真空热压制备石墨烯增强钛基复合材料

采用葡萄糖和钛粉真空热压烧结原位合成了钛基体-石墨烯复合材料。复合材料界面结构稳定,界面处产生的石墨烯片层结构清晰,条纹间距约为0.32 nm,与石墨层片理论间距0.337 nm相近。特别值得一提的是：在1 300℃烧结条件下,复合材料屈服强度和延伸率跟相同条件制备的纯钛样品相比都在增加。其原因可能是原位合成的石墨烯和纳米颗粒TiC在钛基体内协调变形,为缓和复合材料的强塑性矛盾提供很好的解决思路。     

定向分布石墨烯纳米片/Al8030复合材料的低温蠕变性能研究

采用粉末改性和半固态挤压工艺制备了石墨烯纳米片/Al8030复合材料, 其中石墨烯纳米片质量分数为0.5%, 研究了石墨烯纳米片对铝基复合材料显微组织和低温蠕变性能的影响。结果表明: 石墨烯纳米片主要分布于晶界处, 并且具有与挤压方向平行的定向分布特征。复合材料样品在服役条件下的稳态蠕变速率与铝合金基体相比下降超过50%。在90 ℃和50~90MPa实验条件下, 基体的蠕变机制以位错攀移机制为主, 而复合材料的蠕变则由位错滑移和位错攀移机制共同影响; 在120~150 ℃和50~90MPa实验条件下, 基体和复合材料的蠕变均由位错攀移机制和第二相增强机制协同控制, 但石墨烯纳米片的添加使得第二相增强机制对蠕变的控制更明显。     

石墨烯含量对铝基复合材料微观组织和力学性能的影响

通过机械混合、低温球磨结合热挤压工艺制备了石墨烯增强铝基复合材料。通过透射电子显微镜(TEM)、能谱分析(EDS)和室温拉伸力学性能测试等手段,对石墨烯纳米片添加量对铝基复合材料微观组织和力学性能的影响进行了研究。研究结果表明,当石墨烯添加量为0.5%(质量分数),石墨烯基体沿着纳米晶铝的晶界均匀分布,石墨烯/铝界面结合良好。当石墨烯含量大于1.0%时,石墨烯在铝基体中分散性变差,容易团聚形成夹杂,使得石墨烯/铝界面结合变差。铝基复合材料的强度随着石墨烯添加量的增大先升高后降低。当石墨烯添加量为1.0%时,复合材料的强度达到最大值(抗拉248 MPa),与未添加石墨烯的纯铝相比,抗拉强度提高了68.7%。石墨烯增强铝基复合材料的塑性随着石墨烯添加量的增大,先保持不变而后急剧下降。当石墨烯添加量为0.5%,复合材料塑性与纯铝塑性相当。当石墨烯添加量为1.0%,延伸率为8.3%,此时材料的强韧性匹配度较好。     

半固态烧结制备石墨烯/7075铝基复合材料与性能研究

通过球磨混粉+半固态烧结法成功制备出质量分数为0.5%的石墨烯/7075铝基复合材料,通过扫描电子显微镜、能谱分析仪和室温拉伸力学性能测试等手段,对石墨烯/7075铝基复合材料的显微组织及力学性能进行了研究。结果表明:复合材料中的石墨烯纳米片均匀的分散在7075铝合金基体中,相比于未添加石墨烯的7075铝合金基体,复合材料的密度有所下降,维式硬度和抗拉强度则分别提高了14%和32%,延伸率无明显变化。     

(GNPs+B)/TC4复合材料组织和硬度研究

采用放电等离子烧结技术(SPS),制备石墨烯纳米片(GNPs)、硼粉(B)增强TC4钛基复合材料(TiMCs).利用扫描电镜、拉曼光谱对混合粉末以及烧结后材料的组织进行了研究.利用维氏硬度仪对复合材料进行硬度测试.结果表明:GNPs和B与基体原位反应生成TiC颗粒(TiCp)和TiB晶须(TiBw)构成的非连续网状结构...     

