聚乳酸/氧化石墨烯阻隔、阻燃多功能薄膜的制备及其性能研究

本文通过Hummers法制备氧化石墨烯(GO),并通过层层自组装的方法将其与壳聚糖(CS)和聚磷酸铵(APP)组成的阻隔阻燃体系一起应用于聚乳酸(PLA)薄膜表面,制备PLA/GO/CS-APP复合多功能薄膜。通过傅立叶变换红外光谱(FTIR)、3D光学数码显微镜和扫描电子显微镜(SEM)对复合PLA薄膜的表面化学结构及微观形貌进行了表征,并对复合薄膜的阻燃性能,热稳定性和透氧率进行了测试。实验表明,GO,CS和APP可通过静电吸附于PLA表面,同时对PLA薄膜的热稳定性、阻燃性能和阻隔性均有所提高。     

GO/CS的结构、性能及其在水处理中的应用研究进展

随着现代工业的快速发展,因危险化学品泄漏和溢出造成的水污染已引起全球关注.含重金属、合成染料、芳香族有机物的废水将造成严重的环境、健康和安全问题.吸附法是最经济、快速、有效的水处理方法之一.传统吸附材料(如活性炭、高岭土、聚吡咯等)对某种类型的污染物表现出高去除能力,但对其他类型污染物的去除效率较低,且存在吸附量小、物理力学性能差、可回收性差等缺点,使吸附技术面临巨大的难题和挑战.近年来,石墨烯的研究热潮推动了吸附材料的高速发展,石墨烯优越的性能使氧化石墨烯/壳聚糖(GO/CS)成为备受关注的研究热点之一.比表面积大、活性位点多的GO/CS在吸附性能方面展现出了巨大的潜力.与传统吸附材料不同的是,GO/CS物理力学性能和化学稳定性更高,并可通过结构设计(如石墨烯氧化程度的调整、氧化石墨烯和壳聚糖的改性、交联等)来改善其吸附效果.石墨烯氧化程度的增加有助于提升氧化石墨烯与壳聚糖的相容性和其与被吸附物的静电作用、氢键作用,还原程度的增加则有利于提升π-π相互作用;氧化石墨烯、壳聚糖的改性可改变复合材料表面的电荷性质,有利于吸附性能的提升;交联则有利于提升氧化石墨烯与壳聚糖的相容性,并在一定程度上增强与目标分子或离子的相互作用.GO/CS的结构决定其稳定性,还原程度的增加和交联有助于降低GO/CS的溶胀性并提升其物理力学性能.本文简要介绍了GO/CS的制备方法,探讨了结构控制与GO/CS吸附性能的关系,详细介绍了氧化石墨烯氧化程度的调整、氧化石墨烯和壳聚糖的改性、交联对吸附性能的影响,并对GO/CS的溶胀性和物理力学性能进行了分析,展望了其在水处理领域面临的机遇与挑战.     

纳米铁-氧化石墨烯/壳聚糖复合材料的制备及其力学性能

纳米铁和氧化石墨烯(GO)修饰壳聚糖(CS)复合材料对水体中重金属的优越吸附性能,在环保领域具有良好的应用前景.然而,不同含量纳米铁和/或GO修饰CS对复合材料力学性能的影响成果却十分有限.因此,以CS为聚合物基体、GO和FeCl3·6H2O为纳米填充物,采用溶液混合蒸发法制备了不同配比的纳米铁-氧化石墨烯/壳聚糖(F...     

作为药物载体的壳聚糖/氧化石墨烯中空微胶囊的制备

采用层层自组装法,以氧化硅微球为模板制备了壳聚糖(CS)/氧化石墨烯(GO)微球,去核后成功地制备了CS/GO中空微胶囊。研究了组装次数、壳聚糖浓度和交联剂京尼平对微球及中空微胶囊形貌的影响,并以布洛芬为药物模型研究了CS/GO中空微胶囊的载药性能及药物缓释性能。实验结果表明,CS/GO中空微胶囊具有完整的中空结构,粒径在760nm左右。增加包裹层数和提高包裹溶液中的壳聚糖浓度都可以增加囊壁的厚度。经交联处理后,CS/GO微胶囊的囊壁更加致密和完整,其对布洛芬的载药率从19%提高至72%,释药时间从10h延长至60h。     

