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。     

聚苯胺/纳米ZnO复合防腐涂层的制备及电化学性能研究

采用十二烷基硫酸钠(SDS)为乳化剂,过硫酸铵(APS)为氧化剂,利用微乳液聚合法合成聚苯胺/纳米ZnO的复合防腐材料,将其与环氧树脂共混得到新型的防腐涂料,并通过开路电位(OCP)和塔菲尔曲线(Tafe1)分析涂层的防腐性能。结果表明,含有纳米ZnO的聚苯胺复合涂料和单一聚苯胺涂料相比,显示了更好的防腐性能。     

L-色氨酸改性氧化石墨烯复合水性环氧树脂涂层的制备及性能

采用L-色氨酸(L-Trp)为改性剂,对氧化石墨烯(GO)进行改性处理,随后将改性的氧化石墨烯分散于水性环氧树脂中,再经聚酰胺固化剂固化,制得L-色氨酸改性氧化石墨烯复合水性环氧树脂涂层。利用电化学交流阻抗、动电位极化曲线等测试手段分别对水性环氧树脂涂层、氧化石墨烯复合水性环氧树脂涂层以及L-色氨酸改性氧化石墨烯复合水性环氧树脂涂层(L-Trp/GO/epoxy)的耐腐蚀性能进行了研究。结果表明,L-Trp/GO/epoxy涂层在3.5%NaCl溶液中浸泡15 d后的交流阻抗值为2.16×10~7Ω·cm~2,比环氧树脂涂层提高了近103倍,耐腐蚀性能最强。另外,从L-色氨酸改性氧化石墨烯的透射电镜照片发现,经L-Trp改性的GO从多层被剥离为更薄的片材,并均匀分散于水溶液中。L-Trp/GO/epoxy涂层的扫描电镜照片显示,涂层表面平整光滑致密,GO片材与基体树脂粘连紧密,无明显团聚现象。     

氧化石墨烯/聚酯树脂涂层的制备及耐腐蚀性能

石墨烯具有阻隔性好、机械强度高、比表面积大等优异的性能,被广泛应用于防腐涂料领域.本研究在聚酯树脂粉末中加入分散性较好的氧化石墨烯(GO),利用静电喷涂技术在经硅烷偶联剂预处理的6063铝合金基体上制备了不同氧化石墨烯含量的聚酯体系涂层.通过EDS能谱分析硅烷膜的成分,并通过电化学试验评价硅烷膜的腐蚀行为;采用纳米压痕仪表征涂层与基体的结合力;通过全浸泡试验和中性盐雾试验研究氧化石墨烯添加量对聚酯体系涂层耐腐蚀性能的影响.结果表明,硅烷膜的自腐蚀电压为-0.831 V,自腐蚀电流密度为5.361×10-8 A/cm2,钛锆膜的自腐蚀电压为-0.967 V,自腐蚀电流密度为8.350×10-8 A/cm2,即与钛锆膜相比,硅烷膜的自腐蚀电位高、自腐蚀电流密度小,耐腐蚀性能更优;经硅烷偶联剂预处理涂层的临界载荷值LC1为2035.71 mN,LC2为3066.66 mN,均大于经钛锆膜预处理的涂层的临界载荷值(1667.40 mN),即经硅烷偶联剂预处理的涂层与基体的结合力更强;与未添加氧化石墨烯的聚酯涂层相比,氧化石墨烯添加量为0.5％(质量分数)的聚酯涂层的失重量及失重率最小,1000 h盐雾腐蚀后涂层表面的孔隙和腐蚀坑也均减少,其耐腐蚀性能明显增强.即在聚酯树脂涂料中添加0.5％(质量分数)氧化石墨烯时,涂层的耐腐蚀性能显著提高.     

