电化学还原石墨烯用于水合肼的电催化氧化及检测

采用电化学还原技术制备了还原石墨烯.采用扫描电镜、Raman光谱、AFM等技术表征了石墨烯的形貌和结构特征.采用电化学测试技术研究了还原石墨烯修饰电极的电化学性能及对水合肼(N_2H_4·H_2O)的电催化氧化活性.结果表明,该石墨烯电极材料具有优异的电子传导性能.与裸玻碳电极相比,石墨烯修饰电极对水合肼表现出优异的电催化氧化活性.在最佳的实验条件下,将该石墨烯修饰电极用于水合肼的灵敏检测.在1×10~(-5)~1×10~(-4) mol/L范围内,氧化峰电流与水合肼的浓度呈良好的线性关系.该石墨烯修饰电极材料有望用于环境中水合肼等有机小分子的灵敏检测.     

石墨烯修饰玻碳电极测定铅离子的研究

采用Hummers法制备还原石墨烯,用滴加法将石墨烯修饰到玻碳电极表面,考察了石墨烯修饰层数、底液pH、富集时间和富集电位对铅离子检测的影响,并选定最佳条件.用线性伏安法在最佳条件下检测溶液中的铅离子,结果表明铅离子的溶出峰电流与其浓度的对数在5×10-6mol/L～8×10-5 mol/L范围内呈良好的线性关系,检测限为3.6×10-7 mol/L.石墨烯/玻碳电极也表现出良好的稳定性、重现性和抗干扰能力,并可用于实际水样的检测.     

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。     

石墨烯结构型氨气传感器研究进展

石墨烯基气体传感器具有噪声低、能耗小和常温下即可检测等优点,在医疗诊断、气体检测和农业生产等方面有着广泛的应用。然而,传统石墨烯型传感器往往存在着恢复时间长和选择性低等问题。为了使传感器工作更加灵敏,开发基于石墨烯及其衍生物的复合新型气敏材料用以降低恢复时间和提高选择性,是当前的主要研究热点。简要介绍了近年来石墨烯复合气敏材料（如金属氧化物半导体、导电聚合物、金属有机骨架化合物、二维过渡金属碳氮化物等）用于氨气检测的研究现状,展望了其在微机电系统集成化等领域的应用前景。     

石墨烯改性白炭黑填料对天然橡胶性能的影响

白炭黑(主要成分为纳米SiO₂,nano-SiO₂)由于易于制取、绿色环保等优点,现被广泛用于橡胶补强中,但是白炭黑因为结构上的特点,导致其在橡胶中的分散性和补强能力比炭黑差。利用硅烷偶联剂改善白炭黑在橡胶中的分散性,并研究改性白炭黑和石墨烯(GE)的协同补强作用对天然橡胶(NR)的影响。使用助分散剂单宁酸(TA)修饰的石墨烯与使用硅烷偶联剂KH570改性的白炭黑通过迈克尔加成反应得到杂化填料(KS-TGE),与天然橡胶充分混合制得KS-TGE/NR复合材料。经过测试,白炭黑经过改性后不仅改善了其在橡胶中的分散性,并且其和石墨烯制得的杂化填料与天然橡胶共混后,天然橡胶的力学性能得到提升。与未改性的nano-SiO₂/NR相比,改性后的复合材料拉伸强度最高提升36.3%,断裂伸长率最高提升79.5%,此外KS-TGE/NR仍能保持优异的弹性和动态力学性能。     

基于老化的石墨烯/橡胶粉复合改性沥青蠕变特性及微观结构分析

为了分析石墨烯掺量以及老化对石墨烯/橡胶粉复合改性沥青蠕变-恢复性能、蠕变参数以及蠕变中瞬时弹性变形、延迟弹性变形以及不可恢复黏性变形等各组成部分相对比例的影响,以不同石墨烯掺量的橡胶沥青为研究对象,采用60℃蠕变-恢复试验,分析其旋转薄膜烘箱(RTFOT)老化和压力(PAV)老化蠕变-恢复性能。首先,基于Burgers模型拟合沥青蠕变变形,为了减少Burgers模型拟合误差,利用蠕变柔量与时间的关系,预估Burgers模型的瞬时弹性模量,进而拟合模型剩余参数;其次,计算各类变形占总体蠕变变形比例,分析石墨烯掺量对不同老化阶段橡胶沥青蠕变变形的影响规律;最后,采用扫描电镜(SEM)观测不同老化程度的橡胶沥青、石墨烯/橡胶粉复合改性沥青微观结构。研究结果表明:RTFOT老化后橡胶沥青的蠕变值显著大于原样沥青,而经历PAV老化后,其蠕变值减小;石墨烯的掺加使得老化对橡胶沥青蠕变值的影响减小;RTFOT和PAV老化后,橡胶沥青及复合改性沥青的瞬时弹性变形所占比例、总体变形比例均有一定程度的减小;RTFOT老化后其延迟弹性变形所占比例显著减小,而黏性变形所占比例增加;PAV老化后其延迟弹性变形所占比例有一定程度的上升;SEM显示,原样橡胶沥青呈现明显的非均质性,老化后橡胶粉颗粒减少,橡胶颗粒呈现溶胀状态;原样石墨烯/橡胶粉复合改性沥青与橡胶沥青微观结构相似,老化后复合改性沥青中出现较大面积的团聚物。     