氨基化氧化石墨烯在水性防腐防火一体化涂料中的应用EI北大核心CSCD

用Hummers法制备氧化石墨烯(GO),并用乙二胺对氧化石墨烯(GO)进行氨基化得到氨基化氧化石墨烯(NGO),将季戊四醇磷酸酯(PEPA)、三聚磷酸铝(ATP)与NGO三者复配并添加到水性环氧树脂中,制备出水性环氧防腐防火一体化涂料。使用IR、XRD、SEM等手段对GO和NGO的结构和形貌进行了表征。结果表明,已经制备出GO并成功地对其表面实现了氨基化改性。电化学测试、盐雾试验、耐火极限测试、残炭形貌分析和热失重分析的结果表明,颜基比P/B=0.2的复合涂层具有最佳的防腐性能和防火性能。     

不同氧化程度氧化石墨烯/聚乙烯醇气凝胶对亚甲基蓝的吸附

氧化石墨烯(GO)对水中染料有着优异的吸附性能,但其氧化程度对复合材料吸附性能和机制的影响还未被充分研究。采用Hummer法,制备3种不同氧化程度的氧化石墨烯,与聚乙烯醇(PVA)复合得到三种GO/PVA气凝胶。利用红外光谱(FTIR)、元素分析(EA)和热重分析(TG)分析了3种GO的氧化程度;以亚甲基蓝(MB)为模拟污染物,通过静态吸附实验考察了GO氧化程度对GO/PVA气凝胶在不同溶液pH、吸附时间、初始浓度下对MB吸附性能的影响。通过吸附动力学模型、吸附等温线模型和吸附热力学模型探究了GO氧化程度对GO/PVA气凝胶吸附机制的影响。研究结果表明:GO/PVA气凝胶对MB的吸附行为受pH影响较小;提高GO的氧化程度可以明显提升GO/PVA气凝胶的吸附容量和吸附速度,GO氧化程度的提高增加了气凝胶上的吸附位点,有利于吸附。此外,GO氧化程度对GO/PVA气凝胶的吸附机制无明显影响。      

功能化氧化石墨烯/聚氨酯-环氧树脂复合材料的制备及其性能

利用氧化石墨烯(GO)表面的羟基分别与硅烷偶联剂KH550、KH560反应,制备功能化氧化石墨烯(KH550-GO、KH560-GO),分析了GO功能化前后的微观结构变化;通过溶液插层法将GO加入到聚氨酯-环氧树脂(PU-EP)基体树脂中制备GO/PU-EP复合材料,并对其拉伸性能及热性能进行测试。研究结果表明,KH550、KH560成功对GO进行了功能化,并且与PU-EP复合材料相比,GO/PU-EP复合材料的拉伸性能和热性能均有明显的提高。其中,KH550-GO的加入对基体树脂力学性能和热性能的改善尤为明显。添加0.1wt%的KH550-GO,基体树脂拉伸强度和拉伸模量分别提高了39.0%和94.4%,同时初始热分解温度提高了12℃。     

氧化石墨烯/天然橡胶-丁腈橡胶复合材料的制备与性能

为研究氧化石墨烯（GO）对共混橡胶的补强改性作用,首先,通过改进的Hummers方法制备了GO,并通过乳液共混法制备了GO/天然橡胶（NR）-丁腈橡胶（NBR）复合材料;然后,采用SEM、FTIR、XRD、溶胀测试和力学性能测试表征了GO、NR-NBR硫化胶和GO/NR-NBR复合材料的微观形态、结构和力学性能。结果表明:所得GO含有大量的含氧官能团,氧化效果较好;橡胶基体中GO分散均匀,且GO/NR-NBR复合材料的拉伸断面粗糙程度显著增加;GO的填充可以提高复合材料的表观交联密度;GO/NR-NBR复合材料的力学性能随着GO含量的增加而改善,当GO含量为3.0wt%时,GO/NR-NBR复合材料的拉伸强度、100%定伸应力和邵氏A硬度分别提高了53.3%、67.3%和10.5%,断裂伸长率降低了9.6%。      

