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.     

石墨烯基气凝胶吸附材料在空气净化领域的研究进展

综述石墨烯气凝胶的制备方法及石墨烯基气凝胶作为吸附材料在空气净化领域中的应用现状，总结目前石墨烯气凝胶材料存在的问题，并对石墨烯气凝胶在空气净化吸附方面的未来发展方向提出展望。结果表明：石墨烯气凝胶是一种具有大比表面积、高孔隙率、多吸附位点的良好空气净化材料，经改性后的石墨烯气凝胶对气体污染物具有可观的化学吸附能力，结合自身物理吸附性能，成为了近年来备受关注的空气净化材料之一。     

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)     

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。     

多孔石墨烯的制备与应用研究进展

石墨烯由于其特殊的结构和优异的性能受到了科学界的广泛关注.许多研究者受石墨烯优异性能的启发,对石墨烯相关材料进行了广泛的实验和理论研究.多孔石墨烯是一类具有纳米级孔结构的石墨烯材料,在超级电容器、气体分离净化、储氢、DNA检测等领域具有广泛的应用前景.综述了多孔石墨烯材料的最新研究进展,总结了近年来国内外多孔石墨烯制备方法及其潜在应用,还对现有研究成果进行总结分析,并指出了当前仍待解决的问题,为今后工作提出了建议.     

石墨烯纳米复合材料的制备及其电化学生物传感应用研究进展

作为单原子厚度的二维碳原子材料,石墨烯由于其特殊的结构和理化性能而成为目前碳基材料中的一个研究热点。为了进一步拓宽石墨烯的应用范围和提高石墨烯的应用能力,需要对石墨烯或其衍生物进行功能化修饰。本文主要综述了石墨烯的功能化方法及功能化石墨烯基纳米复合材料在电化学生物传感应用领域的研究进展。     

石墨烯基电催化剂的合成与燃料电池性能研究

为了满足人们对绿色能源的迫切需求,生物乙醇及其清洁能源转换设备,如直接醇类燃料电池(DAFCs)吸引了越来越多人的关注,尤其是在设计和开发有效的阳极催化材料方面。采用溶剂热和紫外光还原法制备了石墨烯/二氧化钛/铂(RGO/TiO2/Pt)复合电催化材料。产物的形貌和结构分别采用扫描电子显微镜(SEM)、X-射线粉末衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)等手段进行表征。形貌和结构分析结果表明,氧化石墨烯已被还原成石墨烯,铂纳米粒子均匀分散在石墨烯/二氧化钛界面。进一步研究了这种复合物的电催化性能;循环伏安等电化学研究表明:与铂和石墨烯/铂相比,石墨烯/二氧化钛/铂复合材料具有更高的催化活性和稳定性,有望成为新型高效的直接醇类燃料电池(DAFCs)的电催化材料。     

石墨烯吸附材料的制备与应用研究进展

石墨烯具有独特的结构、优异的性能,在诸多领域有广泛的应用.石墨烯层的原子均为表面原子,其表面积非常大,是天然的吸附材料.其易于制备、成本低廉等优势使得石墨烯吸附材料成为水处理研究中的热点.石墨烯及其复合材料已经在重金属、染料、杀虫剂、抗生素、石油等污染物的治理方面得到应用.综述了石墨烯吸附材料的制备方法以及其在污水处理方面的应用.分析了污染物在石墨烯吸附材料上的吸附行为,并讨论了石墨烯与污染物的相互作用.着重关注官能团对石墨烯吸附材料性能的影响,从化学视角提出了设计高效石墨烯吸附剂的思路.     

铜箔预处理对石墨烯质量的影响研究进展

石墨烯因其独特的结构和优异的性能,自发现以来一直是研究的热点。铜箔作为一种在化学气相沉积(CVD)法制备石墨烯中广泛采用的衬底材料,表面形貌直接影响石墨烯的质量。基于近几年CVD法制备石墨烯的研究进展,综述了铜箔的主要预处理方法及其对石墨烯质量的影响。介绍了商用超光滑锂电铜箔在石墨烯制备中的应用,并对其应用前景进行了展望。     

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.     

