石墨烯功能化纳米纤维空气净化材料研究进展

面向空气净化的应用需要,开发高效净化材料已成为研究热点之一,而功能化纳米纤维材料在高效空气净化领域展示出巨大的应用前景。石墨烯及其衍生物具有独特的二维结构和稳定的物化性质,有利于提高纳米纤维材料的综合性能。本文阐述采用混纺法、喷涂法、模板辅助法和交联法制备的石墨烯功能化纳米纤维材料间形貌与性能的差异,分析石墨烯的吸附、抑菌、光催化功能在不同空气净化体系中的作用机制,探讨具有多级结构的石墨烯功能化纳米纤维材料在空气净化领域应用的可行性,并指出今后应重点关注如何实现多层次结构的石墨烯功能化纳米纤维材料的可控制备及其孔隙形貌的精准调控,开发具有良好适用性的石墨烯功能化纳米纤维空气净化材料。     

碳基材料在电化学传感中的研究进展

电化学传感器具有简单、分析时间短、成本低、灵敏度高等优点,在环境分析和药物分析中越来越受重视.各种纳米材料和信号放大策略已被制备并用于电化学传感器的构建材料,如金纳米颗粒、双金属纳米颗粒、功能化石墨烯、碳纳米管、石墨烯量子点和金属有机框架.碳基材料具有优异的性能,包括丰富的孔结构、高比表面积、可调的表面功能性、良好的、导电性、易于化学功能化,在电化学传感领域显示出广阔的应用前景.该文具体阐述了碳基材料的性质、结构和合成,讨论了碳基及复合材料在电化学传感中的应用,有效的提高了灵敏度,最后对碳基材料面临的挑战和未来发展进行了展望.     

纳米氧化石墨烯在肿瘤显像和治疗领域的研究进展

纳米氧化石墨烯,即石墨烯的氧化衍生物,作为一种新型二维的碳纳米材料,具有超大的比表面积和优异的光热效果等性质,已成为纳米医学领域中备受关注的研究热点.它含有大量的活性化学基团,比如羧基、羰基、羟基和环氧基等,既容易对其进行生物化学功能化,又使其具有很好的生物相容性,因此在生物医学领域中表现出很强的应用潜能.首先简要概述了纳米氧化石墨烯的制备与功能化方法,然后重点介绍它在生物医学领域的应用研究,包括其体内外毒性测试和肿瘤显像与治疗方面的研究进展.     

石墨烯增强铝基复合材料研究进展

铝基复合材料作为金属基复合材料中最重要的材料之一,在工业生产以及日常生活中有着非常广泛的应用。石墨烯由于其高导热性、高阻尼性、高弹性模量、高强度以及良好的自润滑性成为复合材料中重要的增强体。将石墨烯用作增强体增强铝基复合材料有着非常大的应用潜力。归纳了石墨烯增强铝基复合材料的研究进展;总结了影响其性能的主要因素即增强体材料种类,石墨烯在铝基体中的均匀分散性以及铝基体与石墨烯之间的界面情况;介绍了石墨烯增强铝基复合材料的两种制备方法;分析了石墨烯增强铝基复合材料的增强机制;并展望了其发展前景,以期为制备高性能石墨烯增强铝基复合材料提供参考。     

功能化石墨烯的性能与应用

石墨烯是一种具有独特二维晶体结构的新型碳纳米材料,具有优异的力学、电学、光学和热学性能,但是在溶剂中难以分散限制了其在很多领域的应用.功能化石墨烯提高了分散性,充分发挥了石墨烯的优良性能,在储能、生物医药、传感器和复合材料方面具有光明的应用前景.综述了石墨烯和功能化石墨烯的制备方法、优良性能及其各领域的应用.     

功能化石墨烯对海洋环境中细菌群落结构及生长的影响

功能化石墨烯因其优异的导电、传热和机械性能,应用前景广阔.为了解功能化石墨烯对海洋环境可能的生态毒性效应,其分别加入近岸海水(终质量浓度50mg/L)和沉积物(终质量分数50mg/kg)中,模拟海洋环境对样品培养2周,并采用DNA高通量测序技术分析功能化石墨烯对海洋细菌群落结构的影响.结果表明功能化石墨烯对两种海洋环境来源的细菌物种组成均有明显影响,但效果不同:暴露于功能化石墨烯后,海水中细菌的物种多样性和丰度降低,而沉积物中细菌的物种多样性和丰度升高,这可能是功能化石墨烯在海水和海洋沉积物中分散、吸附和团聚等环境行为存在差异所致.然而,在两种海洋环境来源的处理组中,功能化石墨烯的存在均对光合细菌(蓝细菌门)的生长起促进作用.上述结果可为功能化石墨烯的海洋生态安全性评估提供参考.     