一步法制备氧化石墨烯/聚苯胺/Au复合材料及电化学性能

以改进的Hummers法制备的氧化石墨烯为基底,以氯金酸为氧化剂和金源,原位聚合苯胺单体,一步制得氧化石墨烯/聚苯胺/金(GO/PANI/Au)三元复合材料。形貌和成分分析结果表明,氯金酸成功地将苯胺氧化成聚苯胺,并被还原生成金纳米颗粒。电化学性能测试结果表明,随着氧化剂用量的增加,三元复合材料的比电容呈现先增大后减小的趋势,当氧化剂加入量为0.03mmol时,所制备的三元复合材料比电容最大,在1A/g电流密度、1mol/L H2SO4电解液中比容量达327F/g,在15A/g电流密度下容量保持率也高达81%。     

氧化铜/石墨烯的制备及其电化学性能

以膨胀石墨微粉为原料,采用氧化法制备了氧化石墨烯。并以此氧化石墨烯为前驱体,制备了具有"三明治"结构的氧化铜/石墨烯复合材料,采用原子力显微镜、X射线衍射仪、扫描和透射电子显微镜等分析方法对氧化石墨烯及氧化铜/石墨烯复合材料进行了表征。结果表明,氧化铜可有效地阻止石墨烯的团聚,同时石墨烯构成的三维导电网络加快了电子的迁移,并为氧化铜的体积膨胀收缩预留了足够的空间。与纯氧化铜和石墨烯相比,氧化铜/石墨烯复合材料作为锂离子负极材料的可逆容量和循环稳定性均有明显提升,首次可逆容量可以达到748.3 mAh.g-1,50次循环后保持率为81.3%。     

聚吡咯/氧化石墨烯复合电极的制备及性能研究

采用直流电电化学制备了聚吡咯和聚吡咯/石墨烯薄膜电极,研究发现聚吡咯/石墨烯复合电极表面产生了很多小孔和一些羊角状的结构,这可能是由于在聚合过程中,聚合围绕石墨烯吸附对甲基苯磺酸根离子形成的球状体所致。而这些小孔和羊角状的结构在电极的充放电过程中为内层聚吡咯提供了离子交换的通道。在循环伏安的测试中,当扫描速率达到1000mV/S时,聚吡咯/石墨烯复合电极的容量依然保持在229F/g,而纯的PPy电极的容量仅保持在112F/g。     

片状聚吡咯/氧化石墨烯复合材料的制备及电化学性能

通过原位聚合在低温条件下(-10℃)制备具有片状微结构的聚吡咯(PPy)/氧化石墨烯(GO)复合材料,利用傅里叶红外光谱仪(FT-IR),扫描电子显微镜(SEM)对复合材料进行结构表征的基础上,利用循环伏安(CV)、恒流充放电(GC)、电化学阻抗技术(EIS)测试复合材料的电化学性能。FT-IR结果表明复合材料中GO与PPy存在相互作用;SEM结果表明复合材料显示为亚微米片状结构形貌;CV、GC、EIS电化学分析表明,与纯聚吡咯及氧化石墨烯相比,复合材料显示出优越的电容特性。当电流密度保持在1 A/g时,复合材料的比电容可达319 F/g,比GO(9 F/g)和PPy(167 F/g)的比电容都要高,该复合材料可用作潜在的超级电容器电极材料。     

碳纤维-氧化石墨烯/环氧树脂复合材料的制备及表征

采用改进的Hummers法制备了五种具有不同氧化程度的氧化石墨烯（GO）。借助元素分析、X射线光电子能谱及FTIR红外光谱测试对所制备GO的组成及结构衍变进行了表征。利用光学显微镜对不同GO在固化剂异佛尔酮二胺（IPDA）中的分散状态进行观察,并将分散效果最佳的GO试样用于改性碳纤维/环氧树脂（CF/EP）复合材料。结果表明,随着氧化剂用量及反应时间的增加,GO的氧化程度也随之增加。在氧化程度较低时,GO表面官能团主要以羰基、羧基和酚羟基为主。随着氧化程度的不断提高,GO表面官能团主要为醚、环氧和醇羟基结构。GO在IPDA中的分散状态与其氧化程度密切相关,氧化程度最低和最高的GO均出现明显的聚集现象。另外,GO表面在分散过程中可被IPDA化学改性。在EP基体中加入分散效果最佳的GO（0.2wt%）后,与CF/EP复合材料相比,CF-GO/EP复合材料的弯曲强度、层间剪切强度和Ⅱ型层间断裂韧性分别提高了14%、17%和14%。     

