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。     

直接液相剥离法制备无缺陷石墨烯

石墨烯优良的物理和化学性能,使它日益得到广泛的关注.如何获得高质量高产量的石墨烯对石墨烯未来的开发和应用至关重要.直接液相剥离法制备石墨烯是一种有望实现高质量石墨烯量产化的方法.该方法是在一定介质中通过超声手段将石墨烯晶体从石墨中剥离出来,形成胶体溶液,从而得到石墨烯.通过剥离介质(溶剂及辅助试剂)的筛选可以有效地提高石墨烯的剥离效率.本文主要介绍近年来液相剥离法制备石墨烯的研究进展,讨论了在不同的剥离介质、剥离条件下制得的石墨烯的质量和产量.旨在为未来液相剥离法制备石墨烯的发展提供参考,开发更加有效的剥离体系,研究能够高效生产高性能石墨烯的新方法.     

基于减摩性能的超声剥离膨胀石墨制备石墨烯薄片研究

采用液相超声直接剥离法对膨胀石墨进行超声剥离制备石墨烯。用扫描电子显微镜分析了石墨烯的微观结构和形貌,通过正交试验法优化了制备工艺参数,并在多功能往复摩擦磨损试验仪上研究了其减摩性能,对其润滑机理进行了初步探讨。结果表明,膨胀石墨被成功剥离,石墨烯薄片厚度为10~150nm,属于纳米级别,各参数对摩擦系数影响程度大小的顺序为:超声处理时间膨胀石墨浓度超声功率超声与间歇时间比,优化后制备的石墨烯表现出优异的减摩性能。     

新材料与新工艺

分散性均匀的功能化石墨烯材料问世中国科学院等离子体研究所和中国科学院化学研究所合作,成功制备出了分散性均匀的功能化石墨烯材料,并通过对该材料进行磺酸化处理,实现了对持久性有机污染物的有效去除。研究人员采用等离子体技术直接在石墨表面剥离制备石墨烯,该制备过程简单、环保。石墨烯可     

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。     

四氧化三锰/石墨烯超级电容器的制备及分析

为了最大程度上保留石墨烯的晶格结构以提高其电导并简化过渡金属氧化物与石墨烯复合物的制备过程,通过氢电弧放电和简易的高温处理成功制备得到四氧化三锰/石墨烯纳米复合材料,并将其用作超级电容器的电极.通过XRD、Raman光谱和TEM对产物的形貌、结构及成分进行了表征.电化学测试结果表明,由该材料制得的超级电容器具有良好的电容性质、出色的电化学稳定性(循环3 000圈后大约保持96%)以及较低的等效串联电阻.同时,四氧化三锰的掺入可使其比电容提高到纯石墨烯电极的3倍.因此,此方法为制备以新型石墨烯复合过渡金属氧化物作为高性能超级电容器电极的研究提供了新思路.     

机械剥离法制备高质量石墨烯的初步研究

采用机械剥离法制备了高质量的石墨烯。利用光学显微镜、原子力显微镜和拉曼光谱仪分析了石墨烯的厚度、形貌和结构。结果表明剥离的石墨薄层包含了高质量的单层及2~3层石墨烯。机械剥离法是制备高质量石墨烯最简单的方法。     

磺化石墨烯/多壁碳纳米管/二氧化锰复合材料的制备及其在超级电容器中的应用

通过冷冻干燥法制备了磺化石墨烯/多壁碳纳米管(简称碳纳米管)三维自支撑材料,并通过水热法成功在三维材料表面负载二氧化锰纳米颗粒。采用了具有良好导电性和水溶性的磺化石墨烯和碳纳米管作为二氧化锰的支撑基体,且所制备的材料呈现三维多孔结构,克服了传统二氧化锰材料导电性差等缺点。扫描电镜结果表明,石墨烯纳米片和碳纳米管相互支撑形成三维多孔结构;透射电镜结果表明,二氧化锰成功负载在石墨烯/碳纳米管材料之上;循环伏安测试表明,复合材料呈现良好的双电层电容特征;充放电测试结果表明,复合材料的具有优良的比电容。     

