Co掺杂对RGO/Fe3O4复合材料组织结构和吸波性能的影响

研究了Co掺杂对还原氧化石墨烯(RGO)/Fe3O4复合材料结构、形貌和吸波性能的影响规律.采用一步水热法分别制备RGO/Fe3O4和Co掺杂的RGO/Fe3O4复合材料,通过扫描电子显微镜、X射线衍射仪和X射线光电子能谱分析Co掺杂对复合材料的微观形貌、相组成及表面元素价态的影响;利用矢量网络分析仪测定两种复合材料在2～18GHz频率范围内的相对复介电常数和复磁导率,模拟计算了Co掺杂对RGO/Fe3O4复合吸波性能的影响规律.结果表明:部分Co参与了水热反应生成了CoCO3、Co3O4和Co2O3,还有部分Co以单质形式存在,其通过正负电荷吸引机制,影响Fe3+在氧化石墨烯(GO)表面的配位,使得负载在还原氧化石墨烯(RGO)表面的Fe3O4纳米颗粒部分迁移至RGO片层间;Co掺杂改善了复合材料的导电能力和磁损耗能力,使复合材料的吸波能力显著增强.反射率模拟结果表明:掺杂后与掺杂前相比,当匹配厚度d=2.00mm时,最大反射损耗提高3.44dB,有效吸收频带拓宽2.88GHz;当匹配厚度d=2.50 mm时,最大反射损耗提高8.45 dB,有效吸收频带拓宽2.73GHz.Co掺杂对RGO/Fe3O4复合材料的结构和形貌有显著影响,并有效改善复合材料的吸波性能.     

还原氧化石墨烯-TiO_2复合纳米材料制备与光催化性能

利用新型碳材料还原氧化石墨稀对TiO_2进行改性,以期提高TiO_2的光催化活性.采用溶剂热法,以氧化石墨烯(GO)和钛酸四丁酯(Ti(OBu)4)为原料,成功制备了不同还原氧化石墨烯含量的RGO/TiO_2纳米复合材料.运用XRD、TEM、FT-IR和UV-vis等手段研究了复合材料的性质,同时以甲基橙(Methyl Orange,MO)为模型,评价了不同反应条件下制备的复合物的光催化性能,讨论了不同还原氧化石墨烯含量、催化时间等对复合物的光催化性能的影响.在甲基橙评价模型基础上,将制得的具有最佳光催化性能的RGO/TiO_2复合材料进行致病大肠杆菌的抗菌实验,以此来检验RGO/TiO_2纳米复合材料的抗菌效果.实验结果表明,采用溶剂热法在180℃下煅烧6h制得RGO/TiO_2纳米复合材料,锐钛矿相TiO_2通过C-O-Ti键均匀地分布在片层还原氧化石墨烯载体上.RGO/TiO_2复合材料对甲基橙溶液的降解率明显高于纯纳米TiO_2.当制备复合材料时GO的初始投加量为40mg时,制得的RGO/TiO_2复合材料对甲基橙的降解率达到50%.同时,该RGO/TiO_2纳米复合材料对致病大肠杆菌有明显的抗菌作用.     

钛酸钡/还原氧化石墨烯纳米复合物的制备及其微波吸收特性

采用溶剂热法制备出BaTiO_3纳米颗粒,将不同质量的BaTiO_3纳米颗粒与氧化石墨烯(GO)进行复合,并在氩气保护下经过煅烧得到BaTiO_3/还原氧化石墨烯(BaTiO_3/RGO)纳米复合物.利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)等手段系统地表征了样品的物相结构以及表面形貌,并用矢量网络分析仪(VNA)测试样品的微波吸收特性.当制备的BaTiO_3/RGO纳米复合物中BaTiO_3的质量分数为80.9%时,纳米复合物展现了良好的微波吸收性能;当其厚度为2.0 mm时,在频率为10.48 GHz处的反射损耗达到-26.06 dB,且在9.32~11.54 GHz频段内反射损耗小于-10 dB.实验结果表明,BaTiO_3/RGO纳米复合物具有优异的电磁波吸收性能.     

石墨烯负载铂催化剂对肉桂醛选择性加氢性能影响

用沉积-沉淀-水合肼还原法制备氧化石墨烯（GO）、石墨（graphite）、酸化石墨（graphite-H）负载的Pt催化剂,研究了它们对肉桂醛选择性加氢生成肉桂醇反应的催化性能,并对该催化剂进行多晶X射线衍射、透射电镜、拉曼光谱、N2 吸附和X射线光电子能谱表征.结果表明：3种制备的催化剂中,负载Pt后氧化石墨烯被水合肼还原生成还原氧化石墨烯（RGO）,具有最高的比表面积,表面Pt的含量较低,所得Pt颗粒的粒径最小,具有最高的肉桂醛转化率;RGO 含有较多的酸性含氧基团C-OH 及COOH,有利于肉桂醛的C=O吸附,因此Pt/RGO具有最高的肉桂醇选择性.此外,还考察了Pt/RGO 催化性能与温度、氢气压强、反应时间的关系.实验表明,最佳反应温度为85℃,时间为3h,H2 压力为2.0MPa.     