石墨烯纤维研究进展

 石墨烯具有独特的电学和力学等性能。宏观的石墨烯纤维由纳米级的石墨烯组装而成,其集成了微观石墨烯的突出性能,因而不仅具有常规纤维的柔韧性可用于纺织物,同时具有轻质、可成型加工及易于功能化等显著优势。概述了石墨烯纤维研究方面的最新进展,包括其可控制备技术、功能化及其在柔性纤维器件如驱动器、机器人、光伏电池、电容器等方面的应用。     

离子液体/石墨烯复合物修饰电极同时测定多巴胺和尿酸

<正>近年来,石墨烯由于其具有优良的电学、机械学及热力学性能而得到了广泛关注.离子液体也因其具有特殊的性质已经引起了研究热潮.离子液体的引入能提高石墨烯复合物的性能,并能扩大其应用范围[1].因此,很多研究者致力于离子液体功能化石墨烯制备及其应用研究.然而,氧化石墨烯的还原通常要用到高毒性、易爆炸的试剂(如硼氢化钠或水合肼).这些试剂可能会污染制备的石墨烯而限制石墨烯及其复合物的应用.于是我们建立了一种简便、温和的方法,并合成了环境友好的1-丁基-3-甲基咪唑半胱氨酸盐离子液体功能化的石墨烯复合物(IL/石墨烯)[2].所制备的离子液体功能化石墨烯复合物能很好     

石墨烯基复合组装膜应用研究进展

综述了石墨烯复合膜材料的制备方法与性能研究,包括石墨烯基复合Langmuir-Blodgett(LB)膜、石墨烯基复合纺丝薄膜及其他石墨烯复合膜.同时,总结了近年来石墨烯复合物膜的研究进展,阐述了石墨烯基复合膜的应用前景和面临的挑战.     

石墨烯及其衍生物在小鼠体内的分布与毒性效应

石墨烯以其独特的二维结构具有的性质,吸引着世界科学家的高度关注.毫无疑问,石墨烯以及功能化石墨烯的潜在应用必然会被不断挖掘;即使是极少一部分性质被应用,也将导致其在环境中数量的急剧增长.本文介绍了石墨烯的化学性质、表征方法和应用前景;重点阐述了近几年关于石墨烯及其衍生物进入小鼠体内在各脏器中的分布和相应毒性效应的研究进展,阐明其进入环境后对环境生物可能引起的危害,为评价其生态和健康风险提供了基础信息.本文最后对石墨烯相关材料在医药应用研究需要关注的问题和未来研究方向进行了展望.     

石墨烯及其衍生物在生物医药领域的研究进展

综述了石墨烯及其衍生物氧化石墨烯和功能化石墨烯的结构特性、生物学特性,以及其在生物传感器、药物载体、光线疗法、生物成像和组织工程材料等生物医药方面的研究进展.结果表明:石墨烯及其衍生物特殊的结构、优异的性能为疾病诊断及临床用药提供新的可能,在生物医药方面具有很大的应用前景.     

强极化衬底下不同堆垛方式双层石墨烯能隙的研究

基于第一性原理计算,以强极性极化材料作为衬底,提出一种打开双层石墨烯能隙的有效方法.应用表面功能化的氮化硼极性材料为衬底,使以 AA 和转角形式堆垛的双层石墨烯,其能隙打开到 0.033 9 eV 和0.032 5 eV.当以AB方式堆垛双层石墨烯时,在该衬底下其能隙可达到0.430 eV左右;且此能隙随衬底与双层石墨烯之间的堆垛方式的不同而发生微小变化.这表明该方法一方面能够通过改变双层石墨烯自身的堆垛方式来有效的改变其能隙大小;另一方面在AB堆垛情况下通过调整衬底与相邻石墨烯的堆垛方式可以对其能隙在0.430 eV附近进行微调.该方法在完美的保持双层石墨烯结构完整性的前提下,能够获得适用于光电子器件的能隙.相较于其他方法,该方法更加切实可行,能够促进石墨烯在半导体器件中的应用以及石墨烯技术的发展.     

中空硅球/石墨烯复合材料制备及电化学性能

锂离子电池中硅基负极材料具有极高理论容量和低充放电电压平台,作为代替石墨的最佳负极材料,成为当下研究中热门的锂电池负极材料。设计中空硅球/石墨烯复合材料,H-Si球与氧化石墨烯水热条件下形成三维多孔石墨烯气凝胶内嵌硅球复合物(H-Si/GA),H-Si球与聚二烯丙基二甲基氯化铵(poly dimethyl diallyl ammonium,PDDA)功能化的氧化石墨烯溶剂热条件下静电吸附形成包覆状复合物(H-Si/G)。借助结构表征和电性能测试,硅球与石墨烯紧密包覆状的H-Si/G展示出更佳的电性能。中空硅球由于静电吸附作用嵌入石墨烯纳米片中,石墨烯牢牢固定硅球,构建了稳定的导电通道,缓冲体积膨胀,并保持电极结构稳定。硅球内部的空隙空间为体积膨胀预留足够缓冲空间,缩短了电子和离子传输通道。     

合肥物质科学研究院在石墨烯材料的等离子体制备及应用研究方面取得系列进展

中国科学院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所王奇研究员主持的安徽省重点研究与开发计划项目"等离子体技术制备高质量功能化石墨烯"通过省科技厅组织的结题验收.研究团队攻克等离子体技术制备石墨烯及石墨烯复合材料工艺,减小液相路线中石墨烯材料的团聚程度,节约了能耗,并开展了石墨烯复合材料在能源、环保、生物医药等领域的应用,取得了多项重要进展.     