发动机用石墨烯表面镀Cu增强钛基复合材料的制备及力学性能

通过微波烧结法制备石墨烯(GNPs)表面镀Cu增强钛基(Ti6Al4V)复合材料,探讨石墨烯表面镀Cu后对钛基复合材料显微组织和力学性能的影响。结果表明:石墨烯表面成功镀覆一层较均匀分布的Cu颗粒;石墨烯与基体Ti界面反应严重,容易生成粒径为2~5μm的TiC,石墨烯表面镀Cu后,界面反应产生的TiC含量更多,同时生成了Ti_2Cu相;相比于单纯外加石墨烯,石墨烯表面镀Cu后,提高了复合材料的力学性能,其相对密度、显微硬度、抗压强度分别达到95.48%、468 HV_(0.1)、1 406 MPa;室温磨损机制由基体(Ti6Al4V)的磨粒磨损转变为GNPs-Cu/Ti6Al4V复合材料的黏着磨损。     

热轧石墨烯增强铜铬锆复合材料微观组织与性能

石墨烯/铜铬锆基复合材料具有优良的性能,石墨烯在基体中的分布情况直接影响复合材料的物理性能和力学性能。采用放电等离子烧结（SPS）法和轧制工艺制备了不同石墨烯含量的石墨烯/铜铬锆基复合材料（GNP/CuCrZr基复合材料）,研究了复合材料的显微组织形貌,并对复合材料的致密度、硬度、导电率进行了分析。根据复合材料的力学性能和拉伸断口形貌,分析了复合材料热轧前后的断裂机制。结果表明：SPS后,GNP随机分布在CuCrZr基体中,此时复合材料晶粒较粗大;热轧后复合材料发生再结晶现象,晶粒尺寸减小,GNP沿着轧制方向定向排列并均匀的分布在晶界处。热轧有效改善了GNP/CuCrZr基复合材料的致密度,且随着石墨烯含量的增加,改善效果越明显。轧制态0.25%GNP/CuCrZr基复合材料致密度达到了99.8%。轧制后复合材料的强度和塑性大幅度增加,轧制态0.25%GNP/CuCrZr基复合材料的抗拉强度为272 MPa,延伸率为34%,与烧结态的复合材料相比分别提高了3.0%和143%。烧结后复合材料断裂机制为脆性断裂,而轧制后变为韧性断裂。     

粉末冶金法制备石墨烯/2024Al复合材料的组织及性能研究

本文以石墨烯纳米片和2024Al合金粉末为原材料,利用冷等静压+真空烧结+热挤压的方法制备了不同质量分数的石墨烯/2024Al复合材料,通过对复合材料进行SEM表征、能谱分析以及力学性能测试,研究了不同质量分数石墨烯/2024Al复合材料微观组织和宏观性能。结果表明：经过冷等静压+烧结后的石墨烯/2024Al复合材料中石墨烯呈现随机分布,此时致密度较低。通过热挤压后,能够使石墨烯呈定向排列,且显著提高复合材料的致密度。0.5%和1%挤压态石墨烯/2024Al复合材料的抗拉强度可分别达到290.6 MPa和321.1 MPa,相比基体分别提高了48.8%和64.4%,表明石墨烯的引入以及质量分数的增加能显著提高复合材料的抗拉强度。     

钛对石墨烯增强铜基复合材料耐磨性的影响

通过基体钛合金化的方法,热压烧结制备石墨烯增强铜基复合材料,采用往复式摩擦磨损测试其耐磨性,X射线衍射(XRD)分析物相,光镜、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)分析微观结构和磨损形貌,结果表明:铜/石墨烯界面形成的TiC纳米颗粒有利于增强界面结合力。掺有0.25%Ti的复合材料抗磨性能大幅提升,表现出较低的摩擦系数0.25和较小的体积磨损率10.5×10~(-5) mm~3/(N·m)(仅为纯铜材料的22%);但过量的Ti会导致摩擦性能下降。     