石墨烯/聚合物纳米复合材料研究进展

 石墨烯是由单层碳原子通过共价键结合形成的二维片层状结构,是一种新型碳类纳米材料,具有优异的力学、电学和热学等性能,被认为是一种非常有前景的材料,近年来广泛用于改性各种聚合物。本文回顾了石墨烯/聚合物纳米复合材料的制备方法、性能和应用现状;综述了石墨烯/聚合物纳米复合材料的强度、刚度、韧性、电学和热学等性能的研究进展。主要内容包括石墨烯改性聚合物常见的3种制备方法(溶液共混、熔融共混和原位聚合)及其对石墨烯在聚合物基体中分散性的影响,石墨烯/聚合物纳米复合材料力学性能变化规律与作用机理,石墨烯微观结构等因素对材料热学性能以及导电阈值的影响等;讨论了石墨烯/聚合物纳米复合材料的潜在应用和面临的挑战和机遇,并展望了其低成本产业化的发展前景。     

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.     

功能化腈纶纤维材料的开发与环境应用进展

功能化纤维在水处理、空气净化和抗菌除臭等领域的应用研究是材料学的一个重要方向.根据笔者13年来在功能化腈纶纤维材料研制与应用方面取得的成果,回顾并总结了相关领域的研究进展和应用现状.针对水、空气和纺织品领域的典型有毒有害污染物和致病性微生物,以腈纶为原料纤维,通过化学接枝改性、金属离子负载和聚合物负载等技术方法,以化学键合方式将多种功能基团和活性物质固化到纤维结构中,合成一系列同时具备优良机械性能和环境应用性能(离子交换、螯合吸附、抗菌防霉)的功能化腈纶纤维材料,主要性能指标达到或优于国际先进品牌产品;介绍功能化腈纶纤维生产工艺优化和配套设备开发情况,其工艺和设备可形成60 t/a的功能化腈纶纤维生产能力;根据重金属、有机/无机污染物等在功能化腈纶纤维上的吸附/脱附性能,确定功能化腈纶纤维吸附滤芯和过滤床层的结构与参数,与其他功能单元进行集成,形成针对不同应用的综合水质净化装置和有毒有害气体深度净化装置;研发的系列抗菌功能纺织品,具有抗菌效果显著、稳定持久、无溶出、无刺激性等优点.     

石墨烯/无机纳米粒子复合材料的制备及其在生物医学领域的应用

石墨烯以独特的结构和优异的性能一经问世就引起了大范围的研究热潮,随着研究的深入,石墨烯/无机纳米粒子复合材料也成为了材料研究领域的新热点.生物医学领域是石墨烯/无机纳米粒子复合材料的重要研究方向.简述了当下石墨烯/无机纳米粒子复合材料的几种制备方法,重点介绍了其在生物医学领域的应用进展.     

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。     

石墨烯/弹性体纳米复合材料研究进展

石墨烯材料由于其超薄的纳米片层结构,优良的导热、导电功能特性,在弹性体复合材料领域已经取得了众多的应用,并赋予了橡胶复合材料更强的动静态力学性能以及导电导热等功能性。本文从石墨烯的制备开始,重点综述了石墨烯的制备及表面修饰,石墨烯/弹性体制备方法,以及复合材料的各项性能,并阐述了三者之间的相互关联。最后提出了石墨烯/弹性体纳米复合材料领域未来应关注的科学和技术问题。     

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.     

极具潜力的无机功能材料——纳米氧化铁

纳米氧化铁由于具有优良的物理和化学性能,加上其环境友好、抗腐蚀、耐热、高生物安全性、来源广泛和价格低廉等特点,在材料研究领域备受关注。随着材料研究的深入,纳米氧化铁的制备方法不断推陈出新,初步达到了形貌、结构和尺寸的可调控,这使得氧化铁具有更加独特的性能,也为其应用领域的不断拓展打下了基础,逐渐发展成为最热门的功能材料之一。该文总结了纳米氧化铁的主要制备方法及其在光催化、磁性材料和生物医学等方面的应用情况。     

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     

石墨烯及其衍生物改性聚酰亚胺的研究进展

聚酰亚胺(polyimide,PI)具有优异的热稳定性、机械性能、电学性能和化学稳定性。石墨烯(Graphene,G)具有优良的物理和化学特性,是一种良好的复合材料的增强材料。将石墨烯及其衍生物纳米片填充到聚酰亚胺材料中,制备复合材料,能很大程度提升聚酰亚胺复合材料的性能(力学、热力学、电学等性能),以满足随着高新科技的发展带来产品制造对材料性能的要求。综述了近年来国内外有关石墨烯及其衍生物改性聚酰亚胺制备复合材料的研究进展,重点阐述了石墨烯的制备及改性方法、复合材料的制备方法及性能,最后对复合材料的发展趋势和应用前景进行了展望。