三维炭/还原氧化石墨烯纳米片的制备及其电化学性能

采用水热合成法,将间苯二酚甲醛树脂涂覆在还原氧化石墨烯片层上,经冷冻干燥及炭化后构筑三维炭/还原氧化石墨烯纳米片。使用SEM、TEM、FTIR、XPS等对样品的形貌与结构进行表征,利用循环伏安、恒流充放电及电化学阻抗法测试了样品的电化学性能。结果表明,间苯二酚甲醛树脂成功将还原氧化石墨烯片包覆,二者构筑的三维炭/还原氧化石墨烯复合纳米片厚度为25nm;当循环伏安测试扫描速率为20mV/s时,三维炭/还原氧化石墨烯纳米片电极材料的比电容分别为还原氧化石墨烯与间苯二酚甲醛树脂炭电极材料相应值的1.8和2.8倍;在0.2A/g的充电电流密度下,三维炭/还原氧化石墨烯纳米片电极材料比电容为154.4F/g。     

石墨烯/ZnO复合材料光催化降解亚甲基蓝性能研究

利用水热法将通过hummer法制备得到氧化石墨烯包覆Zn O纳米颗粒,得到石墨烯/Zn O复合材料(简称Zn O@GR).对复合材料的结构、形貌和光催化性能进行研究.在光催化降解亚甲基蓝(MB)的过程中,Zn O@GR展现出了好于纯Zn O粉末的光催化效果.这主要是由于Zn O与石墨烯复合之后,在紫外光的照射下,Zn O材料中产生的光生电子—空穴对中的电子迅速迁移到石墨烯材料中,大大降低了光生电子—空穴的复合几率,因而使复合材料的光催化降解性能提高.     

Au@SiO2颗粒对石墨烯量子点拉曼信号的增强作用

采用金纳米颗粒包覆了一层二氧化硅壳层作为实验材料,利用该核壳材料增强石墨烯量子点的拉曼信号,并实现了单颗粒增强.实验中,二氧化硅的厚度可以通过反应时间得到控制,该壳层可以增强金纳米颗粒的化学和物理稳定性.本文方法与使用纯金纳米颗粒增强石墨烯量子点拉曼信号相比,其拉曼信号强度增强了20%以上.     

石墨烯-CdS的制备及在光电化学检测Cu~(2+)中的应用

通过一步溶剂热法制备了石墨烯-CdS复合材料(GR-CdS),并通过XRD、TEM、HRTEM等测试手段对其进行表征.结果表明CdS纳米颗粒的生成和氧化石墨烯的还原同时发生,CdS纳米颗粒分布在石墨烯的表面.实验中还探讨了氧化石墨烯的用量对复合材料光电性能的影响.实验结果证明氧化石墨烯的用量为10mg时,复合材料具有较好的光电活性(GR10-CdS).因此GR10-CdS修饰到导电玻璃表面作为光电化学传感器检测Cu2+,线性检测范围为10~80μmol/L,信噪比为3时传感器的检测限是9.5nmol/L,而且该光电化学传感器表现出很好的选择性.     

聚苯胺纳米纤维@还原氧化石墨烯纳米卷复合材料的制备及其在超级电容器中的应用

针对聚苯胺作为赝电容超级电容器电极材料时存在循环稳定性差的问题,设计利用还原氧化石墨烯纳米卷包裹聚苯胺纳米纤维.采用高沸点有机溶剂辅助冷冻干燥法制备了聚苯胺纳米纤维@还原氧化石墨烯纳米卷复合材料,利用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、能谱分析仪、傅里叶变换红外光谱以及X-射线衍射等对该复合材料的形貌、组成和结构进行表征,并采用循环伏安、恒流充放电、电化学阻抗等方法对其电容性能进行研究.结果表明,利用高沸点有机溶剂辅助冷冻干燥法能够成功将聚苯胺纳米纤维包裹进氧化石墨烯纳米卷中,最终将氧化石墨烯还原后得到聚苯胺纳米纤维@还原氧化石墨烯纳米卷复合材料;该复合材料经过5 000次循环充放电后电容量保持率达到75%;当复合材料中的聚苯胺纳米纤维质量分数为67%时,该复合材料在2.2A/g的电流密度下,质量比电容达到639F/g,表现出优异的电容性能.     

