石墨烯与四氧化三铁复合材料的制备与性能

为了得到具有良好吸附性能的石墨烯与含铁氧化物的复合材料,在碱性条件下通过亚铁离子与氧化石墨烯的一步反应制备石墨烯与四氧化三铁复合材料. 采用Ｘ射线衍射、扫描电子显微镜和热失重分析对该复合材料的结构与微观形貌进行表征,并研究了石墨烯与四氧化三铁复合材料对罗丹明Ｂ的吸附性能. 实验结果表明,亚铁离子在碱性条件下生成的四氧化三铁纳米颗粒较均匀地分布在石墨烯表面,破坏了石墨烯原有的结晶结构. 与单独的石墨烯或者四氧化三铁相比,复合材料对罗丹明Ｂ有良好的吸附性能. 吸附染料的复合材料可以用磁铁从溶液中移出,有利于复合材料的回收与重复使用. 研究其吸附动力学和吸附等温线发现,该复合材料吸附罗丹明Ｂ符合准二级动力学方程和Ｌａｎｇｍｕｉｒ吸附模型.     

石墨烯/SnO_2/聚苯胺纳米复合材料的制备与表征

石墨烯具有独特的纳米结构和一系列极具吸引力的特性,成为新型纳米复合材料的理想载体,如纳米复合材料分散的基体.提出了一种以石墨,苯胺,四氯化锡为原料制备石墨烯/二氧化锡/聚苯胺的新方法.通过X-射线衍射,红外光谱,透射电子显微镜,扫描电子显微镜以及紫外-可见光谱对合成的材料进行表征.结果表明：二氧化锡纳米粒子原位吸附在石墨烯的表面,有效地避免了石墨烯片的堆叠,聚苯胺加入后可大大提高二氧化锡的电化学性质.     

氧化石墨烯包覆磁性纳米粒子复合材料的制备及其对亚甲基蓝的模拟吸附

制备了一种氧化石墨烯包覆磁性纳米粒子复合材料,并运用X射线衍射、扫描/透射电镜、傅里叶红外光谱、振动样品磁强计对该复合材料进行了表征。研究结果表明,该复合材料具有Fe₃O₄核、氧化石墨烯壳的核壳结构,复合材料中皱纹丝状的氧化石墨烯紧密和磁性纳米粒子相连,Fe₃O₄成单晶状。该复合材料的制备首先在球形的Fe₃O₄纳米粒子表面包覆SiO₂涂层,再在涂层表面赋予-NH₂基,最后和氧化石墨烯反应,最终得到具有核壳结构的复合材料。对复合材料的吸附性能进行了初步模拟测试,以亚甲基蓝为吸附质,对溶液pH值、吸附剂量对吸附量的影响以及吸附等温线进行了研究,结果表明该复合材料能够在吸附后在外加磁场下快速分离,是一种优异的吸附剂。     

甲基橙掺杂聚吡咯/氧化石墨烯复合材料

为了得到新型导电聚合物/石墨烯纳米复合材料,采用偶氮染料甲基橙为掺杂剂,过硫酸铵为氧化剂,一步法制备了纳米片状的聚吡咯/氧化石墨烯复合材料,通过傅里叶红外光谱、扫描电子显微镜等测试,对聚吡咯/氧化石墨烯复合材料的结构和形貌进行表征;通过循环伏安法对其进行电化学性能测试.结果表明:由于甲基橙分子中含有的磺酸根阴离子,甲基橙分子掺杂在聚吡咯分子链中,影响了聚吡咯分子的共轭结构;在聚吡咯/氧化石墨烯复合材料中保留了氧化石墨烯的片状结构,表明吡咯单体首先被吸附到氧化石墨表面,进而在氧化石墨烯表面发生聚合.聚吡咯/氧化石墨烯复合材料均匀的片状纳米结构,在循环伏安测试中显现出具有良好的电容特性,将来可以应用到商业电容器领域.     

