微波辐照液相法合成石墨烯

以天然鳞片石墨为原料, 采用Hummers法先制备出石墨氧化物, 再采用微波辐照法在N-甲基吡咯烷酮(NMP)溶剂中合成出石墨烯. 微波辐照选择性地加热NMP溶剂, 同时石墨氧化物因其含氧官能团分解成CO、CO₂、H₂O气体而得以剥离和还原. 通过XRD、SEM、EDS、TEM、HRTEM、SAED、XPS和Raman测试手段对所合成的石墨烯进行了表征. 结果表明, 所合成的石墨烯尺寸为几微米, 呈透明绢丝状结构, 每个石墨烯片含有2~5层石墨层; 所合成的石墨烯可以均匀地分散在NMP溶剂中.     

微波法制备具有可见光活性的氮掺杂二氧化钛

采用乙二醇作为溶剂，脲为氮源，用微波法制备了氮掺杂的二氧化钛纳米催化剂。采用傅立叶变换红外（FTIR），波长色散谱（WDS），X射线衍射（XRD），X射线光电子能谱（XPS）等对样品的化学组成以及表面基团进行了表征和分析。在模拟太阳光和可见光的条件下对甲基橙进行光催化降解评价，结果表明该催化剂在没有降低二氧化钛紫外区活性的同时具有较高可见光催化活性。     

氮掺杂石墨烯的制备及应用

氮掺杂石墨烯具有独特的性能,被广泛应用于电子设备、光伏产业和传感器等领域。首先通过对目前氮掺杂石墨烯的主要制备方法进行分析和讨论,探讨了不同维度的氮掺杂石墨烯的结构和性能,并总结了氮掺杂石墨烯的应用范围。而后,基于目前的研究现状指出氮掺杂石墨烯将会面临的挑战及未来的发展趋势。     

微波等离子体化学气相沉积法制备石墨烯的研究进展

微波等离子体化学气相沉积（MPCVD）法具有低温生长、基底材料选择广泛、容易掺杂等优点,是大面积、高速率、高质量石墨烯制备的首选。首先通过比较制备石墨烯的几种主要CVD方法得出MPCVD法的优势,然后阐述了MPCVD法制备石墨烯的研究,最后介绍了MPCVD法制备的石墨烯的应用并对MPCVD法制备石墨烯的发展趋势进行了展望。     

火焰化学气相沉积法制备氮掺杂纳米TiO_2研究

用火焰化学气相沉积法,分别以氨气为氮源、TiCl4为TiO2前驱体,在丙烷-空气湍流火焰中氧化制备氮掺杂纳米TiO2颗粒,以及用TiCl4为TiO2前驱体,在丙烷-空气湍流火焰中氧化制备纳米TiO2颗粒,然后在管式炉中,在氨气的环境下高温煅烧制备氮掺杂纳米TiO2颗粒。利用X射线衍射仪、紫外可见光谱仪、透射电子显微镜、X射线光电子能谱等分析方法对两种方法所制备的样品进行表征。结果表明:在相同的氨气流量下,火焰化学气相沉积法直接制备的氮掺杂纳米TiO2颗粒在波长400～500 nm的可见光的吸收强度大,氮掺杂量多。     

氮掺杂石墨烯的制备及其电催化氧气还原性能

通过改良Hummers法制备氧化石墨(Graphite oxide,GO),采用爆炸辅助还原法将GO还原剥离并原位掺杂得到氮掺杂石墨烯(Nitrogen-doped graphene,N-RGO)。采用TEM、SEM、FI-IR、XPS、XRD及Raman等分析手段对N-RGO的形貌、组成以及结构进行了表征,利用旋转环盘电极技术测试了其电催化氧气还原活性。TEM和SEM结果表明,爆炸条件下GO被很好地剥离开来,得到只有几层厚度的石墨烯;FI-IR及XPS结果表明,GO中大部分含氧官能团被脱除,C/O原子比达到26.2,是目前所得GO还原程度非常高的方法之一,且氮元素成功掺杂进石墨烯晶格中,掺杂氮的原子质量分数约为2.11%;电化学测试结果显示,氧气还原的极限扩散电流由非氮掺杂石墨烯(Reduced graphene oxide,RGO)的0.24mA提高到N-RGO的0.49 mA,尽管爆炸辅助还原得到的RGO对氧气还原也显示出较好的催化活性,但掺杂之后的N-RGO具有更高的催化活性。     

