纳米TiO2/还原石墨烯复合修饰电极用于食品中 柠檬黄的检测

为了检测食品中柠檬黄的含量,利用滴涂法和电化学还原法制备纳米TiO_2/还原石墨烯复合修饰玻碳电极(TiO_2-Er GO/GCE)。采用透射电子显微镜和X射线粉末衍射仪对TiO_2和TiO_2-GO两种修饰电极材料进行表征;通过循环伏安法观察了柠檬黄在不同电极上的电化学行为,并对检测条件如p H值、富集电位、富集时间进行了优化。实验结果表明:TiO_2-Er GO/GCE增大了电极的电化学活性面积,提高了柠檬黄的电化学氧化响应;最优的检测条件为p H值为3.7、富集电位为-0.20 V、富集时间为180 s;在最优的检测条件下,采用线性扫描伏安法检测柠檬黄的线性范围为2.0×10-8~2.0×10-5 mol/L,检测限为8.0×10-9 mol/L(信噪比为3)。     

纳米Fe3O4-还原氧化石墨烯复合修饰玻碳电极的制备及电化学检测多巴胺

通过电化学还原法制备纳米Fe₃O₄-还原氧化石墨烯复合修饰玻碳（Fe₃O₄-rGO/GCE）电极,用于多巴胺（DA）的检测。采用SEM、TEM和循环伏安对纳米Fe₃O₄-rGO复合材料进行表征。在pH为7.0的磷酸盐缓冲液（PBS）中,采用循环伏安法研究了DA在纳米Fe₃O₄-rGO/GC上的电化学行为。实验结果表明,较裸GC电极和rGO修饰（rGO/GC）电极,由于纳米Fe₃O₄与rGO的协同作用,纳米Fe₃O₄-rGO/GC显著增大了Fe₃O₄-rGO/GC复合材料电极电化学活性面积和氧化峰电流强度i_pa。DA的浓度在6.0×10^-8~2.0×10^-6 mol/L和2.0×10^-6~8.0×10^-5 mol/L范围内,与氧化峰电流强度i_pa呈良好的线性关系,检出限达4.0×10^-9 mol/L（信噪比S/N=3）。抗坏血酸和尿酸共存物几乎不干扰DA的测定,选择性高。Fe₃O₄-rGO/GC修饰电极用于盐酸DA注射液中的DA含量测定,获得结果较好,回收率为97.1%~103.9%。     

泡沫镍负载石墨烯/钯复合电极催化H2O2电还原研究

采用简单的一步浸渍法制备了还原氧化石墨烯-贵金属Pd复合改性的泡沫镍电极,采用X射线衍射和扫描电镜对复合电极的微观结构和表面形貌进行分析,通过循环伏安法、线性伏安法、计时电流法对H₂O₂还原反应的催化活性及稳定性进行了测试。结果表明,石墨烯包覆在泡沫镍骨架表面,在石墨烯内均匀分散着贵金属Pd纳米颗粒,直径约为100nm。该复合电极对H₂O₂电还原表现出较好的催化性能。在1mol/L NaOH+0.5mol/L H₂O₂混合溶液中,电位为-0.5V时,电流密度可达164mA/cm²,同时表现出较好的稳定性。     

MnFe2O4/还原氧化石墨烯纳米复合材料的光学性能

由于纳米尺度的尖晶石结构金属氧化物独特的晶体结构和能带结构,使其具有广阔的应用前景。采用水热法合成了MnFe₂O₄复合还原氧化石墨烯(MnFe₂O₄/rGO)纳米复合材料,采用XRD、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、能量色散X射线光谱仪(EDX)、FTIR、XPS、拉曼光谱(Raman)、光致发光光谱(PL)和紫外-可见光谱漫反射(UV-vis DRS)对样品的晶体结构、形貌、元素分布、结合能和光学性能进行表征。结果表明,制备的MnFe₂O/rGO复合材料为立方尖晶石结构,形貌呈不规则的椭球形,颗粒大小比较均匀。rGO表面所负载的MnFe₂O₄纳米粒子被石墨烯部分包裹,颗粒尺寸小,分散性好。MnFe₂O₄/rGO复合材料的电子-空穴对的再结合效率降低,其中石墨烯具有较多缺陷,无序程度较高,含氧基团被聚乙烯吡咯烷酮(PVP)部分还原,数量大大减少。MnFe₂O₄/rGO复合材料的带隙小于纯MnFe₂O₄带隙,发生了红移现象。      