石墨烯含量对石墨烯/Al-15Si-4Cu-Mg复合材料微观组织和力学性能的影响

低温球磨分散结合真空热压烧结工艺制备了石墨烯增强的Al-15Si-4Cu-Mg基复合材料.采用扫描电镜、X射线衍射、能谱分析和透射电镜表征了复合材料微观结构,通过抗拉强度和硬度测试,研究了石墨烯添加量对石墨烯/Al-15Si-4Cu-Mg复合材料微观组织和力学性能的影响.结果表明:当石墨烯质量分数分别为0.4%和0.8%,石墨烯沿基体晶界均匀分布,钉扎晶界,石墨烯与Al-15Si-4Cu-Mg基体界面结合良好,初晶β-Si、Mg₂Si和Al₂Cu相弥散分布于基体中.当石墨烯质量分数上升至1%,石墨烯分散困难,过量石墨烯富集于晶粒边界处,诱发脆性鱼骨状Al₄Cu₂Mg₈Si₇相沿晶界析出.当石墨烯质量分数为0.8%时,石墨烯/Al-15Si-4Cu-Mg复合材料的拉伸强度和硬度分别达到321 MPa和HV 98,相比纯Al-15Si-4Cu-Mg复合材料分别提高了19.3%和46.2%;当石墨烯质量分数为0.4%时,复合材料的屈服强度高达221 MPa,硬度和塑性亦获得明显改善.      

电沉积法制备石墨烯/MnO_2纳米复合电极的电容性能

采用循环伏安法,先在泡沫镍基体上沉积多孔结构的MnO_2纳米片,然后再沉积一层还原石墨烯,得到石墨烯/MnO_2复合材料。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)与X射线光电子能谱仪(XPS)分析该材料的形貌、结构与价态。采用循环伏安、恒流充放电和电化学交流阻抗技术测试材料的比电容、循环稳定性和阻抗。结果表明,MnO_2为纳米片状结构,石墨烯基本覆盖了MnO_2沉积层。MnO_2与石墨烯复合后,等效串联电阻由0.83Ω减小到0.4Ω,电荷转移电阻由9.34Ω下降到6.76Ω。在2 A/g充放电电流密度下,石墨烯/MnO_2复合电极的比电容为501 F/g,比MnO_2增大25%,在充放电循环3 000次后电容保持率为84%。     

化学还原法原位制备石墨烯/纳米银复合粉体及其导电性能

以水合肼为还原剂,PVP为分散剂,在反应温度为60℃,p H为6条件下同时还原氧化石墨烯和硝酸银,原位制备石墨烯/纳米银复合粉体。通过扫描电镜、X射线衍射、红外吸收光谱和拉曼光谱等手段研究溶液中硝酸银的质量浓度对石墨烯/纳米银复合粉体形貌与结构的影响。用石墨烯/纳米银复合粉体替代部分微米银粉制备低温固化导电浆料,对其导电性能进行研究。结果表明:银纳米粒子分布于石墨烯片层之间。当反应溶液中硝酸银的质量浓度为0.75 g/L,氧化石墨烯质量浓度为0.25 g/L时,获得分散性好,粒径均匀的石墨烯/纳米银复合粉体,且负载在石墨烯片层上的银纳米粒子的粒径集中在100 nm左右。用石墨烯/纳米银复合粉体替代4%微米银粉制备导电浆料,浆料的体积电阻率为1.8×10-5Ω·cm,与未添加石墨烯/纳米银复合粉体的导电浆料相比,电阻率降低61.7%。     