氮氯共掺杂石墨烯量子点的合成及其对汞离子检测

以果糖、乙二胺、盐酸为原料,采用水热法将N、Cl原子掺杂在石墨烯量子点上,制备出氮氯共掺杂石墨烯量子点(N,Cl-GQDs),利用透射电镜、X射线光电子能谱、紫外-可见吸收光谱、荧光光谱等手段对其结构和性能进行了表征。结果表明：合成的N,Cl-GQDs为分散效果良好的球形,与单独氮掺杂及未掺杂的石墨烯量子点相比,双元素掺杂石墨烯量子点具有更好的光学性能。同时利用电化学发光淬灭原理构建了传感器,实现了对汞离子的检测,计算得出检测限为0.03ng/mL。     

高性能氮掺杂石墨烯的可批量制备研究进展

氮掺杂石墨烯通过氮原子掺杂的方式改善了石墨烯的性能,作为一种具有良好的电导率和电化学性能的新型碳纳米材料,其具有巨大的应用潜力.近年来,研究者通过精确控制掺氮量调节氮掺杂石墨烯的性能,并在相关应用领域取得了丰硕的成果.综述了直接合成和后处理生成两大类氮掺杂石墨烯的制备方法,通过分析了不同制备方法的优缺点,探讨了氮掺杂石...     

三嗪对CVD石墨烯n型掺杂的研究

以化学气相沉积(CVD)制备的单层石墨烯为原料, 小分子三嗪为掺杂剂, 采用吸附掺杂的方式, 在低温下对石墨烯实现n型掺杂。利用拉曼光谱(Raman)、X射线光电子能谱分析(XPS)、原子力显微镜(AFM)、紫外分光光度计(UV)和霍尔效应测试仪(Hall)对样品的形貌、结构及电学性能进行表征。结果表明: 该方法简单安全, 能够对石墨烯实现均匀的n型掺杂, 掺杂石墨烯的透光率达到95%。掺杂后石墨烯的特征峰G峰和2D峰向高波数移动。掺杂180 min后, 载流子浓度达到4×10¹²/cm², 接近掺杂前的载流子浓度, 掺杂后的石墨烯在450℃的退火温度下具有可逆能力, 其表面电阻在300℃以下具有较好的稳定性。     

微波辐射合成共缩聚聚酰胺酸和聚酰亚胺

在微波辐射条件下,采用3,3’,4,4’-二苯酮四羧酸二酐(BTDA)、4,4’-二氨基二苯甲烷(MDA)和4,4’-二氨基二苯醚(ODA)为单体,N,N’-二甲基甲酰胺(DMF)为溶剂,低温合成一种共缩聚聚酰亚胺的前驱体聚酰胺酸(PAA),化学亚胺化脱水环化生成BTDA型共缩聚聚酰亚胺。通过红外光谱(FT-IR)、核磁共振(1H-NMR)、特性黏度([η])和热重分析(TG)等对聚合物进行了一系列的结构表征和性能测试。结果表明,微波辐射溶液聚合能够提高PAA的特性粘数及产率,微波的引入大大缩短了反应时间;FT-IR表明,在1779 cm-1和1717 cm-1处观察到聚酰亚胺特征峰;TG表明,PI在氮气中500℃左右开始降解,10%热失重温度(Td10%)为567℃。     

Fe(OH)2微波快速热解制备γ-Fe2O3

用硫酸亚铁为原料加NH3·H2O得到的Fe(OH)2作前驱物,在有CO32-存在下进行微波快速热解可直接得到γ-Fe2O3.与常规的热处理方式相比发现,微波热解产物的分散性较好且粒径减小.而在无CO32-存在时进行微波热解,产物为α-Fe2O3.另外用xRD、TEM等方法对产物进行了表征.     

聚N-异丙基丙烯酰胺水凝胶的微波合成与性能

以水为溶剂,N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)为单体,N,N-亚甲基双丙烯酰胺(Bis)为交联剂,分别通过微波合成法和水浴加热法制备了聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAM)水凝胶,研究了交联剂浓度、反应时间、反应温度等对反应的影响,及PNIPAM水凝胶在不同温度和pH值下的溶胀性变化。研究结果表明,与水浴加热法相比,微波合成法缩短了反应时间,从10h缩减至1h左右;适当延长反应时间和提升反应温度有利于提高单体转化率。微波法合成PNIPAM的最佳条件为:H2O为溶剂,100℃~110℃反应40 min~60 min,交联剂m(Bis)/m(NIPAM)=5/100,单体转化率97%~98%。而且,微波合成法制备的水凝胶具有更显著的温度和pH敏感性能。     

Graphene Oxide Quantum Dots Exfoliated From Carbon Fibers by Microwave Irradiation: Two Photoluminescence Centers and Self‐Assembly Behavior

