶-凝胶法制备了孔径小于1 μm的多级孔径新型石墨烯气凝胶。制备过程中, 首先通过Nafion对氧化石墨烯(GO)表面进行化学修饰, 并利用乙二胺还原制备石墨烯水凝胶, 最终通过冷冻干燥形成石墨烯气凝胶。实验发现Nafion可以有效减少制备过程中氧化石墨烯的团聚, 使石墨烯气凝胶形成多级孔径形貌。所得石墨烯气凝胶的孔径可控制在1 μm以内, 远小于传统石墨烯气凝胶材料的孔径(20~100 μm)。这种具有独特结构的石墨烯气凝胶表现出优异的性能, 例如高比表面积, 高孔隙率, 其电化学电容性能相对传统气凝胶提高了约40%。     

光交联羧甲基壳聚糖水凝胶的制备及药物缓释性能研究EI北大核心CSCD

羧甲基壳聚糖是一种壳聚糖衍生物,具有良好的生物相容性和可降解性,在生物医药领域具有广泛的应用。本研究合成一种可光交联的水溶性羧甲基壳聚糖衍生物。通过对羧甲基壳聚糖进行双键修饰,合成甲基丙烯酸缩水甘油酯改性的羧甲基壳聚糖(M-CMCS),并通过核磁共振氢谱(1H-NMR)和傅里叶变换红外光谱(FT-IR)对M-CMCS的结构进行表征。通过光引发M-CMCS交联制备具有不同交联度的M-CMCS水凝胶。通过扫描电子显微镜(SEM)、流变仪和紫外-可见分光光度计(UV-Vis)分别对M-CMCS水凝胶的微观形态、黏弹性能、溶胀性能、酶促降解性能和体外药物释放性能进行了研究。结果表明:随着甲基丙烯酸缩水甘油酯与羧甲基壳聚糖的氨基摩尔比的增加,产物的接枝度逐渐增加。M-CMCS水凝胶具有高度孔隙化且孔隙之间相互连通的结构特点,孔径在1~20μm范围内。随着交联度的增大,M-CMCS水凝胶的溶胀比减小。M-CMCS水凝胶在溶菌酶作用下缓慢降解,随着交联度的增大,降解速率减慢。M-CMCS水凝胶对抗癌药物吉西他滨具有缓释作用,药物释放时间可达4天。光交联M-CMCS水凝胶在药物释放及组织工程领域具有重要的应用前景。     

多巴胺还原氧化石墨烯气凝胶的制备与吸附性能

石油和有机液体的泄漏对水体资源构成严重危害,带来不可挽回的经济损失。因此,高效的吸油及油水分离材料极具应用价值。以天然石墨为原料,通过Hummers法制备了氧化石墨烯(GO)。将定量氧化石墨烯水溶液与多巴胺(DA)溶液进行混合,利用多巴胺在水中的自聚合以及还原性能,在常压、较低温度(95℃)下经水热反应制备了绿色无污染的多巴胺还原氧化石墨烯水凝胶,再经冷冻干燥得到结构完好的三维结构的多巴胺还原氧化石墨烯气凝胶(DGA)。通过Raman、XRD、SEM、接触角对其形貌结构进行了表征。研究了气凝胶对不同油品的吸附性能,其最大吸附量可达66~120 g/g,是一种良好的吸附材料。     

石墨烯气凝胶/环氧树脂复合材料的制备及导电性能

以氧化石墨烯为前驱体,通过溶胶-凝胶法制备了石墨烯气凝胶（GA）,然后通过超声混合的方式将GA与环氧树脂（EP）复合,制备了GA/EP复合材料。利用扫描电镜、N₂吸附测试、X射线光电子能谱和X射线衍射对GA的结构进行了表征,并研究了添加不同质量分数的GA对GA/EP 复合材料的热性能和导电性能的影响。结果表明,GA具有丰富的孔结构,其骨架是由石墨烯无规则堆积在一起形成的三维网格结构。经过高温热还原处理后,GA的比表面积增加到731.84 m²·g^-1,组成其骨架的石墨烯的层间距缩小至0.347 nm,且绝大部分的含氧基团已经被除去。DMA和电导率测试结果表明,随着GA质量分数的增加,GA/EP复合材料的玻璃化转变温度呈现先升高后降低的变化趋势,而其电导率则呈现逐渐增加的趋势,逾渗阈值在0.05%~0.3%之间。     

石墨烯/SiO2复合气凝胶微球的制备及其吸附性能研究

以硅溶胶为原料,通过W/O乳液法结合溶胶-凝胶过程制备SiO_2气凝胶微球。在硅溶胶中掺杂氧化石墨烯(GO),经过洗涤、溶剂替换、表面改性、真空干燥制备出掺杂量不同的氧化石墨烯/SiO_2复合气凝胶微球(GOS-CAMs),最后经高温处理得到石墨烯/SiO_2复合气凝胶微球(GS-CAMs)。经过堆密度、氮气吸附-脱附、扫描电子显微镜及傅里叶变换红外光谱等测试,选择GO掺杂量为0.4%(wt,质量分数,下同)的GS-CAMs,分别与石墨烯、SiO_2气凝胶微球进行对比,研究其在不同温度下对水溶液中不同浓度甲苯的吸附性能,并从吸附热力学、吸附动力学探讨其吸附机理。结果表明:掺杂量为0.4%的GO制备的GS-CAMs的综合性能最好,其松散堆密度为300kg/m~3,比表面积、平均孔径分别为328m~2/g、31.23nm;与纯SiO_2气凝胶微球相比,GS-CAMs的比表面积、孔径明显增加;GS-CAMs对不同温度下不同浓度甲苯水溶液的最大饱和吸附量为211mg/g,约为SiO_2气凝胶微球、石墨烯吸附量的1.2倍、1.6倍。吸附过程符合Langmuir等温吸附模型和准二级动力学模型。     

