酞菁铁改性氧化石墨烯的制备及其超级电容器性能

为了提高超级电容器的能量密度以及倍率性能,以浓硫酸作为溶剂,以氧化石墨烯、酞菁铁(FePc)作为原料,用自组装的方法制备酞菁铁改性氧化石墨烯(FePcGO)复合材料,通过XRD、FTIR、拉曼光谱、XPS等方法证实FePc通过π-π堆积的作用均匀分布在氧化石墨烯表面,研究其超级电容器性能.电化学测试结果表明:FePcG...     

甲基橙修饰石墨烯的制备及电容性能

为了改善石墨烯的分散性和提高石墨烯的比电容,采用非共价键表面修饰方法,在氧化石墨烯还原过程中加入甲基橙,利用甲基橙与石墨烯的π－π相互作用,将甲基橙接枝在石墨烯的表面,成功地制备了甲基橙接枝石墨烯.采用傅里叶变换红外光谱（ＦＴＩＲ）、场发射扫描电子显微镜（ＦＥＳＥＭ）及电化学工作站,对改性石墨烯的组成、结构及电化学性能进行了测试.ＦＴＩＲ测试证实了甲基橙成功地接枝到石墨烯的表面,ＦＥＳＥＭ显示改性石墨烯片层剥离比较好;水溶性测试显示与未改性的石墨烯相比,甲基橙改性的石墨烯在水中具有良好的分散性.电化学循环伏安法显示改性石墨烯作为电极材料具有良好的电容倍率特性,而且恒电流充放电测试也显示了当电流密度为０．１５ Ａ／ｇ时,改性石墨烯的比电容达到１０１ Ｆ／ｇ.     

水热法制备石墨烯的性能分析

采用Hummers法制备氧化石墨烯.以石墨粉为原料,经过强氧化剂的氧化得到氧化石墨,再将其高温膨化得到氧化石墨烯,通过水热法还原氧化石墨烯,得到较理想的石墨烯.分别采用X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、IR光谱分析的测试方法对氧化石墨、氧化石墨烯和石墨烯的结构、形貌及组成进行了表征分析.结果表明,通过水热法用乙二醇还原氧化石墨烯可得到较理想的石墨烯.     

石墨烯/聚苯胺水凝胶的制备及其在超级电容器中的应用

为解决二维纳米材料石墨烯在使用中容易堆叠的问题,制备了石墨烯/聚苯胺复合水凝胶,先利用氧化石墨烯片层间的π-π相互作用、含氧官能团、氢键等作用力自组装而成三维水凝胶,再将苯胺单体化学氧化原位聚合并复合入石墨烯水凝胶中制成复合水凝胶,应用于超级电容器的电极材料中具有较好的电容性能.在冰浴条件下制备有利于聚苯胺形成长链,其复合水凝胶比电容可达390.9 F/g,比普通石墨烯水凝胶提高了近60%.     

水热法制备石墨烯/二硫化钼复合物及其电化学性能的研究

以氧化石墨烯分散液、硫代乙酰胺与水合钼酸铵为原料,采用水热法制备了石墨烯/二硫化钼复合物.通过扫描电镜(SEM)、红外光谱(FT-IR)、紫外可见光谱(UV-Vis)和X射线衍射分析(XRD)对复合物进行形貌及结构分析,发现石墨烯与二硫化钼形成团簇状复合物.循环伏安法(CV)等电化学测试表明:石墨烯的加入提高了石墨烯/二硫化钼复合物的比电容.当石墨烯与二硫化钼质量比为1∶1时,比电容最大为0. 47 F/g.     

液相剥离法制备高浓度石墨烯的研究

采用有机溶剂N-甲基吡咯烷酮(NMP)液相剥离法制备石墨烯,研究了超声功率和超声时间对石墨烯剥离效果的影响,利用拉曼(Raman)光谱、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)等研究了石墨烯的层数与形貌等微观特征.结果表明,有机溶剂NMP液相剥离法制得石墨烯方法简单易行,不同超声功率和超声时间对石墨烯剥离效果有明显影响,超声功率为50 W时,无氮气保护前提下的超声时间为30h,剥离效果最佳,石墨烯溶液浓度可达0.48mg/mL.石墨烯层数较少,大片层石墨烯的直径可达2μm.     