功能化石墨烯四溴双酚A的电化学传感研究

以N,N-二甲基甲酰胺为剥离溶剂,柠檬酸钠为剥离助剂,通过超声剥离得到了功能化石墨烯纳米片,并构建出高性能的电化学传感器. 对所得产物进行透射电子显微镜表征,结果发现与原块体材料相比,所得产物为单层或少数几层的石墨烯纳米片. 通过优化超声时间、石墨烯质量浓度和溶液的pH值,构建了对四溴双酚A （TBBPA）具有高灵敏度的功能化石墨烯电化学传感器. 该传感器的电化学阻抗结果表明,剥离后的石墨烯具有更快的电子传递速率. 更重要的是, 所构建的功能化石墨烯电化学传感器对TBBPA呈现出的线性范围为0.1 μmol/L~14 μmol/L和较低的检出限［5×10^-8 mol/L（S/N=3）］,并且成功地将其应用于实际水样的检测,其加标回收率在98%~101%之间. 该电化学传感器不仅表现出较高的准确性和灵敏度,而且还具有较好的选择性和稳定性.     

石墨烯化学及潜在应用

石墨烯以其独特的二维结构（由一层密集的、包裹在蜂巢晶体点阵上的碳原子以sp2杂化连接而成的单原子层组成）和优异的电学、光学、热学和机械性能,倍受科研机构的大力关注,迅速成为材料、化学、物理和工程领域的热点研究课题。石墨烯可以通过机械剥落法、碳化硅表面外延生长、取向附生法、化学气相沉积法、化学分散法及化学合成法等方法制备。与富勒烯（C60,C70）的功能化一样,利用共价键合修饰或非共价键合修饰的方法可以在石墨烯表面或石墨烯体系引入功能基团或功能组分,制备出具有特殊功能的石墨烯衍生物。大量理论和实验研究表明,石墨烯及其衍生物在纳米器件、半导体材料、生物传感器、信息存储、太阳能电池和储氢材料等领域具有潜在的重要应用价值。综述了近年来石墨烯的制备方法、化学修饰和应用研究进展,对存在的问题和未来的发展方向作了适当阐述。     

新材料与新工艺

世界首次研制成功纳米硫材料中国地质大学（武汉）制备的硫纳米粉材料是世界上首次制备成功的纳米材料，硫纳米丝的制备属于原始创新，这项成果完全达到了国际先进水平。硫经过净化、除杂等加工程序后，可用于制酸、化纤、化肥、合成橡胶、医药等多种生产领域。目前，我国硫品种单一，除硫粉、二氧化硫、硫酸及二硫化碳以外，硫的深加工产品很少，产品结构不合理。中国地质大学运用高新技术对硫进行深加工，利用纳米技术将单质硫加工成了平均颗粒为３０nm（纳米）的粉体，并辅之以物理、化学条件，成功地制备了硫纳米丝，实现了用人工方法控…     

一种氮掺杂的石墨烯量子点的制备及其光催化性能研究

石墨烯量子点是石墨烯中一种新型的碳基零维纳米材料,除了具备石墨烯本身的物理化学性质之外,同时拥有良好的生物相容性、稳定性、低毒性、光致发光等特性。报导了一种以多壁碳纳米管(MWCNTs)为碳源,通过改良的Hummers法氧化剥离制备石墨烯量子点(GQDs)的简单方法,所得到的GQDs样品具有很强的光电子性能。作为一种有效的增效剂,通过简单的湿浸渍法和肼还原法成功的合成了P25-R-GOQDs-N纳米复合材料。在可见光照射下,对有机染料罗丹明B(Rh B)进行光催化降解实验,相比于P25(商业化Ti O2),P25-R-GOQDs-N样品显示出更高的光催化活性,表明石墨烯量子点起到了关键作用。     