1,2-萘醌-4-磺酸钠功能化石墨烯复合水凝胶的制备及其电化学性能

以1,2-萘醌-4-磺酸钠(NQS)、氧化石墨烯(GO)、多孔氧化石墨烯(HGO)为原料,基于水热反应制备功能化石墨烯水凝胶(F-GH)和功能化多孔石墨烯水凝胶(F-HGH),通过调控NQS的添加量得到不同N QS负载量的F-G H.利用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射仪等对材料的形貌与结构进行表征;通过循环...     

氧化石墨烯的还原和烷基化及其储能性能研究

石墨烯是由sp2杂化碳原子组成的二维周期蜂窝状点阵结构,其特殊的单原子层结构使其表现出许多奇特的物理化学性质,在电子学、生物医学、储能、传感器等领域显示出广阔的应用前景.然而,由于石墨烯易团聚成石墨,使其不能均匀分散在水或常用的有机溶剂中,在很大程度上限制了它的实际应用.本研究首先利用金属锂和萘的四氢呋喃溶液还原氧化石墨烯,然后对其进行循环烷基化反应,获得了烷基功能化程度不同的石墨烯.该方法通过还原除去了氧化石墨烯中大多数的含氧官能团,很大程度上恢复了石墨烯的导电性(1 361S/m),并且,由于在石墨烯表面引入烷基链,改善了石墨烯的分散性,为石墨烯的进一步加工和应用提供新的思路.通过电化学充放电测试等手段研究了制备的石墨烯材料用作锂离子电池负极活性物质的电化学性能.     

石墨烯基电极材料在超级电容器中的应用

随着能源消耗的日渐增长,寻找低成本、环保、寿命长的储能设备迫在眉睫。在超级电容器领域,石墨烯电极材料以其高比电容、优异倍率性能、良好导电性等优势而受到广泛关注。对石墨烯材料的制备方法、电化学性能及相关机制做了总结,目的是研究不同结构的石墨烯材料对超级电容器性能的影响,并找到性能较为优异的石墨烯基材料。最后分析了石墨烯基电极材料发展中存在的问题,并对其研究前景进行了展望。     

乙二胺改性石墨烯载铂催化剂的制备及其电解水制氢的研究

采用乙二胺对氧化石墨烯(GO)进行功能化改性,利用傅里叶变换全反射红外光谱 (ATR FT-IR)、X射线光电子能谱 (XPS) 和透射电镜 (TEM)等测试手段对氧化石墨烯功能化前后的结构进行了定性和定量分析,结果表明功能化石墨烯(FG)中成功的引入了乙二胺。利用功能化石墨烯作为催化剂载体,制备了功能化石墨烯载铂催化剂(Pt/RFG),与商业碳载铂催化剂(Pt/C)进行对比,结果发现铂颗粒在RFG上具有良好的分散性,且平均粒径较小。将这两种催化剂样品分别与全氟磺酸树脂混合制成膜电极,应用于固体聚合物电解水制氢技术,测试其电解去离子水时的电流密度及产氢速率,其中含有Pt/RFG的膜电极电解效率较高,产氢速率可达到2.96 mL/(min·cm²)。     

2015-04 国内期刊亮点

制备出优良性能的功能化氧化石墨烯纳米带/乙烯-乙酸乙烯共聚物石墨烯纳米带(GNRs)是一种由碳原子构成的单层条状结构的不渗透材料,在高阻隔应用领域具有较大的发展前景。但其制备较困难,而GNRs的前驱体——氧化石墨烯纳米带(GONRs)虽制备简单、抗渗透性优良,但在部分有机溶剂中分散性很差,限制了其在复合材料领域的应用,因此寻找一种行之有效的改性剂/方法来对其进行改性是一项很有意义的工作。研究采用纵向氧化切割多壁碳纳米管(MWNTs)     

单层边缘功能化石墨烯的制备和表征

为探讨石墨烯的氧化过程,以浓硫酸、高锰酸钾和双氧水作为氧化剂,通过部分边缘氧化剥离石墨得到了单层边缘氧化石墨烯(SLMGO),用定量硼氢化钠还原得到了单层边缘功能化石墨烯(SLMFG).使用FT-IR、SEM、TEM、XRD和XPS等手段表征了SLMGO和SLMFG结构和形貌.结果表明:边缘功能化的单层石墨烯较深度氧化的多层石墨烯,能更好地保持层状平面结构.基于好的共轭程度,边缘功能化的石墨烯光电性能将更好.