氧化石墨烯/丁腈橡胶-聚氯乙烯复合材料的隔声性能

为了制备一种轻质隔声复合材料,以氧化石墨烯(GO)为隔声填料,通过熔融共混法制备了GO/丁腈橡胶-聚氯乙烯(GO/NBR-PVC)复合材料。采用SEM、XRD、DMA和万能材料试验机等对GO/NBR-PVC的结构形态、弹性模量和力学性能等进行测试;利用四通道阻抗管系统对隔声性能进行测试。结果表明,GO在NBRPVC基体中分散均匀;GO/NBR-PVC的拉伸强度、弹性模量和阻尼性能明显增大。隔声测试结果表明:GO的添加可以提高GO/NBR-PVC的隔声性能,尤其在低频段。当GO的质量分数分别为0.1%、0.2%、0.3%、0.4%时,复合材料面密度几乎不变,隔声指数分别提高了0.8dB、1.1dB、1.5dB、1.2dB;而添加质量分数为30%的重质金属(HM)时,HM/NBR-PVC面密度明显提高,而隔声指数只提高了0.6dB。     

水性聚氨酯丙烯酸酯/氧化石墨烯防腐涂层的制备与性能

为进一步改善水性聚氨酯丙烯酸酯涂层的防腐性能,采用原位聚合法制备了系列水性聚氨酯丙烯酸酯/氧化石墨烯(WPUA/GO)复合乳液。利用X射线衍射、拉曼光谱、红外光谱表征了自制GO的结构与形貌;运用透射电镜、扫描电子显微镜分析了复合乳液的微观形貌;并通过耐盐雾试验及电化学工作站测试了涂层的防腐性能。结果表明,通过改进的Hummers法制备出氧化程度高、分散性较好的GO;WPUA/GO乳液粒径随着GO含量的增加呈现先增大后减小的趋势;当GO的质量分数为0.5%时,涂层的热稳定性提高了140℃,耐盐雾时间比纯WPUA延长了10 d,腐蚀电流密度减小了1个数量级。     

湿法纺丝制备聚丙烯腈/氧化石墨烯复合纤维及其抗紫外性能研究

将氧化石墨烯(GO)添加到溶剂N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)中制备不同GO含量的纺丝液,利用湿法纺丝技术制备聚丙烯腈/氧化石墨烯(PAN/GO)复合纤维,得到的复合纤维进行致密化及热定型处理;再进行力学性能、抗紫外性能测试。结果表明:制备的PAN/GO复合纤维平均拉伸断裂强度在2.0cN/dtex以上,能够满足织造要求。和纯PAN纤维织物相比,PAN/GO复合纤维织物抗紫外性能测试结果显示,其紫外线防护因子值(UPF值)在89~108范围内,属于50+级别,表明复合织物对紫外线具有优异的屏蔽效果。     

盐酸阿霉素在纳米载体氧化石墨烯上的可控负载与释放

采用改性Hummers法制备了氧化石墨烯,并探索了其在生物医学方面作为纳米药物载体的应用。通过超声、振荡等方法制备了氧化石墨烯-盐酸阿霉素(GO-DXR),采用高分辨透射电镜(HRTEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、紫外-可见分光光谱(UV-Vis)等测试方法对GO负载DXR前后的形貌和结构进行了研究。DXR在GO上的负载量高达4.6mg/mg,DXR的释放量可通过pH值控制,说明GO与DXR之间依靠氢键作用结合。     

4,4′-二氨基二苯甲烷改性氧化石墨烯/环氧树脂复合材料的制备及性能研究

采用4,4′-二氨基二苯甲烷(DDM)处理氧化石墨烯(GO),将处理后的氧化石墨烯(GO-DDM)与环氧树脂(EP)充分混合制备了改性氧化石墨烯/环氧树脂复合材料(GO-DDM/EP)。通过红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)和透射电子显微镜(TEM)等分析方法对GO-DDM进行表征,采用电子万能试验机和悬臂梁冲击试验机对制得的复合材料进行力学性能测试。结果表明:DDM成功地接枝在GO的表面,极大提高了GO在有机溶剂中的分散性,且GO不再分散在水中。当复合材料中的GO-DDM含量为0.9%时,其拉伸强度提升了64.9%,冲击强度提升了17.0%。     

