Ag/石墨烯复合涂层的制备及抗菌性能

首先用改进的Hummers法制备氧化石墨烯（GO）; 其次用原位还原法将银氨溶液中的Ag纳米粒子通过还原剂葡萄糖和GO复合, 获得Ag/GO胶体; 最后在真空干燥条件下得到Ag/GO涂层, 并用真空阶梯热还原技术制备Ag/还原氧化石墨烯(rGO)涂层. 利用X射线衍射、 扫描电子显微镜、 透射电子显微镜等方法对膜样品结构形貌进行表征, 并用润湿角测量仪和抑菌环方法分别检测样品的亲/疏水性和抗菌性能. 实验结果表明: 石墨烯基膜材料与基底结合较好, Ag纳米粒子在石墨烯片层间呈球形均匀分布, 粒径为20~50 nm; 纯GO和rGO膜表面未见菌落, 大肠杆菌与金黄色葡萄球菌均未出现有效抑菌环; 复合Ag纳米粒子后, 涂层的抑菌效果得到显著提高; 与Ag/GO复合膜相比, Ag/rGO复合膜呈更强的抗菌活性, 即低温退火有助于提高石墨烯基复合涂层的抗菌性能.     

Al2O3-H2O纳米流体的导热性能

采用Hotdisk热物性分析仪测量了Al2O3-H2O纳米流体的导热系数,探讨了pH值、分散剂加入量和纳米粒子含量对导热性能的影响．结果表明：最适宜的pH值和分散剂加入量能显著提高水溶液中Al2O3表面Zeta电位的绝对值,增大颗粒间的静电排斥力,悬浮液分散稳定性较好,导热系数较高;从分散稳定和导热系数提高两个方面来考虑,最佳pH值为8．0左右;在0．10％Al2O3-H2O纳米流体中,十二烷基苯磺酸钠的最佳加入量为0．10％．Al2O3-H2O纳米流体的导热系数随纳米粒子含量的增大而非线性增大,且大于现有理论（Hamihon-Crosser模型）预测值．     

石墨烯/PAN纳米复合膜的制备及其力学性能

以改进的Hummer法制备了氧化石墨烯(GO),并以抗坏血酸(L-AA)为还原剂制备了还原性氧化石墨烯(rGO).以石墨烯为添加物,采用静电纺丝的方法制备了石墨烯/聚丙烯腈(GO/PAN)纳米纤维复合膜.使用场发射扫描电镜、X射线衍射、红外光谱以及热重分析对石墨烯进行了研究,测试了石墨烯对纳米复合纤维材料力学性能的影响.结果表明:当添加的GO质量分数为0.3%时,纺制的纤维平均直径为103nm,复合膜的力学性能有所提高,比纯PAN膜的拉伸强度提高了42.4%,断裂伸长率增加了32.5%;当GO质量分数超过0.3%时,复合膜的力学性能变差;当GO和rGO质量分数均为0.3%时,GO/PAN复合膜的力学性能优于rGO/PAN复合膜.     

Pt/CNFs-rGO催化剂的制备及催化氧化甲醇的性能研究

利用改进的Hummers法制备氧化石墨烯(GO),采用静电纺丝和热处理结合的方法得到碳纳米纤维(CNFs),并将其混合作为催化剂载体。然后,以乙二醇为还原剂,采用一步微波法还原H_2PtCl_6的同时将GO还原为还原氧化石墨烯(rGO),得到Pt/CNFs-rGO复合催化剂。酸性条件下,用循环伏安法和计时安培法研究Pt/CNFs-rGO在甲醇电化学氧化中的催化性能。结果表明,与Pt/CNFs、Pt/rGO和商用Pt/C催化剂相比,复合催化剂Pt/CNFs-rGO对甲醇氧化有较高的催化性能,且mrGO∶mCNFs=4∶3时Pt/CNFs-rGO的催化效果最佳。碳纤维的引入可以提高Pt/rGO催化氧化甲醇的性能,其原因为CNFs的引入有效改善了石墨烯片层间的堆叠,从而提高了Pt粒子的利用率。     