石墨烯增韧Al_2O_3/Ti(C,N)纳米复合陶瓷刀具材料的制备及其微观结构分析

采用热压烧结工艺制备了石墨烯增韧Al_2O_3/Ti(C,N)纳米复合陶瓷刀具材料,测试了石墨烯垂直于(VHPD)和平行于热压方向(PHPD)上的力学性能,研究了石墨烯取向对其力学性能和微观结构的影响。测试结果表明石墨烯具有明显的增韧补强作用,石墨烯的取向对刀具材料的抗弯强度具有明显的各向异性。当石墨烯含量为0.75 vol%时,VHPD方向上的抗弯强度达到667 MPa,较未添加石墨烯的组分提高了16%;PHPD方向的抗弯强度为575 MPa,断裂韧性达到7.1 MPa·m1/2。采用扫面电子显微镜(SEM)对材料进行了微观结构分析,结果表明石墨烯拉断和拔出是其主要增韧形式。石墨烯在基体材料中具有明显取向特征,石墨烯片层之间相互平行,且垂直于热压方向。     

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。     

纳米石墨烯整理涤棉织物防静电性能研究

研究纳米石墨烯整理涤棉织物的防静电性能。采用纳米石墨烯(G)作为防静电剂,水溶性聚氨酯(PU)为黏合助剂,通过轧-烘-焙方法对涤棉织物进行涂层整理并研究相关性能。通过扫描电子显微镜表征分析改性棉织物的表观形态和结构;采用表面电阻率作为衡量防静电的参数,并对其机械性能、透气性和耐水洗等服用性能进行测试。结果表明:随纳米石墨烯质量分数的增加,整理织物导电性能提高。当石墨烯添加量为0.5%(质量分数)时,其表面电阻率为3.98×10~(-4)Ω·m,具有优异的防静电性能。纳米石墨烯整理织物可应用于特殊行业静电防护服装和精密仪器静电防护套等。     

石墨烯复合对锐钛矿型二氧化钛(001)和(101)面电子结构和表面性质的影响

采用第一性原理计算方法讨论了TiO_2(101)、(001)、(010)、(110)和(100)等活性表面的稳定顺序,选取最稳定表面(101)和最活泼表面(001)为研究对象,探讨石墨烯的复合对TiO_2表面结构和性能的影响。结果表明:石墨烯的复合改变了TiO_2的电子结构和电荷分布,导致电子由TiO_2表面迁移到石墨烯。石墨烯/TiO_2导带底端主要由Ti 3d组成,其分布向低能级部分移动,带隙大大减小,电子跃迁变得容易,吸收边波长发生红移,拓展了光催化剂的光响应范围,提高了其光催化活性。     

基于石墨烯整理的远红外发射棉织物

采用石墨烯/聚氨酯复配液作为功能整理剂对棉织物改性整理,获得具有远红外发射功能的棉织物。以石墨烯纳米片(G)作为功能整理剂,水溶性聚氨酯(PU)为粘合助剂,通过复配液整理法对棉织物进行改性整理获得功能织物并研究其性能。采用扫面电子显微镜(SEM)、高分辨率透射显微镜(HR-TEM)和傅里叶红外分析光谱(FTIR)对自制石墨烯及改性棉织物的表观形态和内部结构进行表征;通过远红外发射率和红外热成像技术表征改性棉织物的远红外发射性能。结果表明,石墨烯改性棉织物的远红外发射率明显提高,经3次处理后其远红外发射率达0.911,比市面上已有的远红外发射纺织品的发射率还高。     

原位聚合制备聚苯胺/石墨烯导电复合材料的工艺

采用盐酸(HCl)为掺杂酸、以聚乙烯基吡咯烷酮(PVPK90)为空间稳定剂,在过硫酸铵(APS)氧化体系中通过原位聚合制备了聚苯胺/石墨烯导电复合材料。该方法制备的聚苯胺/石墨烯复合材料导电性能好,聚苯胺尺寸大小均一、形貌规整。实验结果表明,当石墨烯的添加量为7%(质量分数)时,聚苯胺/石墨烯复合材料的电导率较纯聚苯胺的提高了2个数量级。另外,对原位聚合制备聚苯胺/石墨烯复合材料的制备工艺进行了优化。对制备工艺进行优化后,在石墨烯添加量为1%(质量分数)时,聚苯胺/石墨烯复合材料的电导率较纯聚苯胺提高了一个数量级,在提高复合材料导电性的同时简化了加工工艺,大大提高了生产率,具有可靠的实用价值。     

Pt/石墨烯燃料电池催化剂的制备、表征及性能

采用冷冻干燥-蒸汽还原法成功合成了负载Pt纳米粒子的石墨烯燃料电池催化剂。用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)对Pt/石墨烯催化剂的表面形貌及物相组成进行了表征分析。用循环伏安法(CV)研究了Pt/石墨烯催化剂对酸性条件下甲醇的电催化氧化活性。结果表明,通过冷冻干燥后水合肼蒸汽还原的Pt/石墨烯催化剂样品,Pt颗粒粒径在20～40nm,均匀负载于石墨烯的片层结构上。当Pt负载量为10%时,催化活性最高。     