ZIF-8衍生的ZnO与RGO复合材料的制备及其电磁波吸收性能

以ZIF-8与氧化石墨烯(GO)为前驱体,采用溶剂热法和碳化法得到ZnO/RGO复合材料.用X射线衍射、扫描电镜和透射电镜测试手段,对制备的ZnO/RGO复合材料的结构与物相进行表征,用矢量网络分析仪测量复合材料的电磁参数(复介电常数和复磁导率),通过反射损耗(RL)公式得到不同厚度样品的RL值.结果表明:煅烧温度为700℃的样品在2~18GHz具有良好的吸波性能;吸波层厚度为4mm、频率为17.2GHz时,RL小于等于-10dB的频率宽为1.0GHz(16.8~17.8GHz),此时的RL达到最小值-22.9dB.     

基于银纳米颗粒/还原氧化石墨烯的复合物修饰玻碳电极对对硝基苯酚的电化学检测

采用银纳米颗粒(AgNPs)和还原氧化石墨烯(RGO)制备成AgNPs/RGO复合物;并且用这种复合物修饰玻碳电极(GCE),制备出来的电化学传感器对对硝基苯酚(4-NP)进行微量检测。在最优的情况下,对4-NP的线性响应范围是0.005~5μmol/L和10~100μmol/L,检测限是5.28 nmol/L。由于该传感器具有比较宽的检测范围、令人满意的稳定性、特别低的检测限,所以这种电化学传感器可以应用到工业和生活当中,具有很好的应用前景。     

高缺陷石墨烯的制备及性能

采用溶剂热法和化学氧化还原法制备了两种石墨烯(RGO),并对其进行了X-射线粉末衍射(XRD)、热重(TG)、透射电镜(TEM)和拉曼(Raman)光谱等表征.结果表明,所制备RGO为粉末状,表面褶皱明显,具有大量缺陷位;结晶度和规整度较石墨明显降低,碳sp~2杂化的层平面尺寸比氧化石墨烯(GO)小; RGO具有比GO更为优异的热稳定性.此外,Raman光谱中RGO的碳sp~3/碳sp~2(I_D/I_G)的值比GO大,表明GO被还原后,RGO的无序度增加,即表面缺陷位增多.其中采用化学氧化还原法制备的RGO的I_D/I_G值较大,无序化程度较高,存在的缺陷位较多.     

抗坏血酸与茶多酚协同作用制备单层石墨烯

采用改良的Hummers法制备氧化石墨烯(GO),再用抗坏血酸(LAA)、茶多酚(TP)和LAA/TP双组分还原体系作为还原剂,将氧化石墨烯还原成石墨烯(RGO),分别进行导电性能测试、拉曼光谱分析、X射线衍射分析以及X射线光电子能谱分析,并利用扫描电镜、透射电镜以及原子力显微镜对LAA/TP双组分还原体系所制备的RGO的形貌进行了表征.结果表明,LAA/TP双组分还原体系之间存在协同作用,其对GO的还原效果优于单组分还原剂,所制备的RGO呈单层结构.文中还对LAA/TP体系的协同作用机理进行了阐释.     

g-C_3N_4/RGO/AgI复合光催化剂的制备及性能研究

采用热聚合法制备石墨相氮化碳(g-C_3N_4),超声法制备还原氧化石墨烯/石墨相氮化碳(RGO/g-C_3N_4)二元复合光催化剂,再利用共沉淀法在二元复合光催化剂RGO/g-C_3N_4表面负载AgI,制得g-C_3N_4/RGO/AgI复合光催化剂。运用XRD、SEM、FT-IR、UV-Vis和FTIR等手段对材料进行表征,以罗丹明B(Rh B)作为目标物,用g-C_3N_4/RGO/AgI进行光催化降解实验。结果表明:光照210min后,g-C_3N_4/RGO/AgI光催化剂对Rh B的降解率为96. 52%。相同条件下,RGO/g-C_3N_4和gC_3N_4/AgI对RhB的降解率分别为58. 28%和73. 80%。g-C_3N_4/RGO/AgI复合光催化剂具有优异的光催化性能。     