石墨烯介导铁还原菌耦合针铁矿体系降解四氯化碳

研究了氧化石墨烯(GO)、还原氧化石墨烯(rGO)及双氧水改性还原氧化石墨烯(rGO(H₂O₂))3种石墨烯介导铁还原菌耦合针铁矿体系的铁还原过程以及该体系强化降解四氯化碳的机理。结果表明：不同石墨烯均能有效促进铁还原菌还原针铁矿和铁还原菌耦合针铁矿体系对四氯化碳的降解,其中rGO的促进作用最为显著,其机理主要与石墨烯表面的醌类等基团具有更强的电子传递能力、吸附态Fe(Ⅱ)浓度高及能生成还原能力强的次生铁矿蓝铁矿等因素有关。     

波壁管内Cu-醇基纳米流体的强化换热研究

随着科技的进步,热交换设备的热负荷与传热强度不断增大,传统的醇类冷却剂不足以满足换热设备的冷却要求,通过向传统醇类冷却剂中加入Cu纳米粒子从而形成Cu-醇基纳米流体。对Cu-乙醇、Cu-乙二醇、Cu-丙二醇三种Cu-醇基纳米流体在波壁管中的换热特性进行数值模拟研究,同时采用分子动力学计算了Cu-醇基纳米流体的导热系数,分析了雷诺数Re与纳米颗粒体积分数φ对纳米流体的换热特性的影响。结果表明,在相同条件下,纳米流体的导热系数比基液大,且随着φ的增加而增大,通过比较这三种Cu-醇基纳米流体的导热系数,发现Cu-丙二醇纳米流体的导热系数的增幅最大;同时发现纳米流体的对流换热系数与基液相比有所提高,且随着φ的增加而增大;Cu-醇基纳米流体在强化传热的同时也会产生更大的阻力损失,且该损失随着φ的增大而增大;用性能评价因子PEC对波壁管内流体的对流换热系数与摩擦阻力系数进行综合分析。发现在三种Cu-醇基纳米流体中,Cu-丙二醇纳米流体具有最好的综合换热性能。     

改性石墨烯/聚氨酯复合乳液的合成及性能表征

通过逐步聚合反应将改性氧化石墨烯(DIGN)接枝到水性聚氨酯(WPU)链段中,制备得到DIGN/WPU纳米复合乳液。通过IR、AFM、SEM对氧化石墨烯(GO)、DIGN、WPU及DIGN/WPU纳米复合材料的结构进行表征;并研究了DIGN用量对乳液粒径,流变性能及其胶膜的热稳定性和力学性能的影响。结果表明:DIGN的引入使得乳液具有了假塑性流体特性,并随DIGN含量的增加,乳液黏度,粒径及分布指数增大,纳米复合材料的热稳定性明显改善;当w(DIGN)=1wt%时,拉伸强度增加80.33%,杨氏模量提高192.11%,断裂伸长率下降了42.74%。     

纳米颗粒表面修饰对纳米流体粘度的影响

纳米流体的黏度受流体温度、纳米颗粒粒径、纳米颗粒浓度等多方面的影响。在前人的研究中,黏度随流体温度的增加而减小,随纳米颗粒粒径的增加而减小,随纳米颗粒浓度的增加而增大,但黏度随纳米颗粒浓度的增大程度不同。通过总结大量不同情况下纳米流体的黏度数据,分析纳米流体黏度随纳米颗粒浓度的增加与纳米颗粒表面性质的关系。分析结果表明:纳米颗粒的添加增加基础流体的黏度;且亲水型纳米颗粒比疏水型纳米颗粒与水形成的纳米流体的黏度高。通过对纳米颗粒表面性质的修饰,可以控制纳米流体黏度的变化,从而影响流体输送过程中的能耗。     