Graphene oxide quantum dots (GOQDs) attract great attention for their unique properties and promising application potential. The difficulty in the formation of a confined structure, and the numerous and diverse oxygen‐containing functional groups results in a low emission yield to GOQDs. Here, GOQDs with a size of about 5 nm, exfoliated from carbon fibers by microwave irradiation, are detected and analyzed. The exfoliated GOQDs are deeply oxidized and induce large numbers of epoxy groups and ether bonds, but only a small amount of carbonyl groups and hydroxyl groups. The subdomains of sp² clusters, involving epoxy groups and ether bonds, are responsible for the two strong photoluminescence emissions of GOQDs under different excitation wavelengths. Moreover, GOQDs tend to self‐assemble at the edges of their planes to form self‐assembly films (SAFs) with the evaporation of water. SAFs can further assemble into different 3D patterns with unique microstructures such as sponge bulk, sponge ball, microsheet, sisal, and schistose coral, which are what applications such as supercapacitors, cells, catalysts, and electrochemical sensors need. This method for preparation of GOQDs is easy, quick, and environmentally friendly, and this work may open up new research interests about GOQDs.     

Controllable Synthesis of Doped Graphene and Its Applications

Graphene is a wonder material with the ultimate smallest thickness that is readily accessible to various approaches for engineering its excellent properties. Graphene doping is an efficient way to tailor its electric properties and expand its applications. This topic covers wide research fields and has been developing rapidly. This article presents a broad and comprehensive overview of the developments in the preparation and applications of doped graphene including doping methods, doping levels, doping effect and types of heteroatoms. Very recent advances are also presented. In addition, existing problems in terms of achieving greater control over and further developments of doped graphene are also discussed.     

The Ordered Mesoporous Barium Ferrite Compounded with Nitrogen-Doped Reduced Graphene Oxide for Microwave Absorption Materials

Nanocomposites with hierarchical pore structure hold great potentials for applications in the field of microwave-absorbing materials because of their lightweight and high-efficiency absorption properties. Herein, M-type barium ferrite (BaM) with ordered mesoporous structure (M-BaM) is prepared via a sol–gel process enhanced by mixed anionic and cationic surfactants. The surface area of M-BaM is enhanced almost ten times compared with BaM together with 40% reflection loss enhancing. Then M-BaM compounded with nitrogen-doped reduced graphene oxide (MBG) is synthesized via hydrothermal reaction in which the reduction and nitrogen doping of graphene oxide (GO) in situ occur simultaneously. Interestingly, the mesoporous structure is able to provide opportunity for reductant to enter the bulk M-BaM reducing its Fe³⁺ to Fe²⁺ and further forms Fe₃O₄. It requires an optimal balance among the remained mesopores in MBG, formed Fe₃O₄, and CN in nitrogen-doped graphene (N-RGO) for optimizing impedance matching and greatly increasing multiple reflections/interfacial polarization. MBG-2 (GO:M-BaM = 1:10) achieves the minimum reflection loss of −62.6 dB with an effective bandwidth of 4.2 GHz at an ultra-thin thickness of 1.4 mm. In addition, the marriage of mesoporous structure of M-BaM and light mass of graphene reduces the density of MBG.     

镀镍石墨烯的微波吸收性能

用化学还原液相悬浮氧化石墨法制备了石墨烯, 经亲水处理后, 利用化学镀镍法在其表面镀上均匀镍颗粒层. 采用SEM、EDX、振动样品磁强计等对样品的形貌、元素成分与磁性质进行了表征, 并用矢量网络分析仪测试了样品在2~18GHz频带内的复磁导率和复介电常数, 利用计算机模拟出不同厚度材料的微波衰减性能. 结果表明, 材料的微波吸收峰随着样品厚度的增加向低频移动, 材料的电磁损耗机制主要为电损耗, 未镀镍石墨烯的吸波层厚度为1mm时, 在7GHz左右最大衰减值?为?6.5dB, 镀镍石墨烯的吸波层厚度为1.5mm时, 在约12GHz时最大值为-16.5dB, 并且在频带9.5~14.6 GHz的范围内达到-10dB的吸收.     

石墨烯基复合吸波材料的研究进展

石墨烯由于其独特的物理和化学性能,在吸波领域备受瞩目,成为吸波材料研究的一大热点。综述了石墨烯／磁性纳米颗粒复合吸波材料、石墨烯／导电聚合物复合吸波材料及石墨烯／纳米金属或金属氧（硫）化物复合吸波材料在吸波领域的应用研究现状,并展望了石墨烯基复合吸波材料未来的发展方向。