基于石墨烯/铂纳米颗粒复合材料的过氧化氢无酶传感器的研制

提出了一种新的过氧化氢电化学传感器的制备方法.通过Hummer法氧化天然石墨粉制得氧化石墨,在蒸馏水中利用超声分散将氧化石墨剥片,从而合成了氧化石墨烯(GO).将氧化石墨烯修饰到电极上后通过电沉积法在氧化石墨烯上沉积Pt纳米颗粒制得复合材料.利用其对过氧化氢的直接催化还原作用,研制了无酶过氧化氢传感器,实现对过氧化氢的灵敏测定,其响应电流与过氧化氢的浓度在4.00×10-5 mol/L～6.11×10-3 mol/L范围内呈线性关系,研究了各种实验条件对过氧化氢传感器性能的影响.该传感器制作简单,使用寿命长.     

基于石墨烯的多维度材料构筑及性能研究进展

 石墨烯是碳原子以六角形密堆积形成的二维原子晶体,具有独特的物理化学性质,在电子器件、能源环境和生物医学等领域有着广阔的应用前景。石墨烯的可控制备和组装是其实现实际应用的前提条件。近年来,相继开发出一系列石墨烯自组装与结构调控的技术方法,得到了多种结构特异、组成丰富和性能独特的石墨烯基多维度结构。本文从水溶性的氧化石墨烯出发,综述从零维到三维一系列不同维度和尺度石墨烯的自组装行为和材料构筑策略。对石墨烯的不同组装结构进行系统分类,提出其多维度组装体系的概念。石墨烯的多维度组装体系,在微纳米尺度上包括零维度的石墨烯基纳米颗粒和一维的石墨烯纳米线,在宏观尺度上包括二维石墨烯薄膜和三维的宏观体结构,最后对相关研究领域的发展趋势进行了总结和展望,结合计算化学的相关结果,预测了一系列未开发的石墨烯自组装结构。     

基于石墨烯分子印迹电化学传感器测定氯霉素

采用改进的Hummers法合成氧化石墨烯,通过共沉淀作用在氧化石墨烯表面生成磁性Fe3O4纳米微粒,经硅烷化修饰巯基,将金纳米颗粒自组装到复合材料中,得到磁性氧化石墨烯复合金纳米颗粒,将其滴涂在金电极表面,以氯霉素为模板分子,通过溶胶-凝胶法将分子印迹膜修饰到金电极上,制得氯霉素分子印迹电化学传感器,并对制备电化学传感器进行条件优化和电化学性能研究。结果显示,基于石墨烯分子印迹电化学传感器测定氯霉素的线性范围为2.5×10-9~5.0×10-6mol/L,检出限为8.0×10-10mol/L。     

氧化石墨烯纳米流体过冷度及非均匀成核条件研究

为研发过冷度低的相变蓄冷材料,降低冰蓄冷系统的能耗,实验测试了5种不同浓度的水基氧化石墨烯纳米流体的过冷度,并采用非均匀成核理论计算了在氧化石墨烯纳米薄片上的成核条件。实验结果表明,跟去离子水相比,各种浓度纳米流体的过冷度均受到了极大抑制,最大可降低69.1%,而且成核时间也大大缩短。理论计算表明:在单层氧化石墨烯纳米薄片的侧面(厚度)上成核需要很大的过冷度,只有当纳米薄片的重叠层数达到6层以上或重叠后的厚度超过6nm时,有效成核对应的过冷度才接近本实验条件下氧化石墨烯纳米流体的最大过冷度;要在纳米薄片的上下表面成核,过冷度与纳米薄片边长的乘积必须大于或等于2.446×10-8 m·K,借助纳米薄片的粒径分布和过冷度实验结果,验证了氧化石墨烯纳米流体满足这一成核条件。研究结果表明,氧化石墨烯纳米薄片可以作为降低相变材料过冷度的成核剂,对冰蓄冷和快速制冰行业具有重要的指导意义和实用价值。     