硫化镍/还原氧化石墨烯复合材料的制备及电化学储能性能研究

通过水热法、火焰辅助微波法等控制氧化石墨烯(GO)的还原度,制备了一系列具有不同还原度的还原氧化石墨烯(RGO),并以这些RGO为前驱体,以六水氯化镍(NiCl₂·6H₂O)、2-巯基丙酸(C₃H₆O₂S)为镍源和硫源,通过水热法合成了系列硫化镍/RGO(NS/RGO)复合材料。通过粉末X射线衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)和电化学工作站对材料的晶型结构、形貌特征及电化学储能性能进行了研究。结果表明：RGO的还原度高低不仅显著地影响了NS的晶型结构,而且改变了NS的形貌特征;利用超过140℃水热还原获得的RGO制得的NS/RGO复合材料中NS晶型以Ni₃S₄主,且形貌由棒状变成了球状;尤其,利用140℃还原获得的RGO制备的NS/RGO具有最强的电化学储能能力,比电容高达3331.6F/g。可为下一代新型电极活性材料的设计和构筑提供新思路。     

聚苯胺/二氧化锰/氧化石墨烯复合电极的制备及性能

采用电化学的方法,以氧化石墨纸为支撑一步法制备导电聚苯胺(PANI)/二氧化锰(MnO₂)/氧化石墨烯(GO)复合材料;采用四因素三水平正交设计,研究制备复合电极的最佳工艺;采用扫描电镜、X射线衍射、红外光谱和电化学测试对复合电极进行表征和电化学性能进行研究。结果表明,石墨纸经100 min氧化,在硫酸锰浓度0.3 mol/L、磺基水杨酸(SSA)浓度为30 g/L的硫酸-苯胺溶液里以聚合电流密度为18 mA/cm²制备出最佳的PANI/MnO₂/GO复合电极,以0.2 A/g恒流放电,其比能量可达336 Wh/kg。复合电极的微观形貌为三维网状结构,具有大的比表面积和孔体积;二氧化锰、聚苯胺和石墨纸形成复合良好的三维网状结构,不仅有利于降低极化,还能使电解液与电极充分接触,提高活性物质的利用率,其电化学性能远远优于PANI压制电极和氯化银电极。     

氧化石墨烯纳米片/环氧树脂复合材料的制备与性能

氧化石墨烯(GO)是石墨烯重要的衍生物之一,通过氧化和超声波分散制备了GO纳米片/环氧树脂复合材料。采用XRD、拉曼光谱、FTIR和TEM表征了GO纳米片的结构与形貌,研究了GO纳米片用量对GO纳米片/环氧树脂复合材料热稳定性、力学性能及介电性能的影响。结果表明:GO纳米片的加入提高了GO纳米片/环氧树脂复合材料失热稳定性;随着GO纳米片填充量的增加,GO纳米片/环氧树脂复合材料的冲击强度和抗弯性能先提高后降低,其介电常数和介电损耗则先减小后增加。GO纳米片填充量为0.3wt%的GO纳米片/环氧树脂复合材料的失重5%时的热分解温度由纯环氧树脂的400.2℃提高到424.5℃,而冲击强度和弯曲强度分别在GO纳米片填充量为0.2wt%和0.3wt%时达到最大,冲击强度由纯环氧树脂的10.5kJ/m2提高到19.7kJ/m2,弯曲强度由80.5 MPa提高到104.0 MPa。     

氧化石墨烯/聚酰亚胺复合薄膜的制备及阻水性能

以石墨粉为原料,采用改进的Hummers法制备氧化石墨烯（GO）,采用原位聚合法制备GO/聚酰亚胺酸（PAA）前驱体,GO/PAA前驱体经高温固化处理后得到GO/聚酰亚胺（PI）复合薄膜;采用XRD、Raman、FTIR、AFM等表征手段对GO的结构进行表征;此外,研究了不同固化温度下PI薄膜的结构;最后测试了GO/PI复合薄膜的透湿率和力学性能。结果表明:GO为单层结构,厚度为1.26 nm。GO/PI复合薄膜表现出良好的阻水性能,当GO/PI复合薄膜中GO的添加量为0.025wt%、薄膜厚度为50 μm时,GO/PI复合薄膜的透湿率低至56.7 g（m2·d）-1。此外,0.025wt% GO/PI复合薄膜拉伸强度和断裂伸长率分别为150.8 MPa和13.5%,与PI薄膜（分别为126.9 MPa和8.1%）相比,分别增加了18.8%和66.7%。      