Pd-Sn-Co纳米粒子修饰还原氧化石墨烯/CuBi2O4复合材料的制备及电催化性能

采用水热-浸渍还原法将Pd-Sn-Co纳米粒子固载到氧化石墨烯（GO）/CuBi₂O₄载体上,成功获得Pd-Sn-Co@还原氧化石墨烯(rGO)/CuBi₂O₄复合催化剂,并用于碱性介质中乙二醇的电催化氧化。通过比较单金属Pd、双金属Pd-Co、Pd-Sn及三金属Pd-Sn-Co@rGO/CuBi₂O₄四种负载型催化剂的电催化性能发现,三金属Pd-Sn-Co@rGO/CuBi₂O₄展现出最高的电催化活性和抗毒能力,其正向峰电流密度达到186.54 mA·cm?2,是商用Pd/C (29.57 mA·cm?2)的6.3倍。这种优良的电氧化性能归功于载体GO/CuBi₂O₄独特的三维结构为负载金属提供了充足的界面和活性位点及良好分散性的Pd-Sn-Co三金属纳米粒子之间强烈的协同作用,此外,将GO引入到CuBi₂O₄中有利于多金属纳米粒子的负载并吸附更多的含氧物种,提供优良的电子转移并增大与乙二醇分子的接触面积。这种新型复合材料的制备为发展高效Pd基电催化氧化直接醇类燃料电池提供了新途径,具有较好的理论和应用价值。      

纳米TiO2修饰电极及其在有机电合成中的应用

介绍了纳米TiO2 修饰电极的制备方法及间接电催化原理 ,论述了纳米TiO2 修饰电极在有机电合成中的应用及发展前景和目前存在的问题     

MnO2在超级电容器电极材料中的研究进展

超级电容器因其超快速的充放电速度而在众多储能器件中占据不可替代的地位。此外,它还具有循环寿命长、维护简单、安全环保、成本低等诸多优势。以各类碳基材料为代表的超级电容器的比电容通常较低,难以满足社会发展对高能的需求。以各类金属化合物为代表的赝电容器可通过快速的法拉第反应存储更多的能量,因而受到现代社会的青睐。其中,MnO₂是最早被提出来的一类传统赝电容器电极材料,其晶相结构丰富,具有可供电解液离子快速进出的隧道结构,理论比容量高,但其存在电子电导率低、循环稳定性差等问题。作者选择了最具代表性的两类MnO₂材料——α相和δ相MnO₂,介绍了这两种晶相的储能机理和研究现状,重点介绍目前针对其存在的问题而普遍采用的解决方案,并对MnO₂的规模应用提出展望。      

MnO2-CeO2纳米复合材料的制备及其对CO的净化催化性能

采用溶液燃烧法制备层状多孔结构MnO₂-CeO₂纳米复合材料。催化氧化实验表征产物结果表明,相较于纯CeO₂,MnO₂-CeO₂纳米复合材料催化氧化CO性能明显提升：当复合材料(MnO₂)所占百分比为30%时,CO的转化温度最低,有望成为低成本高性能的新型CO催化剂。     

葡聚糖还原石墨烯修饰玻碳电极检测水中痕量重金属镉

首先采用Hummer法制备氧化石墨,然后使用葡聚糖还原制备石墨烯,并修饰玻碳电极结合差分脉冲溶出伏安法建立了水中痕量重金属镉的检测方法。利用紫外分光光度计、红外吸收光谱、原子力显微镜及X射线光电子能谱等对所制备的石墨烯进行了表征分析,研究了其导电性和电化学性质。在pH值=6的醋酸钠-醋酸缓冲溶液中,Cd2+在-0.87V产生灵敏的溶出峰,线性范围为0.5×10-9~1.20×10-7,检出限位0.15×10-9。采用无毒、环保的葡聚糖能够快速制备在水中分散性良好的石墨烯,且具有优异的电化学特性,能够实现痕量重金属镉的快速检测。     

发射状OMS2型MnO2的制备及其超级电容性能

在不同的反应时间下水热法控制制备发射状超级电容器用MnO2电极材料,采用X射线衍射光谱(XRD)、扫描电镜(SEM)表征其结构,采用循环伏安、恒流充放电和交流阻抗研究其电化学电容性能。结果表明,制备的MnO2为隐钾锰矿型,具有发射状结构,随着反应时间的延长,MnO2的晶型从不完善逐渐变得完善,发射状结构逐渐明显、增大,并且MnO2辐射出的每根单枝从较细的纳米刺逐渐生长为四方结构的纳米棒;在5mA/cm2的电流密度下,最高比电容达到了448F/g;随着反应时间的增加,MnO2电极的比容量先增长再降低。     