氮掺杂石墨烯/氧化亚铜复合凝胶的制备与性能

为了拓展石墨烯凝胶材料在污水处理领域的应用,以氧化石墨烯与氢氧化铜为前驱物,氨水为氮源,葡萄糖为还原剂,利用一步水热法制备了氮掺杂石墨烯/氧化亚铜（NG/Cu2O）复合凝胶材料。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜表征产物的微观形貌与结构,通过紫外-可见分光光度计测试NG/Cu2O复合材料在不同的光照环境下对罗丹明B（RhB）染料所表现出的吸附降解性能。实验结果表明,与NG凝胶相比,NG/Cu2O复合凝胶材料表现出更好的吸附与催化降解能力,且在紫外光的光照环境下对RhB染料的吸附降解性能最佳。     

尼龙66/氧化石墨烯纳米复合材料力学性能的分子动力学模拟

氧化石墨烯是一种理想的纳米填料,可以用于提高聚合物复合材料的力学性能。利用分子动力学模拟和ReaxFF反应力场研究了尼龙66/氧化石墨烯纳米复合材料的力学性能。模拟结果表明:氧化石墨烯片在尼龙66基体中具有较好的分散性,加入5片氧化石墨烯片后(质量分数为3%),尼龙复合材料在室温下的密度为1.12g/cm3,玻璃化转变温度为389 K;复合材料的屈服强度和杨氏模量比纯尼龙66分别提高了27%和49%,达到2 512 MPa和9 448 MPa;氧化石墨烯分子和尼龙分子链间能形成分子间氢键,通过氢键分析揭示了尼龙66/氧化石墨烯复合材料力学性能增强的微观机理,当拉伸过程开始后,每片氧化石墨烯和尼龙分子链间的氢键数量保持在3~4个,这些分子间氢键使得氧化石墨烯片和尼龙分子间保持着较强的结合力,尼龙基体所受的拉伸应力能够转移到强度更高的氧化石墨烯片上,从而实现材料力学性能增强的效果。     

二硫化钼纳米片层的制备及其填充的聚乙烯醇复合材料性能

利用萘钠插层法剥离制备二硫化钼纳米片层,原子力显微镜(AFM)和透射电子显微镜(TEM)等测试结果表明,其厚度可达几个纳米。同时,利用溶液共混涂膜法制备得到MoS_2/PVA(聚乙烯醇)纳米复合材料,并进行了TEM测试,结果显示:MoS_2片层很好地分散在PVA基体中。测试结果表明,MoS_2/PVA纳米复合材料的热稳定性和玻璃化转变温度都得到提高。加入质量分数1.0%MoS_2纳米片层的PVA复合材料的拉伸强度提高了85%,杨氏模量提高了49%。与纯PVA相比,MoS_2/PVA纳米复合材料的热性能和机械性能也有明显的提高,原因主要是MoS_2纳米片层在PVA基体中分散较好,并且PVA和MoS_2之间存在较强的相互作用力。     

石墨烯/碳黑复合材料的制备及其超电容性能

采用水热法将氧化石墨烯和氧化碳黑均匀分散体系还原,制得石墨烯/碳黑复合材料。用X射线衍射、场发射扫描电镜、循环伏安法、恒流充放电和电化学阻抗谱等技术,对该复合材料的结构及其电化学性能进行表征。结果表明:纳米碳黑颗粒成功插入到石墨烯片层之间,且有效抑制了石墨烯的团聚,增大了石墨烯片层间距,形成具有开放纳米通道的三维结构;该复合材料的比电容和倍率性能明显优于单一的石墨烯。     

石墨烯/橡胶纳米复合材料的研究进展

石墨烯是一种有着优异性能的二维纳米填料,将石墨烯与聚合物复合是发挥其性能的重要途径,石墨烯/橡胶纳米复合材料对橡胶的力学机械性能、电学性能、导热性能和气体阻隔性能等都有很大提升,得到了广泛关注。首先介绍了石墨烯的制备及功能化,然后对石墨烯/橡胶纳米复合材料的制备方法进行了详细的归纳,总结了石墨烯的加入对石墨烯/橡胶纳米复合材料性能的影响,对该类材料所面临的问题及发展趋势进行了分析和展望。     

锂-氧电池用石墨烯/层状双金属氢氧化物纳米复合材料的制备及性能研究

为有效提升锂氧电池的电化学性能,以钴铝复合金属氢氧化物(Co Al-LDH)作为催化剂,研究其对锂空气电池性能的影响.采用工艺简单、成本低廉的共沉淀法将其与石墨烯复合后,制备出r GO/Co Al-LDH纳米复合材料,并将其应用于锂氧电池.采用X射线衍射、拉曼光谱、同步热分析和扫描电镜对材料结构进行表征,利用恒流充放电测试、交流阻抗测试(EIS)和线性伏安扫描(LSV)对电池电化学性能进行表征.研究结果表明:制备得到的纳米复合材料可明显提升氧还原反应(ORR)的催化活性,首次放电容量达到2 662 m A·h·g~(-1),与单纯石墨烯相比提高了51.5%,同时充电电位降低了430 m V.循环过程中电池库伦效率较高,电池循环性能得到显著改善.     