石墨烯负载金属纳米粒子新功能材料的制备

针对传统的湿法制备金属粒子修饰碳材料复合物对环境污染严重且不能大量生产等问题,采用干法制备金属粒子修饰石墨烯复合材料。以石墨烯和醋酸盐为原料,均匀混合后采用分段加热的方法成功制备出石墨烯负载银、钴、镍纳米粒子复合材料,该方法没有污染而且可以大量生产。实验中考察了金属负载量对制备的复合材料的影响,并采用扫描电镜和X-射线衍射2种方法对制备的复合材料进行了表征。结果表明:银、钴及镍纳米粒子可以均匀地负载在石墨烯表面;负载的银、钴及镍纳米粒子粒度分布范围窄,而且结晶度好。制备的复合材料有望在热管理领域及催化领域发挥其优势。     

氟化石墨烯/聚酰亚胺复合膜的导热和电绝缘性能

为提高聚酰亚胺基复合材料的导热和电绝缘性能,通过超声剥离制备了氟化石墨烯纳米片,采用热压取向制备了具有水平定向导热特性的氟化石墨烯/聚酰亚胺复合膜,研究了氟化石墨烯添加量对复合膜导热和电绝缘性能的影响规律。结果表明：增加氟化石墨烯添加量能提高复合膜的面内导热系数,氟化石墨烯质量分数为30%时,复合膜的面内导热系数为2.4W/（m·K）;氟化石墨烯添加量增加时,复合膜的直流耐压性能略有降低,但复合膜表面耐电痕性能增加,原因在于声子在复合膜中传递效率提升。上述研究结果可为制备高导热系数、高电绝缘性能的复合膜提供参考。     

石墨烯增强传统砂岩文物修复材料性能研究

川渝地区分布有8000余处石窟和摩崖造像,大部分凿刻于砂岩中,长期环境作用导致砂岩性能劣化,对赋存文化遗产的安全造成威胁.为了提升传统砂岩文物修复材料的性能,将石墨烯纳米片加入传统修复材料中,运用传统工艺制备出"CH@G"灰浆.结果表明,加入石墨烯纳米片的CH@G灰浆的力学性能和体积稳定性较传统材料明显提高.当石墨烯纳...     

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.     

中航工业石墨烯及其复合材料研究获突破性进展

正中国航空工业集团公司通过近年来的深入研究,系统掌握了高品质石墨烯纳米片、功能化石墨烯,以及石墨烯薄膜的工业化制备技术,在国际上首次提出了石墨烯隐身材料、石墨烯防弹材料等概念,研究范围涵盖金属、非金属等22类新材料,在我国军事装备、新能源、交通、环境保护等领域获得了应用。目前,其首个石墨烯产业化公司中航石墨烯科技发展有限公司已落户天津。在环境净化材料领域,中航     

超薄类石墨相氮化碳纳米片剥离技术的研究进展

超薄二维（2D）纳米材料,因其优异的电子、光学、物理和化学性能,以及各种潜在应用,在纳米技术、材料科学、化学和凝聚态物理等领域迅速发展. 类石墨相氮化碳（g-C₃N₄）是一类主要由碳和氮原子组成的2D聚合物材料,但块状g-C₃N₄比表面积小、分散性差严重影响其在光催化领域的应用. 因此,人们常采用剥离方法制备超薄g-C3N4纳米片. 本文主要详述了目前常用的热氧化剥离、超声辅助液相剥离和酸碱化学剥离等方法的现状及机理,并讨论了超薄g-C₃N₄纳米片未来的重点研究方向.     

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.     

石墨烯纳米材料的制备及能源应用研究进展

石墨烯材料凭借优异的性能在世界范围内引起极大的研究热潮。综述目前国内外石墨烯材料的研究与产业化发展现状,以及石墨烯在材料制备、工艺转移、新形貌制备方面的前沿进展情况,对石墨烯在锂离子电池、超级电容器能源领域的前沿应用进行概述,并指出石墨烯材料未来的发展方向。