一步法制备的还原氧化石墨烯/二氧化锰复合材料形貌控制及其电化学性能

提出了一种简易的一步水热法,通过原位合成的方法制备还原氧化石墨烯和MnO_2(rGO/MnO_2)复合电极材料。通过改变GO悬浮液的初始浓度对其形貌进行调控,制备了具有纳米花状、纳米棒状以及混合纳米结构MnO_2的rGO/MnO_2复合电极。MnO_2的形貌在提高电化学性能方面起着重要的作用。与其它两种形貌相比,纳米花状结构的rGO/MnO_2复合材料提供了更多的空间和氧化还原活性位点,因此具有更好的电化学能量储存能力。纳米花状结构的rGO/MnO_2在6 mol·L~(-1) KOH电解质中表现出高的比电容(在电流密度为1 A·g~(-1)时,比电容为310 F·g~(-1))、高扫描速率下超高的氧化还原反应活性和良好的循环稳定性(15 A·g~(-1)电流密度下循环1 000次后容量保持率为93%),表明纳米花状结构的rGO/MnO_2在储能领域具有良好的前景。     

还原氧化石墨烯/石墨相氮化碳复合膜的制备及其脱盐性能

采用真空抽滤法制备了以氧化石墨烯为基体的rGO/g-C_3N_4复合膜,系统研究了光催化还原时间、GO与g-C_3N_4质量比及GO沉积密度等工艺参数对复合膜脱盐性能的影响,优选出rGO/g-C_3N_4复合膜成膜工艺条件;并基于优选工艺所制备复合膜研究了NaCl溶液浓度对复合膜脱盐性能的影响,为复合膜的制备及应用提供实验依据。研究结果表明:紫外光照射时间为30h,GO与g-C_3N_4的质量比为6∶1,GO沉积密度为477.7mg·m~(-2)时制备的rGO/g-C_3N_4复合膜对NaCl溶液的脱盐性能最佳;复合膜对NaCl截留率和溶液通量均随NaCl溶液浓度降低而升高,对浓度为0.01mol·L~(-1)的NaCl溶液,截留率达到61.1%。     

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...     

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。     

羧甲基纤维素/氧化石墨烯复合电化学生物传感器制备及其对维生素B6的检测性能研究

通过生物传感器对生物大分子及药物分子进行量化分析与检测是材料科学领域的重要课题,因此设计和研制灵敏度高且操作简便的生物传感器材料成为近年来该领域的研究热点。由于自身结构或性能的局限,采用单一材料难以达到检测要求,通过两种或两种以上材料复合,构建综合性能优良的生物传感器是一个关键的基础课题。本研究以羧甲基纤维素为基体材料,以氧化石墨烯为增强体材料,将二者的复合材料用于修饰固体玻碳电极,构建复合智能生物传感器,研究该生物传感器对维生素B6的检出限、检测范围、选择性和稳定性,由此提了一种新的维生素B₆的检测方法和技术。     

多功能柔性二氧化猛/还原氧化石墨烯碳化棉织物的制备及性能研究

多功能柔性二氧化锰/还原氧化石墨烯碳化棉织物(MnO_2/rGO@C)在本文中得以制备。为赋予棉织物多重功用,先将棉织物浸于GO分散液中,然后采用原位溶液沉积法将纳米MnO_2粒子结合于GO-棉织物表面,并通过碳化工艺获得最终多功能导电碳化产品。采用SEM,XRD,ICP测试和元素分析对碳化织物的微观结构形态及组成成分进行表征,并就其电-化学性能和电-机械性能进行评估与研究。结果显示,在电流密度为100 mA/g时,MnO_2/rGO@C的比电容可达329.4 mA h/g,比未经MnO_2/rGO整理的碳化纯棉织物高40%以上。此外,MnO_2/rGO@C还展现出优良和可重复的电-机械性能,应变恒定,在曲率为0.6cm-1时,其标准电阻(RR0)/R0可达0.78。MnO_2/rGO@C织物用途广泛,可规模化生产,并能适应多种智能纺织品的应用。     

硫化钴镍/氧化石墨烯的制备及电化学检测黄连素的研究

通过溶剂热法制备了硫化钴镍/氧化石墨烯(NiCo₂S₄/GO)复合材料,并采用滴涂法将其修饰在玻碳电极(GCE)表面,制备了一种高效的电化学传感器用于检测黄连素.采用XRD和SEM对所制备的NiCo₂S₄/GO双金属催化剂进行表征.利用循环伏安法(CV)考察所修饰电极对黄连素的电催化氧化性能.结果表明：当外加电压为0.30 V,黄连素的质量浓度在0～200 mg/L时,黄连素的质量浓度(ρ)与响应电流(I_p)呈良好的线性关系,线性回归方程为I_p=0.481 7 ρ+49.293(R²=0.989 6),检出限为0.20 mg/L.研究了工作电位、扫描速率对传感器性能的影响,通过红外光谱分析的检测结果推断出催化剂NiCo₂S₄/GO催化氧化黄连素的机理是黄连素分子结构中亚甲基的开环和9号位甲氧基脱甲基化.     