石墨烯/聚乙撑二氧噻吩纳米复合材料的制备及电化学性能研究

以过硫酸铵为氧化剂,三氯化铁作为掺杂剂,采用原位聚合法制备石墨烯/聚乙撑二氧噻吩纳米复合材料.通过扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、红外(IR)光谱对样品的形貌及结构进行表征.结果表明:聚乙撑二氧噻吩纳米颗粒在石墨烯片层上呈均匀分散状态.循环伏安测试法(CV)等电化学测试表明:随着石墨烯质量分数的增加,纳米复合材料电极的电化学性能随之改善,当石墨烯的质量分数为50%时,石墨烯/聚乙撑二氧噻吩纳米复合材料的比电容达到168.8 F/g,显示出较好的电化学活性.     

电致驱动巴基纸/形状记忆聚合物复合材料性能

为了研究不同质量比例石墨烯(few-layer graphene,FLG)和碳纳米纤维(carbon nanofiber,CNF)对混杂FLG/CNF巴基纸导电性能的影响,测量了FLG/CNF的质量比例由0提高至50%时巴基纸的体积电阻率,并检测了混杂FLG/CNF巴基纸的微观形态,通过实验还研究了FLG/CNF巴基纸增强形状记忆聚合物复合材料的电致驱动效应及温度场分布情况。试验结果表明:FLG/CNF巴基纸中碳纳米纤维填充了石墨烯片层间的空隙,碳纳米纤维和石墨烯片相互搭接形成连续网络;此外,巴基纸中碳纳米纤维和石墨烯比例的变化可导致巴基纸的电阻值发生改变。巴基纸增强形状记忆聚合物复合材料在90 s时完成了形状恢复,和试样初始形状相比,试样形状约恢复了95%。     

超临界乙醇制备TiO_2/石墨烯纳米复合材料及其表征

以氧化石墨为载体、钛酸异丙酯为前驱体,利用超临界乙醇的超临界性能和还原性,制得了晶型完善的锐钛矿TiO2/石墨烯纳米复合材料。通过红外光谱(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)对采用Hummers法制得的氧化石墨(GO)进行表征;同时利用透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)对TiO2/石墨烯纳米复合材料进行研究。结果表明:成功制得了氧化石墨(GO)和晶型完善的锐钛矿TiO2/石墨烯纳米复合材料,并且发现二氧化钛在石墨烯纳米片层上呈现为有规则的颗粒,分散均匀,平均粒径为8.24nm。     

界面约束对石墨烯/环氧树脂纳米复合材料弹性性能影响有限元分析

利用有限元软件ABAQUS对石墨烯/环氧树脂纳米复合材料进行有限元分析并预测其弹性性能,石墨烯和环氧树脂基体分别用Euler-Bernoulli梁单元和六面体线性单元建模,石墨烯和环氧树脂基体之间界面的粘结作用分别采用嵌入区域约束、强绑定约束和弱绑定约束模拟。在此基础上,讨论了界面约束对石墨烯/环氧树脂纳米复合材料弹性性能的影响。界面粘结作用分别采用嵌入区域约束、强绑定约束和弱绑定约束的情况下,纳米复合材料的杨氏模量计算值与Halpin-Tsai理论模型的结果偏差均在3%以内。在嵌入区域约束的情况下,杨氏模量计算值比强绑定约束和弱绑定约束的稍大,且更接近Halpin-Tsai理论模型的结果。界面脱粘导致纳米复合材料杨氏模量下降,并且界面几何中心区域脱粘对杨氏模量的影响最小,而在石墨烯片边缘位置的脱粘对杨氏模量的影响最大。有限元数值计算也得到了同样的结果,验证了本文提出的有限元数值模拟方法的合理性。     

氧化石墨烯-多壁碳纳米管/环氧树脂复合材料力学性能研究

通过对原始多壁碳纳米管进行功能化处理,得到了羧基功能化的多壁碳纳米管,并利用改进的Hummers法制备了氧化石墨烯,通过扫描电子显微镜和透射电子显微镜分别对它们的形貌进行了观察.研究了在环氧树脂中加入多壁碳纳米管和氧化石墨烯总质量分数为0. 1%的前提下,不同比例的多壁碳纳米管与氧化石墨烯对环氧树脂纳米复合材料力学性能的影响.结果显示,氧化石墨烯和多壁碳纳米管确实能够改善环氧树脂复合材料的拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量、储能模量等力学性能,氧化石墨烯对于复合材料拉伸性能的提高要优于多壁碳纳米管,而多壁碳纳米管对复合材料弯曲性能的改善要优于氧化石墨烯.     