SnO_2/RGO纳米复合材料的NO_2气敏性能研究

以氧化石墨烯和氯化亚锡为原料,在简单的超声作用下,经过其自身间的氧化还原反应,使得纳米二氧化锡(SnO_2)颗粒均匀负载在还原氧化石墨烯(RGO)表面,从而获得了SnO_2/RGO纳米复合材料.气敏性能研究表明,在75℃的工作温度下,纳米SnO_2的复合极大改善了RGO对NO_2的气敏响应性能.此外,退火作用对SnO_2/RGO纳米复合材料的NO_2气敏性能有重要影响.     

High-conductivity graphene nanocomposite via facile, covalent linkage of gold nanoparticles to graphene oxide

Graphene and its derivative,graphene oxide (GO) have been substantively used as the main framework for dispersing or building nanoarchitectures because of their excellent properties in electronics and catalysis.The requirement to obtain superior graphene-metal hybrid nanomaterials has led us to explore a facile way to design 4-aminobenzenethiol/1-hexanethiolate-protected gold nanoparticles (aAuNPs)-functionalized graphene oxide composite (aAuNPs-GO) in solution.We demonstrate that when aAuNPs with amino groups are exposed to GO,well-dispersed coverage of Au nanoparticles are mainly observed on the edge of GO sheet.In contrast,when 1-hexanethiolate-protected gold nanoparticles (hAuNPs) without amino groups are exposed to GO,hAuNPs simply aggregate on the surface of GO.This indicates that amino groups located on the surface of Au nanoparticles are an essential prerequisite for attachment of nearly monodispersed aAuNPs.The strategy described here for the fabrication of aAuNPs-GO provides a straightforward approach to develop graphene-based nanocomposites with undamaged sheets structure and good solubility and also improve the conductivity of GO sheets evidently.     

超临界乙醇制备TiO2/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8.24 nm.     

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.     

PVP-assisted laser ablation growth of Ag nanocubes anchored on reduced graphene oxide(rGO) for efficient photocatalytic CO_2 reduction

Metallic nanoparticles loaded graphene nanocomposites have been widely studied for various scientific and technological applications. In this study, a facile method was reported to realize a straightforward growth of shape and size-controllable of metallic nanoparticles, and the subsequent hybridization with graphene in solution by strategically coupling wet-chemical route and laser ablation. By mixing graphene oxide(GO) with a tunable concentration level of polyvinylpyrrolidone(PVP) in aqueous solution, Ag nanocubes with a face-centered cubic crystal structure were generated by pulsed laser ablation and then mounted on GO nanosheets with the assistance of PVP. The preferential adsorption of PVP to Ag(100) crystal face led to the production of Ag nanocubes with exposed(100) facet. The result showed that the morphological yield of spherical particles decreased with the increase in PVP concentration. X-ray diffraction(XRD) and UV–visible spectroscopy analyses confirmed that GO was partially reduced. In the reduction of CO_2 gas, the photocatalytic conversion rate could achieve 133.1 μmol g~(-1) h~(-1) in 6 hrs for cubic Ag-loaded reduced GO composites.     

不同形状的氧化石墨烯-金纳米粒子对对硝基苯酚的表面增强拉曼活性特性分析

通过种子生长法合成了不同形态的金纳米粒子,之后加入至氧化石墨烯水分散液中超声震荡得到不同形状的氧化石墨烯-金纳米粒子复合物。运用扫描电子显微镜、X射线光电子能谱、拉曼光谱等表征手段,探究复合物的表面结构、结合能与电荷状态,通过对对硝基苯酚的检测以表征其拉曼活性,并分析造成不同增强效果的原因。结果表明,氧化石墨烯-金纳米粒子复合物表现出良好的表面增强拉曼活性,可以成功地检测到10^-5 mol/L的对硝基苯酚,且复合物的表面增强拉曼活性因金粒子的形状不同而有所差异。     