氧化石墨烯膜的还原条件探究及应用

采用改进的Hummers法制备了氧化石墨烯并涂覆于PET基底上,分别采用紫外光照射和HI还原法对若干组膜进行还原,控制还原温度和时间,通过扫描电镜观察每组膜的表面,将还原后膜的红外光谱、XPS谱图与氧化石墨烯的谱图比对,并采用四探针法计算出每片膜的方块电阻。结果表明:紫外光照射处理后的膜表面要比HI处理后的表面光滑,但电阻很高,红外谱图显示还原效果不佳;碘化氢80℃下还原2.0 h所得膜的红外谱图显示含氧官能团基本全部还原,还原效果好,膜方块电阻为(2.35±0.19)Ω/sq,在施以直流电压2.5 V、电流0.45 A的条件下,通电发热温度可达37.1℃,有望用于电致发热材料。     

基于ERGO/AuNPs的电化学DNA传感器的制备及应用

制备了一种基于电还原石墨烯(ERGO)、金纳米粒子(Au NPs)修饰玻碳电极的电化学DNA传感器,应用于大肠杆菌O157:H7的快速、灵敏检测.首先将滴加在玻碳电极表面的氧化石墨烯进行电还原,然后通过电沉积方法将金纳米粒子均匀平铺在电极表面.利用金纳米粒子和氨基之间的共价键作用将端氨基修饰的探针DNA固定在电极表面,完成电化学DNA传感器的制备,并对目标DNA进行了定性与定量检测.实验结果表明:所制备的传感器具有良好的选择性、准确性,并且操作简单易行,对目标DNA的检测限为7.735×10~(-13)mol/L,检测范围为1×10~(-12)~1×10~(-8) mol/L.     

氧化石墨烯/聚苯胺纳米线复合材料的制备及电化学电容性能研究

采用化学法在氧化石墨烯(GO)表面垂直生长出聚苯胺(PANI)纳米线阵列。利用SEM、FT-IR、Raman对所制备的GO/PANI复合材料的形貌及结构进行表征。该复合材料的电化学电容性能通过循环伏安(CV)、交流阻抗(EIS)和恒流充放电进行表征。研究结果表明:在0.2A/g的电流密度下,GO/PANI电极首次充放电比电容可高达469F/g,高于纯PANI电极的452F/g,复合材料的电荷传递电阻为1Ω·cm2。同时,GO/PANI的循环稳定性及倍率特性得到极大的增强。     

The use of graphene oxide membranes for the softening of hard water

Strong chemical interactions between the oxygen-containing functional groups on graphene oxide (GO) sheets and the ions of divalent metals were exploited for the softening of hard water. GO membranes were prepared and evaluated for their ability to absorb Ca²⁺ and Mg²⁺ ions. These GO membranes can effectively absorb Ca²⁺ ions from hard water; a 1 mg GO membrane can remove as much as 0.05 mg Ca²⁺ ions. These GO membranes can be regenerated and used repeatedly.     

吸附法制备CuO/SiO2纳米复合材料

为了研究和控制CuO粒子的生长，提出了一种利用吸附相纳米反应器制备纳米粒子的新方法.在SiO2表面的吸附层反应器中得到CuO纳米粒子，由络合滴定法测定了Cu离子的吸附速度，利用XRD、TEM、EDX和溶剂置换的方法研究了反应和吸附过程的特性.结果表明，Cu离子的吸附在1 h内达到平衡，60%的Cu离子被吸附到SiO2表面.随着温度的升高，吸附层体积会减小且络合吸附作用得到加强.由于吸附层度的限制，CuO晶粒粒径会减小.反庆在吸附层内发生，随水量的增加，SiO2表面环境发生突变，Cu量迅速达到最大值并不再改变.     

萘系减水剂/氧化石墨烯复合材料对水泥石微观结构和性能的影响

采用Hummers法和超声剥离制备了氧化石墨烯(GO)纳米片层分散液,再与萘系减水剂(NS)复合得到NS/GO复合材料.研究了NS/GO复合材料对水泥净浆流动性和水泥石抗压耐折强度的影响.研究结果表明,当NS/GO的掺量为4.8g/0.06g(每100g水泥)时,净浆流动度可以达到204mm,所得水泥石的抗压强度为65.4MPa,且耐折强度达到10.6MPa,分别比对照样品提高了29.3%和41.4%.SEM形貌结果表明,GO能够促使水泥水化反应形成致密的片层状结构.这些结果对于提高混凝土的抗压耐折强度,以及抗裂性和耐久性等具有重要的意义.     