Al2O3-水纳米流体的导热性能研究

采用Hotdisk热物性分析仪测量了Al2O3-H2O纳米流体的导热系数,探讨了不同pH值、分散剂浓度和纳米粒子质量分数对Al2O3-H2O纳米流体导热性能的影响。结果表明：最优化的pH值和分散剂加入量能显著提高水溶液中Al2O3表面Zeta电位绝对值,增大了颗粒间静电排斥力,悬浮液分散稳定性较好,导热系数较高。从分散稳定和导热系数提高两个方面来考虑,pH=8.0左右被选为最优化值,在0.1%Al2O3-H2O纳米流体中,0.10%SDBS被选为最优化浓度。另外,Al2O3-H2O纳米流体的导热系数随纳米粒子质量分数的增大而增大,呈非线性关系,且比现有理论（Hamilton–Crosser模型）预测值大。     

蒙脱土/还原石墨烯/聚乙烯醇复合薄膜的制备及其导热性能

以蒙脱土/氧化石墨烯(MMT/GO)为二元填料,采用一步溶液共混法,并经水合肼还原,制备得到蒙脱土/还原石墨烯/聚乙烯醇(MMT/rGO/PVA)复合薄膜,研究了GO的氧化程度、MMT/GO二元填料的组成及质量分数对复合薄膜导热性能的影响.结果表明:低温浴条件下制备得到的GO具有更完整的sp2杂化碳晶格,有利于rGO导热性能的发挥;MMT片层能有效阻止GO在还原过程中团聚,使rGO在复合薄膜中形成有序排列结构,有利于复合薄膜导热性能的提升;同时,由于MMT/GO二元填料能与PVA基体之间形成氢键,大大改善了填料和聚合物之间的界面结合力,降低了界面热阻,进一步提高了复合薄膜的导热性能.当MMT与GO的质量比为2∶1,复合薄膜中MMT/GO二元填料的质量分数为12%时,MMT/rGO/PVA复合薄膜的热导率达到66.4 W/(m·K),比纯PVA(0.5 W/(m·K))至少提高了132倍.     

石墨微流体的有效导热系数

采用一步化学法制备了石墨微流体,并采用瞬态热线法测试了石墨微流体的有效导热系数,研究了石墨含量、超声处理时间、微波处理时间及基液种类对石墨微流体有效导热系数的影响。结果表明:不同基液中加入石墨后形成的石墨微流体的有效导热系数均显著增大,且石墨含量越高有效导热系数越大;石墨含量为1.0%时,以去离子水、乙二醇以及二甲基硅油为基液的石墨微流体的有效导热系数提高幅度分别为102.09%、93.17%、225.69%;石墨含量、超声处理时间及微波处理时间相同时,以二甲基硅油为基液的石墨微流体的有效导热系数增幅最大,乙二醇次之,去离子水最小;随着超声处理时间和微波处理时间的延长,石墨微流体有效导热系数的增幅显著降低.     

石墨烯基材料的氧化程度对碳纤维/环氧树脂复合材料性能的影响

利用航空级耐高温环氧树脂(EP)5284作为基体,研究了不同氧基团含量的石墨烯(GR)基材料(GR、还原氧化石墨烯(rGO)、氧化石墨烯(GO))对碳纤维(CF)/EP的热性能、力学性能和电性能的影响.结果表明,GR、rGO和GO均使EP的最大反应放热峰向低温移动,其中以GO对树脂的影响最为显著;同时,GR、rGO和GO的加入均缩短了改性树脂体系达到一定交联程度所需的时间.添加0.2%(质量分数,下同)的rGO和GO对复合材料的玻璃化转变温度有明显的提高,但同样添加0.2%GR未提高复合材料的玻璃化转变温度.添加0.2%GR和0.2%rGO后均降低了复合材料的层间剪切强度,而添加0.2%GO则使复合材料的层间剪切强度提高了约10%.添加0.2%的GR、rGO和GO对CF/EP复合材料的导电性能均有改善作用,其电导率分别为CF/EP的4倍、5.29倍和2.88倍.复合材料的微观形貌分析表明,GO与CF、EP具有更好的相容性,GO在复合材料中与CF、EP形成了结合更为紧密、有效的界面,GR与CF、EP的相容性相对较差,而rGO居中.三者之中,GO有效提高了CF/EP复合材料的层间剪切性能和玻璃化转变温度,但对导电性能而言,rGO的改善作用最为显著.     