石墨烯/白炭黑杂化材料的制备工艺设计

石墨烯纳米片是由sp²组成的密实单层蜂窝状晶格纳米结构杂化碳原子,具有优良的热性能、优异的力学和电学性能。但由于其具有较大的表面能、较高的化学稳定性,石墨烯纳米片自身之间存在很强的范德华力,容易发生不可逆的聚集,使其难溶于水和常用有机溶剂,限制了石墨烯的进一步研究和应用。本工作采用液相剥离法制备石墨烯,通过γ-氨丙基三乙氧基硅烷的偶联作用,制备了石墨烯白炭黑杂化材料。白炭黑的修饰改善了石墨烯的分散性问题,有效解决石墨烯的自聚集和与基体界面结合作用弱的瓶颈问题,并且能够使石墨烯稳定分散,尤其是在橡胶基体中,从而改善天然橡胶的各项物理机械性能。     

氧化铜/石墨烯纳米流体的制备及光吸收-光热性能

采用湿化学方法制备得到氧化铜纳米颗粒,进而制备氧化铜纳米流体并与石墨烯纳米流体复合得到CuO/G纳米流体.利用X-射线衍射、透射电镜、紫外-可见分光光谱仪等测试方法对样品进行表征.CuO/G纳米流体在太阳光波段显示出比氧化铜纳米流体和石墨烯纳米流体更加优异的光吸收性能,随着石墨烯含量的增加,CuO/G纳米流体的辐照度逐...     

花状氧化铜/还原氧化石墨烯复合物的制备和表征及其电化学应用

制备了三维花状氧化铜纳米材料及氧化铜(CuO)/还原氧化石墨烯(rGO)纳米复合材料,并利用SEM、TEM、XRD、Raman和XPS对合成的纳米材料进行了表征.将所制备的纳米材料应用于修饰电极构建扑热息痛生物传感器,实验结果显示:相比于氧化铜和还原氧化石墨烯的单一材料,纳米复合材料修饰的电极对检测扑热息痛具有较强的氧化还原能力,并且在浓度3.00～500 μmol/L范围内呈良好的线性关系,检出限为0.19 μmol/L(S/N=3).此外,该生物传感器用于测定实际样品的结果令人满意.     

无尘纸@还原氧化石墨烯/聚苯胺复合材料的制备及性能

以低成本的无尘纸为基底吸附氧化石墨烯,再通过水热处理得到还原氧化石墨烯,最后将苯胺原位聚合到无尘纸@还原氧化石墨烯上,制备得到无尘纸@还原氧化石墨烯/聚苯胺复合材料。运用循环伏安法、恒电流充放电法、阻抗法等测试该复合材料的电化学性能。结果表明,与无尘纸@还原氧化石墨烯相比,无尘纸@还原氧化石墨烯/聚苯胺复合材料的电化学性能有显著提高,在扫描速率为20 mV/s时,比电容达到280 F/g。基于无尘纸@还原氧化石墨烯/聚苯胺复合材料组装的电容器有良好的柔性,充电后可点亮白色LED灯。因此,具有柔性与电容性能的无尘纸@还原氧化石墨烯/聚苯胺复合材料能用于超级电容器领域。     

石墨烯/磷酸银复合材料的制备及其光催化性能研究

采用改进Hummers法制备氧化石墨,将氧化石墨烯与硝酸银溶液搅拌处理一段时间后,滴加适量磷酸氢二钠溶液,制备得到石墨烯/磷酸银(GO/Ag3PO4)复合材料.利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱仪(XPS)等手段对制备的复合材料进行了表征,并以有机染料罗丹明B的降解反应为模型评价催化剂在可见光下的光催化活性.测试结果表明,该方法不仅合成过程简单,而且石墨烯表面所负载的Ag3PO4纳米颗粒尺寸小、分散性好,与石墨烯的结合牢固.由于氧化石墨烯优异的吸附性能和对载流子的高迁移率,GO/Ag3PO4复合光催化剂显示出较高的可见光光催化活性和光稳定性.在可见光下对10mg/L的罗丹明B作用20min,降解率可达98%,降解效率较Ag3PO4颗粒提高近一倍.