氧化石墨烯在镀层封闭剂中的性能研究

试验研究了氧化石墨烯在以硅溶胶为主要成分的镀层封闭剂中的性能.认为氧化石墨烯的大比表面积能有效阻碍腐蚀介质对镀层的腐蚀,其表面的羟基也能与纳米二氧化硅胶粒表面的羟基发生缩合反应而形成共价键,提高了氧化石墨烯在封闭剂中的溶解性和稳定性.在烘干固化中,氧化石墨烯与二氧化硅胶粒以及其他成膜物质交联在一起,提高了封闭层的强度和耐蚀性.氧化石墨烯还能与镀层金属形成化学键,有效提高封闭层与镀层之间的结合力,从而提高封闭层的抗划伤能力.在锌及锌镍合金镀件三价铬钝化后采用羟基石墨烯改性封闭剂处理后所得到的封闭层拥有自修复性,其原因在于氧化石墨烯具有与六价铬相似的氧化性,对镀层金属有二次钝化作用,这能够有效克服三价铬钝化膜的技术缺陷,为军工行业淘汰六价铬钝化工艺提供了新的技术方案.     

锂离子电池负极材料PSi@GO的制备及其电化学性能

具有高能量密度的硅材料是锂离子电池负极的优选材料之一。但是,低电导率和在充放电过程中伴随的巨大体积变化而导致循环过程中容量迅速衰减,阻碍了硅材料商业化。本文以商业化的铝硅合金为硅源,通过冷冻干燥方法将氧化石墨烯（GO）包覆在其表面,制备了微米级的多孔硅（PSi）与GO的复合材料PSi@GO。该复合材料核层多孔硅内部丰富的孔隙提供充足的空间以适应硅的体积变化,外层的氧化石墨烯可以加速离子和电子传输,并再次缓冲硅的体积变化,从而可以有效地改善硅负极的循环稳定性和倍率性能。研究结果表明,电流密度为500mA/g时,PSi@GO-2（PSi与GO质量比为10∶5）复合电极材料循环100次后,比容量仍可达到1 275 mAh/g;在电流密度为4 A/g时,该复合材料也可达到980 mAh/g的高比容量。该PSi@GO-2复合材料显示了优异的倍率性能,具有良好的应用前景。      

超高分子量聚乙烯复合材料的消声性能研究

超高分子量聚乙烯(PE-UHMW)具有很好的抗冲击性、消声减振等性能,通过在PE-UHMW中加入玻璃纤维(GF)、聚四氟乙烯(PTFE)纤维和石墨烯(Gr),利用模压法制得PE-UHMW复合板。通过测试并分析其吸声系数和隔声量,提出了复合材料板分子链缠结模型,并结合模型分析了复合材料的消声性能。结果表明,在40～260Hz和1 590～2 880Hz波段,GF对PE-UHMW的消声性能有促进作用。而Gr加入后,则仅在1 790～3 000Hz波段对PE-UHMW的消声性能有促进作用,其他波段均未增加,与其自身缺陷有关。由于粘接较差,PTFE纤维并未达到预期效果,只是在大于2 160Hz后才对消声性能产生正面影响。总之,三种填料加入后都会影响PE-UHMW分子链的缠结,并且对分子链的耗能方式产生一定的影响,从而影响PE-UHMW的消声性能。     

氧化石墨烯/石蜡复合相变乳液的制备及对流传热特性

为提高石蜡相变乳液的传热性能，通过添加氧化石墨烯(GO)，制备了GO/石蜡复合相变乳液并对其相关性能进行了表征。搭建了流动阻力、对流换热试验台，对比研究了石蜡相变乳液及GO/石蜡复合相变乳液的流动阻力特性和对流换热特性，试验结果表明，由于GO的亲水性，复合相变乳液都表现出较好的稳定性。当GO的质量分数为0.01％、0.02％、0.03％时，复合相变乳液的热导率分别增加了20.01％、30.50％、35.18％。添加GO使乳液的流动阻力略有增加，直管段最大增加了6.70%，90°弯管处最大增加了13.20%；对流传热系数随着GO浓度的增加而增大，当GO浓度为0.03％时，对流传热系数最大提高了43.90％。     