Cl掺杂石墨烯的第一性原理研究

为了研究掺Cl石墨烯的电学性质和光学性质,采用密度泛函理论中的第一性原理,利用Materials Studio软件建立了本征石墨烯和掺Cl石墨烯模型,通过计算数值分析,比较了掺Cl石墨烯和本征石墨烯的能带结构、总态密度、折射率和电导率以及吸收谱和反射谱.研究结果表明:掺Cl石墨烯比本征石墨烯在费米能级处的总态密度增加3.04eV,其电导率最大值比本征石墨烯电导率数值增加2.11(fs)-1.本征石墨烯掺入Cl以后,降低了石墨烯对光的吸收能力,提高了对光的反射能力.     

电化学剥离法制备石墨烯及表征

采用电化学剥离法,以石墨纸为原料,0.5mol/L、1.0mol/L、1.5mol/L硫酸为电解液制备石墨烯。通过X-射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)及拉曼光谱仪等手段,对所制备石墨烯样品的物相、形貌、结构及表面官能团进行表征。结果表明:该方法能高效制备石墨烯,所制备的石墨烯表面含有羟基、羰基、羧基等官能团;当硫酸浓度为0.5mol/L时,制备的石墨烯缺陷较少,层数最少,为4~5层;当硫酸浓度为1.0mol/L和1.5mol/L时,石墨烯的剥离程度降低,且石墨烯的缺陷密度增大。     

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.     

紫外还原法制备石墨烯

采用简单环保的紫外光照射法还原氧化石墨烯(GO)来制备分散性良好的石墨烯(RGO)水分散液。研究了3种不同还原剂(葡萄糖、硼氢化钠、羧甲基纤维素)的还原效果,验证了紫外光照射还原GO的反应机理。对反应产物用紫外-可见吸收光谱(UV-vis)、拉曼散射光谱(Raman)、X-射线衍射(XRD)等测试手段进行了表征。结果表明:紫外光照射可以有效地将GO表面的含氧基团还原,制备出的石墨烯分散性良好,可均匀分散在水溶液中并可以保持稳定状态达3周以上,有效地解决了石墨烯不易分散在溶剂中的缺点。     

石墨烯基吸附剂的制备及其在农药残留萃取中的应用研究进展

食品中农药残留问题日趋严重,为了保证食品安全,需要对食品中的农药残留进行准确测定,而从食品基质中有效地萃取农药残留是影响测定的关键步骤。石墨烯基材料作为一种有潜力的新型吸附剂,具有大的比表面积、大的离域π电子体系、优异的机械性能和热稳定性等优点,已被应用于农药残留的萃取中。综述了近5年来石墨烯及其复合材料作为吸附剂在食品农药残留萃取中的应用,以及石墨烯基吸附剂的种类、制备方法和萃取方式,探讨了石墨烯基吸附剂对农药残留的萃取机制,并对将来的发展趋势进行了展望。     

聚苯胺复合中空微球的制备及其吸波性能研究

以石墨烯和苯胺为主要原料，采用空心玻璃微球表面原位聚合法制备聚苯胺/还原石墨烯/二氧化硅(PANI/RGO/SiO₂)复合中空微球。分别采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和网络矢量分析仪对PANI/RGO/SiO₂复合中空微球的结构、形貌、介电和吸波性能进行研究。结果表明：合成的聚苯胺完整包覆在SiO₂空心玻璃微球表面，石墨烯呈半透明薄纱状覆盖在聚苯胺表面；PANI/RGO/SiO₂复合中空微球的吸波性能比PANI/SiO₂好，石墨烯能改善复合材料对电磁波的吸收性能，且随石墨烯质量分数的增加，复合中空微球的吸波能力增强；当石墨烯的质量分数为5%、吸波层厚度为4 mm时，样品在6.32 GHz处达到最强反射损耗为-34.06 dB。     

石墨烯/氧化锡复合透明导电薄膜的制备及性能

以Sn Cl2·2H2O和氧化石墨烯为原料,采用溶胶水热法制备了石墨烯、氧化锡复合物,并在石英玻璃上制备出了Sn O2掺杂石墨烯的薄膜。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)对薄膜的结构、形貌进行了研究,XRD测试结果表明本实验通过Hummers法成功制备出了氧化石墨烯,通过扫描电镜图片可清晰的观测到石墨烯的层状结构和颗粒状的Sn O2。采用紫外可见光分光光度计、霍尔效应测试仪测试薄膜的透光性和导电性。结果表明,在可见光区薄膜的透光性大于90%,表面方阻为41Ω/,透光导电性能优于商用的FTO玻璃。