聚噻吩/纳米MnO2复合材料的制备表征及电化学性能

纳米二氧化锰（MnO₂）作为超级电容材料已被广泛研究。为了改善其充放电性能,采用原位化学氧化聚合法制备聚噻吩/纳米MnO₂ （PTh/MnO₂）复合材料,对纳米MnO₂进行性能改性。通过改变聚噻吩在PTh/MnO₂复合材料中的掺杂量,制备出一系列的复合材料。采用傅里叶转换红外光谱（FIIR）、X射线衍射仪（XRD）、场发射扫描电子显微镜（FE-SEM）和透射电子显微镜（TEM）对PTh/MnO₂复合材料的化学性能、晶体结构以及表面形貌等进行了详细考察。接着采用CT001A型电池测试系统对以PTh/MnO₂复合材料做负极所制得的密封扣式电池进行了充放电性能测试。结果表明,MnO₂和聚噻吩在不同的PTh/MnO₂复合材料中形貌各异。当聚噻吩含量为8wt%~10wt%时,MnO₂在PTh/MnO₂复合材料中分布最为均匀;当聚噻吩含量较高时,MnO₂的形貌受到严重影响,其原来的管状结构接近消失。聚噻吩含量的不同,同样也影响了电池的充放电性能。当聚噻吩的含量为20wt%时,在循环20次后,电池的平衡容量为最高,可达700 mAh/g。这明显高于以纳米MnO₂为负极时的电池容量。由此可见,聚噻吩对纳米MnO₂的充放电性能具有明显的增强作用。该研究为PTh/MnO₂复合材料作为电池负极材料的使用提供了实验基础。     

改性SnO2电极的制备及电催化性能研究

为了研究3种掺Sb、掺Ru和掺Ru、Ce钛基SnO2电极的性能,以热分解法制备了改性钛基SnO2电极.利用扫描电镜和X射线衍射分析方法表征了电极的表面形貌和晶体结构,通过加速寿命实验考察电极的使用寿命,并以邻硝基苯酚为目标有机物,考察了电极的电催化性能.实验结果表明:Ru和Ce的掺杂减小了晶体颗粒的尺寸;Ti/Ru-Ce-SnO2电极的使用寿命远远高于Ti/Sb-SnO2电极;用Ti/Sb-SnO2电极电催化氧化降解ONP时,溶液中的COD去除率是最高的(80.3%),比Ti/Ru-Ce-SnO2电极的去除率(78%)略高;Ti/Sb-SnO2电极对ONP的去除速率是最快的,同时Ti/Ru-Ce-SnO2电极对ONP的去除速率与前者相比相差不大.因此,Ti/Ru-Ce-SnO2具有较高的电催化性能和高的使用寿命,综合分析认为Ti/Ru-Ce-SnO2电极具有更好的应用前景.     

High-performance asymmetric supercapacitors based on reduced graphene oxide/polyaniline composite electrodes with sandwich-like structure

The sandwich-like structure of reduced graphene oxide/polyaniline(RGO/PANI) hybrid electrode was prepared by electrochemical deposition. Both the voltage windows and electrolytes for electrochemical deposition of PANI and RGO were optimized. In the composites, PANI nanofibers were anchored on the surface of the RGO sheets, which avoids the re-stacking of neighboring sheets. The RGO/PANI composite electrode shows a high specific capacitance of 466 F/g at 2 m A/cm~2 than that of previously reported RGO/PANI composites. Asymmetric flexible supercapacitors applying RGO/PANI as positive electrode and carbon fiber cloth as negative electrode can be cycled reversibly in the high-voltage region of 0–1.6 V and displays intriguing performance with a maximum specific capacitance of 35.5 m F cm~(-2). Also, it delivers a high energy density of 45.5 m W h cm~(-2) at power density of 1250 m W cm~(-2). Furthermore, the asymmetric device exhibits an excellent long cycle life with 97.6% initial capacitance retention after 5000 cycles.Such composite electrode has a great potential for applications in flexible electronics, roll-up display,and wearable devices.     

还原氧化石墨烯@Ag2O改性TiO2基复合材料的制备及其可见光催化性能

制备了还原氧化石墨烯（rGO）@Ag₂O共同改性TiO₂基复合材料（rGO@Ag₂O/TiO₂）,并研究了其可见光催化性能。结果表明,三元复合材料rGO@Ag₂O/TiO₂的可见光催化性能远优于一元纳米TiO₂和二元rGO/TiO₂、Ag₂O/TiO₂复合材料,当可见光照射120 min后,溶液中约100%的罗丹明B分子被rGO@Ag₂O/TiO₂降解。rGO@Ag₂O/TiO₂三元复合材料可见光催化效率的提高主要源于窄带隙半导体Ag₂O和高电导率材料rGO的引入,使形成的rGO@Ag₂O/TiO₂三元复合材料具有强的可见光吸收能力和光生电子空穴对分离能力。     