氨基功能化石墨烯吸附锂原子的理论研究

运用第一性原理计算方法,研究了氨基功能化石墨烯(G-NH_2)的特点及对锂原子的吸附情况。计算结果表明,G-NH_2为P型半导体,能隙0.54eV,有优良的导电性能;G-NH_2层间距大于3.4A,不会发生类似石墨烯的聚集行为,具有更好的稳定性。分析单个锂原子在石墨烯(G)和G-NH_2上的吸附,结果表明G对锂的吸附能为-1.77 eV,锂所带电荷为0.552;G-NH_2对锂的吸附能为(-2.43~-3.51)eV,锂所带电荷为0.546~0.639。因而G-NH_2对锂吸附作用更强、电荷转移性能更好。对比多个锂原子在G与G-NH_2上的吸附,G-NH_2比G对Li吸附强且吸附量更大。以上计算结果表明,与本征石墨烯相比,G-NH_2对锂原子有更强吸附作用,电荷转移性能更佳,储锂量更大。     

GO填充对辐照交联UHMWPE/VE复合材料吸水率及润湿性的影响

通过热压成型工艺制备了超高分子量聚乙烯/维生素E/氧化石墨烯(UHMWPE/VE/GO)复合材料,随后在真空环境下采用γ射线对其进行辐照交联处理,采用红外光谱仪分析了复合材料的分子结构,并利用接触角测量仪测定不同液体在复合材料表面的接触角,分析了其表面润湿性,进而计算出复合材料的表面自由能,同时分析了复合材料吸水率的变化。结果表明:GO填充对辐照处理前后UHMWPE/VE复合材料的分子结构未产生明显影响,GO的添加略微提高了UHMWPE/VE复合材料的吸水率,显著提升了复合材料的润湿性及表面能。     

β-环糊精-氧化石墨烯超分子杂化体的构筑及应用进展

β-环糊精是由7个D-吡喃葡萄糖单元通过α-1,4-糖苷键键连成环的超分子主体分子，“内疏水、外亲水”的独特结构赋予了其优异的分子识别能力；氧化石墨烯类材料凭借其优良特性成为近几年的研究热点。由β-环糊精和氧化石墨烯构筑的超分子杂化体在兼具二者特有性能的基础上又有新功能的引入。本文综述了β-环糊精-氧化石墨烯超分子杂化体的构筑方式，按二者间的连接方式，分别为共价键和非共价键两种连接方式，其中通过共价键连接是目前最主要的构筑方式；此外对β-环糊精-氧化石墨烯超分子杂化体的特征和表征进行了简述。同时对β-环糊精-氧化石墨烯超分子杂化体在水污染处理、电化学检测、药物控释和催化等领域的应用进展进行了综述。最后对该超分子杂化体在构筑和应用上的发展趋势进行了展望。     

氧化石墨烯的制备及形成机理研究

氧化石墨烯(GO)作为一种石墨烯衍生物,结构中含有大量羟基、环氧基、羧基和羰基等含氧官能团,使其易与其他物质通过相互作用复合,从而提高和拓宽传统材料的性能及应用。GO的结构和尺寸等性质会受石墨氧化过程中制备方法、石墨来源、氧化剂种类、反应条件等因素的影响。针对GO的制备、形成机理、结构控制等方面的研究逐渐引起科研工作者的重视。该文综述近几年有关GO的制备、方法改进、制备过程中涉及到的化学反应和形成机理以及GO结构影响其宏观性能和应用的研究进展,指出确定GO的形成机理和精确控制GO的结构是制约其应用的关键,从工业化生产和可持续性发展的角度对要拓宽和实现GO的应用存在的问题及研究方向进行了总结和展望。     

石墨烯基气凝胶的制备及油吸附性能研究进展

海上漏油的频繁发生以及采油废水、工业含油污水的大量排放造成水资源大片污染和生态系统平衡的严重破坏。目前，从水体中分离油品和有机污染物已受到越来越多的商业和学术的关注。石墨烯基气凝胶是由二维石墨烯片层组装成的三维宏观材料，因其孔隙率高、比表面积大、密度低、机械性能强等特点在油水分离领域具有广阔的应用前景，已成为当今的研究热点之一。本文结合最新研究进展系统地总结了石墨烯基气凝胶的结构设计、组装及干燥方法，归纳了近年来其在油水分离中的应用进展，并对石墨烯基气凝胶在油水分离领域的研究现状和未来研究方向做了简要评述，以期为该领域的深入探索提供新的视角。