Zn_2SnO_4/RGO锂离子电池负极材料的制备及其电化学性能的研究

高能量密度、快速充放电能力以及长循环使用寿命的新型电极材料的开发是锂离子电池应用领域面临的一个重大的课题。本文以SnCl_4·5H_2O、ZnCl_2与氧化石墨烯(RGO)为原料,以N_2H_4·H_2O为矿化剂与还原剂,聚乙烯醇(PEG)作为分散剂,通过一步水热法合成了Zn_2SnO_4/RGO复合材料。利用X射线衍射仪(XRD)、透射电镜(TEM)对Zn_2SnO_4/RGO复合材料的结构与形貌进行了表征,结果表明:Zn_2SnO_4纳米颗粒均匀的负载在还原氧化石墨烯(RGO)片层上,形成良好的导电网络;Zn_2SnO_4/RGO在100mA/g电流密度下循环80周后的可逆比容量仍有810(mA·h)/g,而Zn2SO4空白样品在相同的电流密度下可逆比电容量小得多;石墨烯的引入阻止了Zn_2SnO_4纳米颗粒的团聚,同时也提高了Zn_2SnO_4/RGO复合材料的导电性,使其在锂离子电池的应用方面具有广阔前景。     

Ag/reduced graphene oxide(RGO) nanocomposites for detection of TNT

The modified Hummers method was employed to generate graphene oxide, and Ag/reduced graphene oxide (RGO) nanocomposites were synthesized at different temperatures by using sodium citrate as the reductant. Scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM), X-ray diffraction (XRD), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and Raman spectroscopy were employed to characterize the reaction products. The results indicate that RGO has been synthesized successfully, and Ag particles are distributed evenly on the surface of RGO. The RGO prepared at a reaction temperature of 120℃ shows the best surface-enhanced Raman scattering (SERS) activity. The Ag/RGO nanocomposites modified by 10^-5 mol/L 4-aminothiophenol (PATP) successfully detect a 10^-5 mol/L 2,4,6-trinitrotoluene (TNT) alcohol solution.     

NiCo2O4/RGO复合材料的制备及其电化学性能

采用两步水热法制备NiCo₂O₄/RGO复合材料,并对其电化学性能进行研究.研究结果表明,当电流密度为1 A/g时,NiCo₂O₄/RGO复合材料的比电容高达2 332.40 F/g,约是NiCo₂O₄材料的3倍,当电流密度增加至10 A/g时,其比电容还能保持为1 127.22 F/g,表现出优异的倍率性能.这归因于复合材料特殊的多孔蓬松结构,有效增加了材料的比表面积,NiCo₂O₄的比表面积为56.488 0 cm²/g,而NiCo₂O₄/RGO复合材料的比表面积高达188.604 2 cm²/g,能够提供更多的反应活性位点,同时RGO能够有效提高材料的导电性,两者之间的协同作用使得电化学性能大幅提升.     

纳米石墨片的制备与表征

以74μm天然鳞片石墨为原料,采用Hummers法制备氧化石墨。微波加热膨胀处理的氧化石墨,经超声振荡,氧化石墨片层剥离。通过水热法,在还原剂硼氢化钠的作用下得到纳米石墨片分散液。利用透射电子显微镜(TEM)、拉曼光谱和X射线衍射仪(XRD)对所制备的纳米石墨片进行表征。实验结果表明:该纳米石墨片呈现透明的薄片状,片层边缘存在褶皱形貌,片层间距为0.39 nm,层数约为12层。氧化石墨的剥离程度和还原程度均较高,其晶体结构中的缺陷得到了修复。     

石墨烯负载ZnS光催化材料的制备及其性能

采用水热法在不加与添加聚乙烯吡咯烷酮（PVP）的条件下分别制备了硫化锌／石墨烯（ZnS／RGO）和ZnS／RGO—PVP复合材料。通过X射线衍射、Fourier变换红外光谱、扫描电子显微镜等手段对样品的组成与形貌进行了分析表征。以亚甲基蓝为目标降解物在紫外光下研究了各样品的光催化活性。结果表明：ZnS复合RGO后明显提高了ZnS的光催化性能;加入PVP后提高了ZnS在RGO表面的附着量并抑制了ZnS颗粒的团聚,进一步提高了ZnS／RGO的光催化性能。     

膨胀石墨氧化制备石墨烯

在氧化还原法制备石墨烯的工艺中,氧化石墨的制备尤为重要。以大鳞片石墨制备的膨胀石墨为原料,采用改进的Hummers法制备氧化程度高、可剥离度高的氧化石墨稀,研究中温氧化时间、氧化剂用量及高温反应对氧化石墨烯结构、形貌及氧化程度的影响,对样品进行扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)表征。结果表明:硫酸与膨胀石墨用量比为75 mL∶1 g,高锰酸钾与石墨用量比为4 g∶1 g,35℃水浴反应24 h,制备得到氧化程度高的大片氧化石墨烯。该方法工艺简单、反应温度低,无须进行高温反应,可以解决大鳞片石墨制备氧化石墨烯难度大,氧化效率低的问题。     

Synthesis and characterization of Co<Subscript>3</Subscript>O<Subscript>4</Subscript> prepared from atmospheric pressure acid leach liquors of nickel laterite ores