氧化石墨烯增强的骨仿生静电纺左旋聚乳酸纳米纤维支架的制备及表征

利用静电纺丝技术制备了左旋聚乳酸/氧化石墨烯(PLLA/GO)复合纳米纤维毡。通过扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、孔隙率测试、傅里叶红外光谱分析(FTIR)以及拉伸测试分别对PLLA/GO纳米纤维的形貌结构、孔隙率及力学性能进行了研究。将小鼠骨髓间充质干细胞(MSCs)种植在TSF/PLLA纳米纤维上,通过荧光显微镜分析和碱性磷酸酶(ALP)测试、SEM观察细胞在材料表面的生长以及矿物沉积情况评价复合纳米纤维的生物学性能。结果表明,与纯的PLLA静电纺纳米纤维支架相比,PLLA/GO复合纳米纤维支架的纤维直径显著减小,孔隙率增大,力学性能明显得到改善,拉伸强度和杨氏模量均高于纯PLLA纳米纤维支架将近3倍,而且能够更好地促进MSCs的粘附、增殖和分化。     

高强度/pH敏感性氧化石墨烯纳米复合双网络水凝胶的制备

通过自由基溶液聚合法,在氧化石墨烯(GO)水溶液中合成聚N,N-二甲基丙烯酰胺/氧化石墨烯(PDMA/GO)纳米复合第一网络水凝胶,之后以N,N-亚甲基双丙烯酰胺(BIS)为交联剂引入化学交联聚丙烯酸(PAA)作为第二网络制备高强度的GO纳米复合双网络水凝胶。通过热重分析、力学性能测试、pH敏感性研究了第二单体AA和GO浓度对GO纳米复合双网络水凝胶性能的影响。结果发现,热稳定性、力学性能随GO含量的增加而增加,随AA含量的增加先增加后减小。当pH4.25时,GO纳米复合双网络水凝胶具有pH敏感性。     

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。     

氧化石墨烯/聚乙烯醇复合膜的性能研究

通过化学氧化法制备了氧化石墨烯(GO),采用溶液共混法和流延成膜法制备了氧化石墨烯/聚乙烯醇(GO/PVA)复合膜。采用红外光谱、X射线衍射、水蒸汽透过仪和高阻计研究了复合膜的结构、水蒸汽透过性和电性能,并对复合膜的溶解性进行了研究。结果表明:当GO在PVA中的固含量达到4%(质量分数)时,GO/PVA复合膜的结晶度最高,水蒸汽透过率达到最低值,耐溶解性最好。     

石墨烯/聚苯胺/四氧化三锰纳米复合材料的制备

成功制备了石墨烯/聚苯胺/四氧化三锰(RGO/PANI/Mn_3O_4)纳米复合材料。首先,以过硫酸铵(APS)为氧化剂,在氧化石墨烯(GO)片层上氧化聚合苯胺单体,制备氧化石墨烯/聚苯胺(GO/PANI),再通过水热法将GO还原并热解Mn(Ac)_2·4H_2O从而制得RGO/PANI/Mn_3O_4复合材料。形貌和结构表征结果表明Mn_3O_4纳米颗粒均匀生长在以PANI为导电连接层的RGO片层上。     

聚乳酸/氧化石墨烯纳米复合材料的结构与性能

以鳞片石墨为原料通过改良的Hummers方法制备氧化石墨烯(GO)。以GO为助剂,采用熔融共混法制备了聚乳酸(PLA)/GO纳米复合材料。通过X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜对PLA/GO纳米复合材料的结构进行了表征,并对其力学性能和结晶度进行了测试。微观结构分析表明,GO呈现剥离状,并均匀分散在PLA基质中;力学性能研究表明,1%GO的加入有助于改善PLA复合材料的断裂伸长率;断面扫描电镜分析表明PLA复合材料断面发生明显改变,呈现出韧性断裂特征;差示扫描量热结果显示GO可以消除PLA基质冷结晶,有助于提高PLA复合材料结晶度,与X射线衍射分析相吻合。     

提拉法制备自清洁型Ag/AgCl/GO表面增强拉曼基底

采用化学还原法制备Ag溶胶,采用水热法制备AgCl溶胶,利用提拉法在石英基片上通过交替提拉氧化石墨烯(GO)、Ag溶胶、AgCl溶胶,制备出了Ag/AgCl/GO复合薄膜并可用作表面增强拉曼基底。采用SEM,XRD,UVVis以及激光拉曼光谱测试仪对复合薄膜的成分、结构及性能进行表征。结果表明,通过提拉法成功地制备出了Ag/AgCl/GO复合薄膜,Ag/AgCl/GO复合薄膜具有较强的表面增强拉曼散射(SERS)性能和可见光光催化性能;AgCl的引入使得Ag/AgCl/GO复合薄膜具有自清洁性能,自清洁性能使得基底可以重复利用。