新型AgBr/GO复合催化剂的制备及其可见光催化还原CO2性能的初步研究

 采用液相合成法,在十三烷基三甲基溴化铵（CTAB）辅助下制备具有可见光效应的AgBr/GO复合材料,并考察其在可见光下催化还原CO₂制备碳氢化合物的可行性及催化性能。XRD和TEM结果表明：AgBr纳米颗粒均匀地分散在GO载体表面,有利于光诱导下产生的电荷在AgBr与GO界面间的有效传递。可见光照射下,AgBr/GO复合催化剂还原CO₂生成的甲烷、甲醇、CO和乙醇的产量分别是106.11、64.20、26.53和10.96 μmol·g^-1,明显高于AgBr的催化活性。AgBr/GO在重复使用5次后其光催化还原CO₂的活性基本保持不变,因此AgBr/GO是一种高效的、光化学性质稳定的催化剂。     

氧化石墨烯尺寸分级及细胞毒性研究进展

氧化石墨烯（graphene oxide, GO）是一种化学改性的石墨烯材料。作为化学法制备石墨烯的前驱产物,GO具有石墨烯固有的优异性能外,大量含氧官能团的存在还使其表现出两亲性,例如在诸多溶剂（尤其是水）中分散性能良好。不同尺寸的GO应用于不同领域。大尺寸GO因其结构完整,适用于于制备导电薄膜和整料。小尺寸GO因其优异的生物相容性和生物活性,常应用于生物医学领域。制备不同尺寸级别的GO,使其在不同领域中的应用发挥更好的作用很有必要。简单介绍了GO的制备方法及结构特性,重点总结了影响GO尺寸的因素、GO的尺寸分级方法以及GO细胞毒性的尺寸效应。     

氧化石墨烯-金纳米粒子复合物的表面增强拉曼活性特性

通过水热法合成了氧化石墨烯-金纳米粒子复合物,利用透射电镜和紫外光谱对其进行表面特征和吸收特征分析,并以结晶紫为探针分子,利用拉曼技术分析其拉曼活性。研究结果表明,实验得到的氧化石墨烯-金纳米粒子复合物可以成功检测到10^-4 mol/L的结晶紫溶液,具有良好的拉曼活性。     

氧化石墨烯对亚甲基蓝废水的絮凝效果研究

以氧化石墨烯（GO）为絮凝剂,以水溶性阳离子型染料亚甲基蓝(MB)为处理对象,研究了GO对MB的絮凝效果,拟突破传统絮凝剂不能有效去除可溶性染料的瓶颈. 通过改进的Hummers法制备了GO,利用SEM、XRD、FT-IR对其进行了表征. 探讨了染料初始质量浓度、絮凝剂投加量、溶液pH以及搅拌时间对絮凝效果的影响,并通过测定GO、MB、反应前后溶液的电位和反应前后物质的红外光谱,分析了可能存在的絮凝机理. 同时,比较了几种常用的无机、有机絮凝剂对MB的絮凝效果. 结果表明:当pH=4,染料初始质量浓度为70 mg/L,絮凝剂投加量为180 mg/L,絮凝时间为9 min时,絮凝效率达到95%. 电性中和对絮凝过程起着主要作用,同时还存在吸附架桥作用. 与其他常用絮凝剂相比,GO具有投加量少、去除率高、pH适用范围广等优点,是一种具有广阔应用前景的絮凝剂.     

多壁碳纳米管与氧化石墨对活性炭电化学性能影响

以石油焦制得活性炭（AC）作为超级电容器的电极材料,在此AC中分别加入5％多壁碳纳米管（MW-CNTs）或5％氧化石墨（GO）,借助氮吸附分析仪、循环伏安测试（CV）和电化学交流阻抗谱分析（EIS）,比较MW-CNTs与GO对改进AC电化学性能作用影响.实验结果显示：MWCNTs和GO的吸附等温线具有多段特征,而AC呈现含丰富中孔的微孔炭特征.CV测试显示,在低扫描速率下,加入MWCNTs和GO可使响应电流略有增加.EIS揭示加入MWCNTs和GO可提高AC电极的导电性、频率响应和快速充放电性能,同时提高AC电极的的充放电容量.倍率放电性能和1 000次循环测试也表明加入MWCNTs和GO可提高AC电极的放电容量.