铜基氧化物/石墨烯复合材料的研究进展

铜基氧化物/石墨烯复合材料兼顾了铜基氧化物和石墨烯两者的优势,且制备简易,廉价、无污染。分别介绍了铜基氧化物和石墨烯两种材料,以及石墨烯的制备方法,并对铜基氧化物/石墨烯复合材料目前在超级电容器、Li离子电池、光电催化、太阳能电池等诸多领域的应用情况和研究进展进行了论述。     

氧化石墨还原法制备石墨烯及其吸附性能

利用液相化学氧化法制备氧化石墨,通过水合肼还原氧化石墨制备石墨烯.采用X射线衍射分析、激光拉曼光谱和透射电子显微镜等测试方法,对石墨烯材料的结构和吸附性能进行分析表征.结果表明,通过氧化石墨还原法制得的石墨烯晶体结构完整性有所降低;石墨烯对极性较大的有机染料亚甲基蓝、甲基橙和罗丹明B的吸附率都在95%以上,对极性较小的有机污染物苯酚和氯苯酚的吸附能力较弱.     

石墨烯的制备及表征

为了得到高性能的石墨烯材料,采用水合肼、茶多酚与抗坏血酸3种不同的还原剂将氧化石墨烯还原制备得到石墨烯.通过红外光谱、X射线衍射、接触角对产物的结构进行表征,采用四探针法测试电导率,循环伏安法和计时电位法测试电化学性能.水合肼、茶多酚与抗坏血酸这3种还原剂都能有效地将氧化石墨烯结构中的亲水基团去除,得到疏水的石墨烯.通过比较3种还原剂制备的石墨烯的电化学性能,发现通过茶多酚还原得到的石墨烯的导电性能最好,当电流密度为3 A/g时,茶多酚还原得到的石墨烯电容性能达到609 F/g,保持率达到87.71%.这表明由茶多酚还原得到的石墨烯具有更为优良的电化学性能.     

Hydrothermal synthesis and capacitance property of cobalt sulfide/graphene oxide nanocomposite

The cobalt sulfide/graphene oxide (CoS/GO) nanocomposite was synthesized by a simple hydrothermal reaction. The products as-synthesized were characterized by XRD, SEM, TEM, BET-BJH and TG. The electrochemical property and impedance of the CoS/GO nanocomposite were studied by cyclic voltammetry and EIS analysis, respectively. The results show that the presence of the GO enhances the electrode conductivity, and then improves the capacitance property of the CoS/GO nanocomposite. The galvanostatic charge/discharge measurement results show that the CoS/GO nanocomposite has a high specific capacitance (550 Fg^-1) and long cycle life (over 1 000 cycles).     

CuO/ZnO纳米复合物的制备及其光催化脱汞的评价

采用均相沉淀法制备CuO/ZnO纳米金属氧化物光催化剂,并用X射线衍射、比表面积测试和紫外-可见漫反射光谱对其进行了表征.结果表明,CuO/ZnO纳米复合物的比表面积比纯ZnO的比表面积大,而且CuO/ZnO吸光强度增强,在可见光区域表现出微弱的吸收,说明CuO/ZnO纳米复合物出现了红移现象.研究表明,CuO/ZnO的掺杂摩尔比为0.2时光催化活性最好.另外,分析了CuO/ZnO的脱汞机理.     

Synthesis and characterization of amphiphilic graphene

A simple and effective method for the preparation of amphiphilic graphene (AG) is presented under an organic solvent-free synthetic condition. The synthetic route first involves a cyclization reaction between carboxylic groups on graphene oxide and the amino groups on 5,6-diaminopyrazine-2,3-dicarbonitrile, and subsequent reduction by hydrazine. Results of UV-vis spectroscopy, Fourier transformed infrared spectroscopy (FT-IR), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), thermogravimetric analysis (TGA) and Raman spectroscopy have confirmed that the covalent functionalization of graphene can be achieved through the formation of imidazo[4,5-b]pyrazine on the graphene sheets. As a result, AG can be successfully dispersed in water and common organic solvents. This work successfully provides a facile and efficient way to fabricate AG and may extend the potential applications of graphene-based materials in nanoelectronic devices, polymer fillers and biological field.     

ZnO/CuO复合催化剂的制备及其光催化性能

通过煅烧法制备了ZnO/CuO复合光催化剂,采用紫外-可见光谱(UV-Vis)、伏安光电流、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)以及荧光光谱(PL)等方法对其结构、表面形貌和光学特性进行了表征。结果显示,复合物为片状结构的ZnO、晶粒呈现花簇状堆积生长的CuO组成了花簇状结构,CuO的引入提高了材料的光吸收能力和光生载流子的分离效率。复合催化剂对活性艳蓝(KN-R)的光催化降解结果显示,400℃煅烧3h、铜锌摩尔比为2时,ZnO/CuO复合光催化剂的光催化氧化性能最好,在紫外光照射下降解率可达94%,在可见光照射下降解率为48.4%。