碳纳米纤维增强聚酰亚胺复合气凝胶的合成与性能EI北大核心CSCD

以4,4′-二氨基二苯醚(ODA)、均苯四甲酸二酐(PMDA)为单体,酸化碳纳米纤维(a-CNF)为增强材料,采用溶胶-凝胶方式成型,运用冷冻干燥技术制备PI复合气凝胶。对复合气凝胶的形貌、隔热、吸波以及压缩性能等进行表征分析。研究结果表明:随着a-CNF含量的增加,PI复合气凝胶的收缩率从45.52%降至35.32%,密度也随之从0.084 g/cm^(3)降至0.069 g/cm^(3),气凝胶孔洞分布呈增大增宽趋势。a-CNF的引入有效抑制了PI复合气凝胶的收缩率,热导率降低;整个体系的导电损耗增加,同时由于气凝胶的多孔结构提供了较好的阻抗匹配,使得PI复合气凝胶的反射损耗(RL)在8.3 GHz达到-9.7 dB。加入质量分数为15%的CNF/PI复合气凝胶压缩强度和压缩模量分别是纯PI气凝胶的近1.5倍和2倍。     

石墨烯量子点/纤维素复合气凝胶材料的制备及其吸附性能研究

目的以石墨烯量子点为填充材料,纤维素为基体,制备石墨烯量子点/纤维素复合气凝胶。方法以原生木浆纤维为原料,氯化锌溶液为溶剂来溶解纤维素,以无水硫酸钠为成孔剂,石墨烯量子点为填充材料,经水洗固化、低温冷冻干燥制备纤维素气凝胶复合材料。利用扫描电镜、X射线衍射、红外光谱、吸附实验等研究气凝胶的微观结构和对甲基蓝的吸附性能。结果制备的气凝胶材料具有三维多孔结构,大孔较多,密度低,纤维素气凝胶的密度为0.113 g/cm^3,吸附率为5.85%;复合气凝胶的密度为0.116 g/cm^3,吸附率为11.22%。结论石墨烯量子点的加入改善了纤维素气凝胶对甲基蓝的吸附效果。     

果胶@壳聚糖复合凝胶微球的制备及释药性能EI北大核心CSCD

文中以天然多糖果胶和壳聚糖为原料,采用乳化交联的方法制备了果胶酸锌微球,再通过自组装壳聚糖层并用柠檬酸钠固化,得到了核壳结构的凝胶微球,将药物奥沙拉嗪封装在凝胶微球中,考察了其药物缓释性能。通过红外光谱、扫描电镜、能谱分析和荧光显微镜对微球形貌和核壳结构进行了表征。通过单因素变量法对凝胶微球的制备进行了优化,并对微球的药物负载性能及在模拟结肠环境中的释药行为进行了研究。结果表明,果胶@壳聚糖载药微球的最高载药量和包封率分别为29.4%和37.3%,果胶@壳聚糖复合载药微球在pH=7.4的模拟结肠液中,前12 h内的释放量仅为35.29%,72 h后奥沙拉嗪的释放量达到了89.90%,而纯果胶载药微球前12 h的释放量就已经高达78.65%,体现了壳聚糖包封层在药物缓释中的重要性。锌离子在果胶@壳聚糖复合微球和果胶微球中的释放趋势与奥沙拉嗪一致,相比于果胶微球,果胶@壳聚糖复合微球具备良好的缓释性能,可用于治疗结肠炎症疾病。     

金属有机骨架/石墨烯复合气凝胶微球的制备

为提高金属有机骨架材料ZIF-8(Zn(Hmim)₂,Hmim=2-甲基咪唑)的性能及扩展其应用范围,以石墨烯气凝胶微球(rGOAM)为载体,将ZIF-8均匀负载于石墨烯片层上,制得ZIF-8/石墨烯复合气凝胶微球(ZIF/rGOAM)。首先通过静电喷雾结合热/微波还原得到2种多孔、疏水的rGOAM,然后采用原位生长的方法,在水溶液中使ZIF-8于石墨烯微球的片层原位生成,得到ZIF/rGOAM。通过表征2种不同还原方式得到的ZIF/rGOAM,结果表明ZIF-8能够均匀紧密地负载到石墨烯气凝胶微球上。而相比于微波还原,热还原的石墨烯气凝胶微球的还原程度更低,具有更多含氧基团,能够固定更高含量的金属离子,因此ZIF-8的负载量更高,得到具有更好性能的复合气凝胶微球。所得ZIF/rGOAM由于气凝胶微球的多孔性,提高了ZIF-8的利用率,在气体吸附、电极材料等方面具有很大的应用潜力。