纳米颗粒表面修饰对纳米流体黏度的影响

纳米流体的黏度受流体温度、纳米颗粒粒径、纳米颗粒浓度等多方面的影响。在前人的研究中,黏度随流体温度的增加而减小,随纳米颗粒粒径的增加而减小,随纳米颗粒浓度的增加而增大,但黏度随纳米颗粒浓度的增大程度不同。通过总结大量不同情况下纳米流体的黏度数据,分析纳米流体黏度随纳米颗粒浓度的增加与纳米颗粒表面性质的关系。分析结果表明:纳米颗粒的添加增加基础流体的黏度;且亲水型纳米颗粒比疏水型纳米颗粒与水形成的纳米流体的黏度高。通过对纳米颗粒表面性质的修饰,可以控制纳米流体黏度的变化,从而影响流体输送过程中的能耗。     

WO_3/TiO_2-rGO复合材料的制备及其光催化性能

以自制三氧化钨(WO_3)、氧化石墨烯(GO)为原料,钛酸四丁酯(TBT)为钛源,柠檬酸为水解抑制剂和表面活性剂,采用溶胶-凝胶法制备WO_3/TiO_2-GO,再通过硼氢化钠(NaBH4)还原得到WO_3/TiO_2-还原氧化石墨烯(WO_3/TiO_2-rGO)三元复合材料.通过X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)对样品进行分析表征;研究GO质量分数、热处理温度对复合材料结构和甲基橙降解效率的影响.结果表明:纳米WO_3/TiO_2粒子均匀分散于rGO表面;rGO的引入能够有效抑制TiO_2晶粒的长大;400、450℃热处理样品中TiO_2为锐钛矿相,随着热处理温度的升高,晶体结构由锐钛矿晶相向金红石晶相转变,同时微晶的颗粒尺寸增加,晶型转变温度约为500℃;当GO质量分数为10%时,450℃热处理的WO_3/TiO_2-rGO样品光催化降解甲基橙效率最高,可达95%以上.     

SiO_2-水纳米流体稳定性及导热性能

采用两步法制备体积分数为0.1%~0.5%的S iO2-水纳米流体,并利用zeta电位、吸光度和粒度分析表征其悬浮稳定性,研究发现超声振动5 h其悬浮稳定性最佳。采用瞬态热线法测量纳米流体的导热系数,结果表明:纳米流体导热系数的变化与纳米颗粒体积分数和温度的变化成正比,其中25℃时体积分数为0.3%的S iO2-水纳米流体相对于水的导热系数提高11.5%,而在50℃时则提高46.5%。建立纳米流体导热系数模型,与其他模型比较发现,本理论模型更接近于实验值。     

采用3ω法测量多壁纳米碳管悬浮液的导热系数

为了减小瞬态热线法测量纳米流体导热系数时易受电磁干扰和自然对流等因素的影响,更好地探究新型换热工质的强化传热机理,研制了3ω法实验台,采用锁相放大器测得交流加热铂丝的3倍频电压响应,拟合算出待测液体的导热系数。先通过对常规液体蒸馏水、乙二醇以及酒精溶液的测量,验证了实验台的精度和可靠性。然后采用两步法合成了稳定性较高的多壁纳米碳管悬浮液,测得其各体积分数和各温度下的导热系数。实验结果表明,3ω法具有较好的电磁兼容性,测量时温升不超过0.5K,可以有效地减小对流传热和辐射传热的影响,且可以通过1ω电压来判断纳米流体的稳定性;纳米碳管悬浮液的导热系数比基液和Ham ilton-Crosser预测值明显提高,并且分别随纳米碳管含量的增加和温度升高而加大。     