纳米ZnO-氧化石墨烯及ZnO-氧化石墨烯/水性聚氨酯复合涂层的抗菌性能

循环冷却水系统滋生细菌会导致生物黏泥产生及设备腐蚀,为解决这一问题,由硅烷偶联剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷（KH550）改性纳米ZnO,改性纳米ZnO与氧化石墨烯（GO）在二甲基乙酰胺中复合,获得纳米ZnO-GO复合抗菌材料,并利用纳米ZnO-GO改性水性聚氨酯（PU）,得到纳米ZnO-GO/PU复合涂层。对纳米ZnO-GO复合抗菌材料进行表征分析及抗菌性能测试,对纳米ZnO-GO/PU复合涂层进行抗菌性能测试及物理性能分析。结果表明,纳米ZnO成功负载在GO表面,纳米ZnO-GO纯度较高,当GO质量分数为35wt%、纳米ZnO-GO使用量为160 mgL^-1时,其抗菌率可达97.16%;当纳米ZnO-GO质量分数为2.33wt%时,纳米ZnO-GO/PU复合涂层抗菌率可达90.29%,同时拥有4 H的铅笔硬度及93.26%的缓蚀性能。     

石墨烯/氰酸酯-环氧树脂复合材料的制备和性能

为优化石墨烯/氰酸酯(CE)复合材料的制备工艺并提高其韧性,制备了对苯二胺(PPD)功能化的氧化石墨烯(GO-PPD),分别以GO和GO-PPD为添加物,以CE和环氧树脂(质量比为7:3)共混物为基体树脂制备了GO/CE-环氧树脂和GO-PPD/CE-环氧树脂复合材料。采用红外和拉曼光谱表征GO和GO-PPD的结构,并研究了二者在溶剂中的溶解性。GO-PPD在乙醇等低沸点和低毒性的有机溶剂中表现出稳定的溶解性,与GO相比,GO-PPD明显改善了复合材料制备的工艺性。性能研究表明,GO和GO-PPD的加入均会降低基体树脂的固化温度,明显提高其力学性能和热性能,使基体树脂的介电常数和介电损耗显著增大,但仍然基本保持良好的耐湿热性和耐腐蚀性。石墨烯表面的化学性质影响石墨烯/CE-环氧树脂复合材料的综合性能,与GO相比,GO-PPD的加入能更明显提高复合材料的力学性能和耐热性。     

氧化石墨烯-酚醛树脂薄膜的制备及性能研究

采用化学分散法大量制备氧化石墨烯,并采用直接共混法制备氧化石墨烯/酚醛树脂纳米复合材料.通过AFM、SEM、FT-IR、TG等对其进行表征,结果表明,氧化石墨烯完全剥离,并在基体中分散均匀,而且两者界面相容性好,提高了复合材料的热稳定性.通过高温热处理使复合材料薄膜在兼顾形貌的同时实现导电,当氧化石墨烯含量为2%(质量分数)时,其导电率为96.23S/cm.     

水基氧化石墨烯纳米流体的制备及稳定性研究

以去离子水为基液,在无任何分散剂的情况下将氧化石墨烯悬浮于水中,用超声波处理器进行超声振荡,制备出稳定无聚沉的水基氧化石墨烯纳米流体。测试了纳米流体的STEM图像,分析了其粒径分布。对纳米流体的表面Zeta电位进行了测量,并结合DLVO悬浮理论和双电层结构进行稳定性分析,阐明了氧化石墨烯纳米流体能够长期保持稳定性的机理。     

氧化石墨烯制备石墨烯的研究进展

近年来,石墨烯已成为世界各国学者研究的热点。由石墨粉先制备氧化石墨烯进而制备石墨烯成为了石墨烯最重要的制备方法。本文综述了氧化石墨烯制备石墨烯的主要方法:化学法、热法、微波法、电化学法、水热法、碱法等,并对各方法的优缺点进行了阐述,最后对石墨烯的未来进行了展望。