MnO_2/TiO_2复合物电极的制备及超级电容性能

采用水热法在阳极氧化的TiO_2纳米管阵列上修饰MnO_2,制备MnO_2/TiO_2复合物电极,并组装为对称超级电容器。利用FESEM、TEM、XPS和电化学工作站对样品的表面形貌、元素价态和电化学性能进行表征。结果表明:MnO_2以纳米颗粒形态均匀分布在TiO_2纳米管阵列管口和内部,充放电电流密度在1A/g下时,比电容为429.3F/g,经5 000次循环后的电容保持率为82.4%。MnO_2/TiO_2对称超级电容器在电流密度5A/g下充放电比电容为39.9F/g,经5 000次循环后的电容保持率为91.5%;功率密度400 W/kg下,能量密度为18.98 Wh/kg。阳极氧化的TiO_2纳米管阵列既可做MnO_2的载体,基底Ti又可做集流体,减轻了超级电容器的质量,为制备超级电容器提供了一种思路。     

还原氧化石墨烯/MnO_2气凝胶对甲醛的去除

为制备新型高效去除甲醛材料,采用水热法制备了还原氧化石墨烯(RGO)/MnO_2气凝胶,通过SEM、TEM、TGA、XPS和BET对RGO/MnO_2气凝胶的形态结构及性能进行了表征,并研究了RGO/MnO_2气凝胶对甲醛的去除能力。结果表明:在RGO/MnO_2气凝胶的前驱体中,氧化石墨烯(GO)为单层二维纳米材料;MnO_2气凝胶由MnO_2纳米线组成,MnO_2纳米线的直径在40nm左右,长度达5μm以上,且属于隐钾锰矿型结构。RGO/MnO_2气凝胶是一种由片状材料组成的具有三维多孔结构的材料,该片状材料是由均匀分布的RGO纳米片和MnO_2纳米线组成的,RGO将MnO_2纳米线隔开,起到隔板的作用,使MnO_2纳米线在RGO中均匀分布。RGO/MnO_2气凝胶在100℃以下具有良好的热学稳定性。RGO/MnO_2气凝胶对低浓度甲醛具有较好的去除能力,去除率为62.5%,与MnO_2气凝胶相比,相同条件下RGO/MnO_2气凝胶对甲醛的去除率提高了30.0%,证实RGO有助于提高MnO_2对甲醛的去除能力。     

Improved electrochemical performance of amorphous MnO2 modified by a novel supermolecular compound

A novel modification treatment to improve the electrochemical performance of amorphous, nano-sized MnO₂ is proposed in this paper. An “in situ polymerization reaction” method was employed to obtain the MPz(dtn)₄ or PMPzS₈–MnO₂ composition material. TG, IR, XRD and TEM methods were adopted for material characterization. The experimental results reveal that the amorphous nature and small particle size (10–20 nm) of the parent MnO₂ material can be preserved after MPz(dtn)₄ or PMPzS₈ modification treatment. Galvanostatic charge and discharge was carried out to test the electrochemical property of the resulting material. It indicates that all modified products show an improved electrochemical performance comparing with their parent MnO₂ phase as being reflected by the higher capacity and enhanced cycle life. To investigate the mechanism for improved electrochemical performance, ac impedance technique was employed. Preliminary results suggest that the capacity and the cycleability of the composition material are improved in some degree which may be ascribed to the increasing of intercalation/deintercalation from inter-granular modified compounds.     

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。      

Ni (OH)2-碳纳米管-还原氧化石墨烯复合材料的制备及电化学性能

利用简单易行的一步水热法制备了Ni（OH）₂-碳纳米管-还原氧化石墨烯（Ni（OH）₂-CNTs-RGO）三元复合材料,研究了不同水热反应温度对三元复合材料性能的影响。采用XRD、FTIR、Raman、X射线光电子能谱（XPS）、SEM及TEM对Ni（OH）₂-CNTs-RGO复合材料的结构和表面微观形貌进行表征。利用循环伏安（CV）、电化学交流阻抗（EIS）和恒电流充放电测试了复合电极材料的电化学性能。研究结果表明,当反应温度为120℃时,所制备的Ni（OH）₂-CNTs-RGO复合材料具有大的比表面积和三维网状结构,复合材料中六角形的β-Ni（OH）₂纳米片和CNTs均匀分散在RGO片层表面,有效阻止了RGO的团聚。Ni（OH）₂-CNTs-RGO复合电极材料在充电倍率为0.2 C时,放电比容量达到362.8 mAh/g,5 C时放电比容量为286.2 mAh/g,仍大于Ni（OH）₂在0.2 C时的放电比容量,表明CNTs与RGO的协同作用有效提高了电极材料的导电性和活性物质的利用率,最终提升了Ni（OH）₂-CNTs-RGO复合材料的倍率性能。