石墨烯/半导体复合光催化剂的研究进展

较为系统地介绍了近年来利用石墨烯与半导体复合制备新型复合光催化剂的研究状况,综述了具有纳米结构的钛基、钨基、锌基、铋基等复合光催化剂的研究新进展。提出和分析了石墨烯/半导体复合光催化剂促进光催化机理,认为石墨烯能有效地提高光生电子-空穴对的分离效率,改善催化剂的物理结构和光吸收性能,从而提高光催化活性,最后提出了该领域今后发展和研究的方向。     

纳米二氧化钛/石墨烯复合材料制备及其光催化性能研究

采用水热法制备纳米TiO_2/石墨烯复合材料,并研究了纳米TiO_2/石墨烯复合材料光催化性能的影响因素。通过XRD、UV-Vis、SEM和EDS等手段对样品进行了表征与分析,以亚甲基蓝(MB)为目标降解物,评价了纳米TiO_2/石墨烯复合材料的光催化效果。研究表明复合材料结晶良好,带隙小,在可见光下具有较好的光催化性能。水热时间、水热温度和氧化石墨烯含量对复合材料的光催化性能均产生影响。样品的光催化活性随着水热时间和氧化石墨烯含量的增加而增高;随水热温度的升高先增高后降低然后又增高。在水热时间为10 h,水热温度120℃,石墨烯含量为5%的条件下制备出的纳米TiO2/石墨烯复合材料光催化性能最好,复合材料粉末在5 h内对亚甲基蓝的降解率高达86.99%。     

纳米二硫化钼氧化石墨烯复合材料的制备及催化性能研究

采用鳞片石墨及四硫代钼酸铵为初始反应物,通过热分解方法制备纳米二硫化钼氧化石墨烯（Mo S2/GO）复合材料。采用X射线衍射、扫描电镜和透射电子显微镜对所制备的纳米Mo S2/GO复合材料进行了表征。结果表明：纳米Mo S2颗粒均匀分布在氧化石墨烯片层表面,形成纳米Mo S2/GO复合材料,增大了纳米Mo S2比表面积,同时减轻了纳米Mo S2的团聚。研究了纳米Mo S2/GO复合材料在煤加氢热解中的催化性能,结果表明：与纳米Mo S2颗粒相比,纳米Mo S2/GO具有更高的催化活性。     

高温氢还原法制备纳米硅/石墨烯复合材料的结构与电化学性能

将Hummers法制备的氧化石墨烯(graphene oxide,GO)与纳米硅粉进行超声复合和高温氢还原,制备锂离子电池用纳米硅/石墨烯(Si/G)复合材料。利用扫描电镜、透射电镜、X射线衍射和Raman光谱分析,对Si/G复合材料的形貌与结构进行分析与表征,并测试其电化学性能。结果表明,通过高温氢还原,氧化石墨烯全部还原为石墨烯,无其它杂质相生成。石墨烯包覆在纳米硅颗粒表面,形成层状复合结构;与纯纳米硅粉相比,Si/G复合材料的电化学性能明显提高,在300 m A/g电流密度下,首次放电比容量为2 915.0(m A·h)/g,首次充电比容量为1 080.5(m A·h)/g,20次循环后比容量稳定在969.6(m A·h)/g,库伦效率为99.8%;而纯纳米硅粉的首次放电比容量和首次充电比容量分别为932.7和349.4(m A·h)/g,20次循环后比容量仅为6.4(m A·h)/g。     