CoFe_2O_4/rGO磁性复合材料的制备及吸附性能

文章以氧化石墨烯(GO)为原料,通过溶剂热法制备钴铁氧体/还原氧化石墨烯复合材料(CoFe_2O_4/rGO)。利用透射电子显微镜(transmission electron microscope,TEM)、高分辨透射电子显微镜(high-resolution transmission electron microscope,HRTEM)、场发射扫描电子显微镜(field emission scanning electron microscope,FESEM)、X射线衍射仪(X-ray diffraction,XRD)等对其进行表征,并研究其对模拟有机染料废水的吸附性能。结果表明:所制备的CoFe_2O_4/rGO复合材料为具有核壳结构的球形纳米颗粒,其平均粒径约为180nm;CoFe_2O_4/rGO能高效吸附阴离子有机染料,对刚果红吸附量高达490.6mg/g,其吸附作用主要是由静电作用力引起的。     

一步合成具有SERS性能的Au NPs/rGO复合粉体

采用简单、快速的微波辐射法,以绿色无毒的抗坏血酸为还原剂,一步还原氧化石墨烯(GO)和氯金酸(HAuCl_4)混合分散液制备纳米金/石墨烯(Au NPs/rGO)复合粉体。采用UV-Vis,XRD,SEM,TEM,AFM和拉曼光谱仪对复合粉体结构和表面拉曼增强散射(Surface-enhanced Raman Scattering,SERS)性能进行表征。微波辐射法可以快速合成Au NPs/rGO复合粉体,GO和HAuCl_4质量比对rGO片层上Au NPs负载量具有调控作用,质量比为1∶3时,AuNPs的负载量最多;Au NPs/rGO复合粉体具有良好的SERS性能和荧光猝灭性,r GO的化学增强和Au NPs的电磁场增强起到了良好的协同作用;复合粉体在612 cm~(-1)处吸收峰的增强因子达到了1.37×10~6。     

高电化学性能聚苯胺纳米纤维/石墨烯复合材料的合成

聚苯胺纳米纤维(PANI-F)与氧化石墨烯(GO)经组装后,进行水热反应,制备了PANI-F/rGO(还原的氧化石墨烯)复合材料.利用扫描电子显微镜(SEM),傅立叶红外光谱仪(FT-IR),X射线粉末衍射仪(XRD)对样品形貌和结构进行表征;同时,借助循环伏安(CV),恒电流充放电(GCD),交流阻抗(EIS)对样品的电化学性能进行了测试.结果表明:rGO均匀包裹在PANI-F表面,在1M H2SO4的电解液中,当电流密度为1A/g时,PANI-F比电容为378F/g,而PAGO10(PANI与GO的质量比为10∶1),比电容达517F/g;且当电流密度10 A/g时,PAGO10的比电容为356 F/g,而PANI-F的比电容仅为107F/g.     

TiO2-MDEA-H2O纳米流体热物理性质测量

为了强化N-甲基二乙醇胺(MDEA)溶液对CO2的吸收,通过将纳米TiO2颗粒分散至质量分数50％的MDEA水溶液中,制备了TiO2-MDEA-H2O纳米流体.通过采用测定纳米流体的吸光度方法对纳米流体的分散稳定性进行研究.结果表明:经过机械分散,在不添加任何分散剂的情况下,纳米流体放置48 h无明显团聚现象.测量了纳米TiO2颗粒质量分数分别为0.05％,0.20％,0.40％和0.80％时纳米流体的热物理性质.结果表明:随着纳米TiO2颗粒质量分数的增加,纳米流体的表面张力、运动黏度和导热系数都增加了.纳米流体的表面张力最大增大了约0.6％,运动黏度最大增大了约4.6％,导热系数最大增加了约5.9％.