A chemical precipitation-thermal decomposition method was developed to synthesize Co₃O₄ nanoparticles using cobalt liquor obtained from the atmospheric pressure acid leaching process of nickel laterite ores. The effects of the precursor reaction temperature, the concentration of Co2+, and the calcination temperature on the specific surface area, morphology, and the electrochemical behavior of the obtained Co₃O₄ particles were investigated. The precursor basic cobaltous carbonate and cobaltosic oxide products were characterized and analyzed by Fourier transform infrared spectroscopy, thermogravimetric differential thermal analysis, X-ray diffraction, field-emission scanning electron microscopy, specific surface area analysis, and electrochemical analysis. The results indicate that the specific surface area of the Co₃O₄ particles with a diameter of 30 nm, which were obtained under the optimum conditions of a precursor reaction temperature of 30℃, 0.25 mol/L Co2+, and a calcination temperature of 350℃, was 48.89 m2/g. Electrodes fabricated using Co₃O₄ nanoparticles exhibited good electrochemical properties, with a specific capacitance of 216.3 F/g at a scan rate of 100 mV/s.     

二氧化钛/石墨烯光催化降解草酸的研究

以钛酸四丁酯和氧化石墨烯为原料,采用水热法制备了二氧化钛/石墨烯(Ti O2/RGO)复合光催化剂,用XRD、TEM、UV-Vis DRS对光催化剂进行了表征.研究了其在紫外光和模拟太阳光条件下对草酸的光催化降解性能,结果表明,与Ti O2相比,Ti O2/RGO在紫外光条件下,反应10 min后对草酸的光催化降解率增加了2.97%,这主要是因为石墨烯为Ti O2提供了电子转移场所,提高了电子-空穴的分离效率;而在模拟太阳光条件下,反应10 min后Ti O2/RGO对草酸的光催化降解率增加了9.05%,除了提高量子利用率外,石墨烯的加入使得Ti O2的吸收边带红移,增加了对可见光的吸收.同时发现p H主要是通过影响催化剂表面电荷、电势以及对目标物的吸附来影响Ti O2/RGO光催化活性.添加叔丁醇(TBA)的光催化实验结果表明:·OH是Ti O2/RGO光催化体系中的主要活性物质之一.     

聚氨酯／石墨烯纳米复合物的制备、力学及温度-电阻率行为研究

采用改进的hummers法,并以NaBH4还原制得还原石墨烯（RGO）．以蓖麻油（CO）和2,4-甲苯二异氰酸酯（2,4-TDI）为原料合成蓖麻油基聚氨酯预聚体．利用原位聚合法将聚氨酯预聚体与还原石墨烯反应（不完全还原）,制得不同石墨烯含量的聚氨酯／石墨烯纳米复合物．采用x线衍射、傅里叶变换红外光谱、拉曼光谱、热重分析以及力学和热-电阻特性测试对复合物薄膜的结构和性能进行研究．实验结果显示聚氨酯／石墨烯复合物薄膜具有优良的热力学性能,特别是当石墨烯质量分数为1．5％时,聚氨酯／石墨烯纳米复合物出现正的电阻率-温度效应（PTC效应）．     

由碳还原KMnO4制备氧化锰/碳超级电容材料

以碳粉为还原剂，在酸性条件下与KMnO₄反应制备了粉末状氧化锰/碳复合材料，研究了碳还原剂种类（活性炭、石墨化中间相碳微球和膨胀石墨）以及镍、钴、铒离子对制备的氧化锰/碳粉末结构及电化学性能的影响。采用X-衍射技术和扫描电子显微镜（SEM）分析了氧化锰/碳的结晶结构及表面形态。结果表明，活性炭具有较强的还原能力，氧化锰/碳材料具有良好的电化学电容行为，其中以活性炭为还原剂制备的氧化锰/碳具有较高的电容量，质量比容量达117F/g，掺杂镍、钴后质量比容量达到185F/g。     

基于固/气反应的氧化石墨烯水热还原研究

【目的】对氧化石墨烯的水热还原过程进行系统研究。【方法】采用改进的水热装置,以乙醇为还原剂,通过固/气反应成功实现了水热条件下氧化石墨烯的还原,制备得到石墨烯。通过透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、X射线近边吸收谱(XANES)和热重分析(TGA)对石墨烯材料的结构和性质进行了测试,探讨水热条件下乙醇蒸汽对氧化石墨烯的还原效果。【结果】研究结果表明,水热环境下的固/气反应还原能够有效地去除氧化石墨烯上的含氧基团,石墨烯的π网格结构得到很好的恢复。还原后的石墨烯材料比氧化石墨烯具有更为优异的热稳定性。【结论】该方法低成本、高效、环保,可用于石墨烯的大规模制备。