热挤压石墨烯/Al基复合材料的组织及性能研究

随着科技的不断发展，为满足军工、航空航天、汽车、电子工业等对铝合金的性能提出的更高的性能、功能及结构等需求，Al基复合材料具有高比强度、高比刚度、低密度、低热膨胀系数、高耐磨性，由于其优异的力学性能及良好的可加工性成为该领域的关键新型材料。实验采用粉末冶金技术制备了石墨烯质量分数为1%的石墨烯/Al基复合材料，通过扫描电镜（SEM），高分辨透射电镜（HRTEM）和拉伸试验机表征了烧结态和挤压态石墨烯/Al基复合材料的微观组织，拉伸性能和断口形貌，系统性研究了热挤压前和热挤压后Al基复合材料中石墨烯纳米片的分布状态，进而探明了热挤压工艺对石墨烯/Al基复合材料组织和性能的影响。结果表明：挤压态石墨烯/Al基复合材料的组织均匀致密，缺陷和孔洞数量明显较烧结态大幅降低。超声分散和热挤压工艺有效抑制了石墨烯与Al基体的有害界面反应。挤压态石墨烯/Al基复合材料的抗拉强度和伸长率为161.34 MPa和23.57%，较烧结态（124.41 MPa, 20.78%）分别提高29.7%和13.5%。断口形貌显示烧结态石墨烯/Al基复合材料的断口韧窝小并且浅，撕裂棱光亮，而挤压态石墨烯/Al基复合材料...     

石墨烯负载铂催化剂的制备及稳定性

以天然石墨粉为原料,制备了氧化石墨（GO）,再以GO和氯铂酸（H₂PtCl₆）为前驱体,乙二醇作为溶剂和还原剂,通过浸渍还原法成功制备出铂和石墨烯的复合催化剂（Pt/GR）.利用X射线衍射仪、场发射扫描电镜和拉曼光谱仪对样品进行了形貌表征,结果表明Pt颗粒均匀分布在石墨烯的表面,相对于单质,负载有Pt的石墨烯表面更加褶皱且石墨烯片层更加分散.对Pt/GR进行电化学测试并与商用Pt黑催化剂进行对比,结果显示Pt/GR催化剂具有更高的电化学活性面积（ESCA）和更好的电催化性能,相对于Pt黑催化剂,Pt/GR具有更好的电化学稳定性.      

层状氮化硼纳米片的制备及表征

基于前驱体合成与氨气氮化两步法，通过对前驱体合成关键参数B源/N源比、分散剂种类、前驱体干燥方式进行调控，实现了大比表面积、少层氮化硼纳米片材料的制备。其优化条件为以硼酸为硼源，尿素为氮源，硼酸与尿素摩尔比为1∶30，甲醇和去离子水作为分散剂，利用真空冷冻干燥方式合成前驱体。将前驱体在氨气气氛下900 ℃保温3 h合成了氮化硼纳米片。利用X射线衍射测试、X射线光电子能谱测试、拉曼光谱测试、热重分析测试等对合成产物进行了物相和结构表征，利用扫描电子显微镜、原子力显微镜、透射电子显微镜、氮气吸脱附曲线等对合成产物进行了形貌及比表面积表征。结果表明:合成的氮化硼为六方氮化硼纳米片（h-BNNSs），纯度高，形貌类石墨烯，层数为2～4层，厚度平均为1 nm，比表面积为871.8 m2·g?1，单次产物质量平均可达240 mg，合成产物平均产率可达96.7%。该方法简单易操作，实现了大比表面积少层氮化硼的制备，有助于氮化硼在各应用领域的研究，如氮化硼/石墨烯复合材料、纳米电子器件、污染物的吸附、储氢等。      

氧化石墨烯二氧化钛复合材料的制备与表征

以氧化石墨烯和工业钛液为原料,采用水热合成方法制备了氧化石墨烯二氧化钛复合材料。复合材料的外观形貌用扫描电镜(SEM)进行分析。材料基团结构用红外光谱(IR)和X射线衍射(XRD)进行分析。光催化性能用紫外可见光谱(UV-vis)仪进行分析。结果发现氧化石墨烯加入使二氧化钛形态由球粒状变化为片层结构基础上带孔洞结构的球状颗粒。XRD分析表明氧化石墨烯加入有利于锐钛型二氧化钛生成。在一定范围内,随氧化石墨烯用量的增加,复合材料的光催化性能提升,表明氧化石墨烯的加入有利于光吸收。