磁控溅射在PI/石墨烯基体上制备氧化锌薄膜

聚酰亚胺(PI)/石墨烯复合薄膜兼备了可挠曲性及透明、导电性,可作为柔性透明导电电极用于柔性电子器件中。但附着于PI上的石墨烯易划伤,使其导电性变差。本文采用脉冲直流磁控溅射法,以PI/石墨烯为基体,镀制保护石墨烯的氧化锌薄膜。分别采用原子力显微镜、X射线衍射仪、台阶仪、霍尔效应仪及紫外-可见分光光度计检测PI/石墨烯/ZnO复合薄膜的表面形貌、晶体结构、薄膜厚度及导电、透光性能。结果表明,PI/石墨烯/ZnO复合薄膜结构致密,氧化锌以(002)为择优取向,最低方阻为1.9×104Ω/sq,略低于石墨烯的方阻,可见光区平均透光率达80%。     

橡胶纳米复合材料研究进展及其发展前景

橡胶纳米复合材料的研究顺应了材料发展的必然规律。橡胶纳米复合材料最常用的制备方法是插层法。粘土补强的橡胶纳米复合材料强度大幅提高,并具有优良的气密性、阻燃性和耐热性,因而可广泛用于轮胎内胎、气密层等制品。金属或金属氧化物粉体等特殊性能纳米粉体的加入将赋予橡胶高强度、光学、电学、磁学、热学和声学特性,这将是今后功能高分子领域研究的重点。     

石墨烯对气体吸附的研究进展

介绍了石墨烯的发现过程以及这种材料独特的网络状孔隙结构、较大的比表面积、较高的表面活性等性质,重点介绍了近年来国内外在石墨烯对气体吸附方面的研究进展,从实验和理论两个方面研究了石墨烯对CO2,NO2,NH3等气体的吸附性能,验证了石墨烯对气体具有较好的吸附作用,将石墨烯作为气敏材料用于气体传感器是未来的发展趋势。     

石墨烯/聚嘧啶复合膜修饰电极用于甲基对硫磷的电化学测定

采用一步电沉积法制备了石墨烯/聚嘧啶复合膜修饰电极.利用循环伏安法和方波伏安法研究了甲基对硫磷在该复合膜电极上的电化学行为.结果表明,该复合膜对甲基对硫磷具有灵敏度高、响应速度快等特点.在最佳条件下,甲基对硫磷的峰电流响应与其浓度在0.000 3～2.5 μmol/L范围内呈现良好的线性关系,检测限为0.05 nmol/L.该石墨烯/聚嘧啶复合膜修饰玻碳电极也表现出良好的稳定性、重现性和抗干扰能力,并可用于实际样品的检测.     

氨水改进化学剥离法制备石墨烯的研究

针对化学剥离法的中间产物—氧化石墨烯分离困难和纯化费时方面的不足,提出了氨水分步纯化杂质的分离方法.具体方法包括利用不同pH条件增大杂质与产物的溶解性能差异,从而高效纯化产物,去除不同杂质离子,最后再经过还原步骤,得到高质量的还原石墨烯产品.这一方法可望用于氧化石墨烯的快速纯化以及石墨烯的高效制备研究,极大地降低了石墨烯的生产周期和成本,为石墨烯在能源、材料、医学等领域的规模化应用创造了有利条件.     

大面积单层石墨烯薄膜的生长与转移

本文章主要研究通过化学气相沉积法制备大面积的单层石墨烯薄膜,利用转移法将薄膜转移到任意衬底上,并使用拉曼光谱图表征此薄膜为单层的石墨烯薄膜.从而制备出大面积高质量可转移的石墨烯薄膜.为未来研究石墨烯的一些物理特性、化学特性及其一些器件有着重要的意义.     

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。     

氧化石墨烯保护的核酸分子探针及其在生物分析中的应用

近年来,氧化石墨烯(graphene oxide,GO)作为石墨烯的一类重要衍生物越来越受到人们的广泛关注.科学家们发现GO具有吸附单链核酸并保护其不受核酸酶降解的能力,该特性引发GO在生物分析领域一系列新的应用:一方面,基于GO能够保护RNA免受环境中普遍存在的核酸酶攻击,发展了稳定RNA探针分子的方法并用于特定目标物的检测、富集及分离;另一方面,基于单链核酸的吸附使其具有抗酶切能力,而形成双链核酸后脱吸附使其失去抗酶切能力,发展了循环酶切放大方法,并用于一系列分析物的高灵敏检测中.此外,功能核酸分子吸附于GO表面后,将具有较高的细胞转染效率、较低的细胞毒性以及较强的生物稳定性,从而被广泛应用于细胞内特定基因及代谢物的检测、成像等.在本篇综述中,首先介绍了GO对单链核酸的保护效果,在此基础上,进一步阐述受保护的单链核酸在生物分析领域的一系列应用.     

石墨烯/功能核酸电化学传感器在重金属离子检测中的研究进展

重金属离子由于其生物毒性大、易被富集、难于降解等特点，已严重威胁到人类的健康和安全。因此，开发快速、低成本、简单可靠的重金属离子检测方法具有非常重要的意义。近年来，基于石墨烯复合材料的电化学传感器具有高选择性、高灵敏度、低成本的特点，已广泛用于重金属离子的检测。而功能核酸作为新兴的识别元件，具有可媲美抗体的特异性识别作用，在电化学传感设计方面引起了广泛兴趣。本文对基于石墨烯复合材料/功能核酸的电化学传感器检测重金属离子的原理和研究进展进行综述，最后对其发展前景进行了展望。     

GO/CHIT复合物修饰的电化学传感器对土壤中镉和铅的同时测定

通过改进的hummer法制得氧化石墨,再经过热膨胀和超声剥离得到氧化石墨烯(GO),将其与壳聚糖(CHIT)混合后修饰到玻碳电极上用于对重金属Pb,Cd离子进行检测.实验结果表明,该传感器灵敏度高,制备及操作简便.将其用于土壤中Pb,Cd离子的检测,结果令人满意.     

羧基离子注入石墨烯的血液相容性研究

为解决石墨烯不亲水、不亲脂、难于在溶剂中稳定分散的缺陷,运用了离子注入的方法,分别将剂量为1×1017、5×1017和1×1018 ions/cm2的羧基离子(COOH+)注入到石墨烯表面.利用X线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)和水接触角(CA)分析证明注入可引入含氧官能团,如C—O、O—C=O等;并显著提高了材料的含氧量,从而使石墨烯表现出优异的亲水性,这可能是生物相容性改善的主要原因.血小板黏附实验、溶血实验和与红细胞相互作用实验表明:羧基离子注入后,石墨烯的溶血率降低,注入几乎没有对红细胞产生破坏,且显著抑制了血小板的黏附、聚集和活化.研究结果表明羧基离子的注入可显著提高石墨烯的血液相容性.     

基于石墨烯复合薄膜的等离激元传感研究进展

 做为由单层碳原子紧密堆积而成的六边形蜂窝状二维晶体,石墨烯具有高载流子迁移率、良好的生物兼容性和优异的化学稳定性。本文简要综述了石墨烯-金属纳米粒子复合薄膜在表面增强拉曼散射研究进展,以及石墨烯等离激元的激发方式和传感性能。在可见光波段,石墨烯和金属纳米粒子之间的耦合使复合薄膜具有强的光学吸收和局域电场增强,从而使复合薄膜可以作为高灵敏的表面增强拉曼基底。在中红外波段,除可以利用石墨烯微纳结构激发等离激元,还可以对介电基底进行微纳加工利用波导模式激发,使得石墨烯等离激元可能用于折射率传感。讨论了石墨烯基复合薄膜研究过程中面临的机遇和挑战,展望了其在表面增强拉曼和传感方面的应用前景。     

美国科学家利用石墨烯提高锂离子电池容量

<正>据外媒报道,美国西北太平洋国家实验室(PNNL)的研究团队利用新途径,构建出了可用于锂空气电池的多孔分层石墨烯。这种基于气泡构建的石墨烯结构的形态与破损的蛋壳相似,可大大提高锂空气电池的储能容量,未来有望取代应用于电动汽车的传统光滑石墨烯片,解决普通石墨烯     

石墨烯橡胶复合改性沥青高温性能研究

为了研究石墨烯橡胶复合改性剂对沥青高温性能的影响,采用SBS改性沥青作为试验对照组,基于流变学原理,通过动态温度、频率扫描试验,分析改性沥青在动态加载条件下的黏弹性能与流变性能。研究结果表明:改性沥青的车辙因子、复数模量及黏度随着温度的升高而降低,在高温条件下石墨烯橡胶复合改性沥青相较于SBS改性沥青具有良好抗车辙性能与抗外力变形能力,且石墨烯的添加增强了改性沥青的弹性恢复能力,提高了沥青的高温稳定性能。