氧化石墨烯/磷钼酸复合物的制备及其液晶性研究

由Hummer's方法制备的氧化石墨烯负载磷钼酸,制备了氧化石墨烯/磷钼酸复合物,其水溶液展现出较好的溶致液晶性.透射电镜分析表明,纯氧化石墨烯呈现出透明的褶皱薄纱状形貌,氧化石墨烯/磷钼酸复合物中磷钼酸微粒均匀分布在氧化石墨烯片层中.红外光谱说明氧化石墨烯和磷钼酸之间存在较强的相互作用.所得氧化石墨烯/磷钼酸复合物在偏振光下具有明显的溶致液晶性.相比相同条件下的纯氧化石墨烯,磷钼酸的引入没有破坏氧化石墨液晶体系的介晶结构,复合物表现出更明显的明暗交织的液晶织构,旨在将多酸嵌入氧化石墨液晶体系中并为多酸和氧化石墨烯的应用开拓一个新思路.     

简易法制备孔隙可调的三维石墨烯宏观体及锂电池性能的研究

石墨烯宏观体具有大的比表面积和丰富的相互连接的内部孔道结构,广泛应用于锂离子电池、超级电容器等领域.现阶段多采用将石墨烯水凝胶进行冷冻干燥或二氧化碳超临界干燥的方法制备石墨烯宏观体,该方法具有一次成型、耗时短等优点,但是存在孔隙大小无法调控、设备昂贵等不足.本文以氧化石墨烯(GO)为原料制备得到石墨烯水凝胶,仅利用室温干燥和冰箱冷冻相协同的简单方法制备孔隙可调的三维石墨烯宏观体(GM).研究发现经室温部分干燥后的石墨烯水凝胶经冰箱冷冻后再进行室温完全干燥其体积几乎不发生变化,因此通过调控首次室温干燥的时间调变石墨烯宏观体的孔隙大小.此方法具有操作简单、造价低廉的优点.将所制备的GM作为锂离子电池负极材料,表现了良好的储锂性能.结果表明:首次室温干燥3h的石墨烯水凝胶再经过冰箱冷冻和第二次室温完全干燥所获得的GM(GM-3h)在0.1A·g-1电流密度下其比容量高达1039mAh·g-1远高于传统石墨负极372mAh·g-1的比容量;在0.5A·g-1的电流密度下经100次循环后,其比容量降低到504mAh·g-1,保持率为73.1%,表现了良好的循环稳定性.     

酚醛树脂基泡沫炭的制备工艺改进及在光谱电化学中的应用

以聚氨酯泡沫为模板,利用酚醛树脂制备过程中的碱催化剂对模板进行原位开孔,经酚醛树脂浸渍-固化-炭化过程制备了网状泡沫炭.该工艺省去了传统方法中聚氨酯模板预开孔的过程,简化了实验步骤,得到了高开孔率的泡沫炭.所得泡沫炭展现了典型的三维立体网状大孔结构,孔径范围约为400～600μm,具有较高的抗氧化温度和较低的石墨化程度.研究了泡沫炭作为电极测量铁-邻二氮菲配合物的电化学行为,发现泡沫炭电极在铁-邻二氮菲配合物溶液中出现了氧化还原峰,在510nm波长处的吸光度随着工作电位的提高而降低,且电极具有一定的透光性,表明所得泡沫炭有望发展为良好的光透电极材料.     

氮掺杂暴露（001）面二氧化钛的制备及其可见光催化性能研究

以尿素为氮源、HF为调控剂,采用水热法制备了以（001）活性面为主的氮掺杂型TiO2催化剂.SEM、TEM、XRD、Raman及UV-Vis测试结果表明,TiO2及N-TiO2产品均为暴露（001）面的纳米片状锐钛矿结构,TiO2在高温900℃煅烧仍能保持锐钛矿结构.F-不仅对（001）面的暴露起到很好的调控作用,而且抑制了TiO2在高温下向金红石相的转化.氮的掺杂窄化了TiO2的禁带宽度,使其边带红移,在可见光区域有很强的吸收峰.并且,随着氮掺杂量的增多,N-TiO2在可见光的吸收峰增强.以可见光降解染料罗丹明B溶液作为探针反应,研究了不同N/Ti配比的N-TiO2的可见光催化活性,氮掺杂TiO2的可见光催化活性比照纯TiO2有明显的改善.     

煤沥青基类石墨烯碳/Fe_3O_4复合物的制备及其锂电性能研究

采用具有低软化点的煤沥青作为碳源,原位包覆Fe_3O_4纳米粒子制备Fe_3O_4/煤沥青基碳复合材料(简称Fe_3O_4/C),并研究复合物作为锂离子电池电极材料的性能.结果表明,所得煤沥青碳呈类石墨烯状包裹在Fe_3O_4纳米粒子周围,包覆前后所得产物的尺寸变化不大,约为200~400nm.XPS和热重分析证明复合物中存在C、O和Fe元素且Fe_3O_4含量为92.4%.采用交流阻抗、倍率性能和循环稳定性等对复合物进行电化学性能测试,所得的产品Fe_3O_4/C-700的电阻值为26.80Ω,比纯品Fe_3O_4的电阻值(126.04Ω)明显降低,说明煤沥青基碳具有提升Fe_3O_4导电性的功能.在0.1A·g~(-1)的电流密度下,Fe_3O_4/C-700复合物的放电比容量达993mA·h·g~(-1),比单纯Fe_3O_4的放电比容量(821mA·h·g~(-1))增加约21%;在0.4A·g~(-1)的电流密度下循环100次效率保留值为80.48%,表现较好的循环稳定性.所得煤沥青基类石墨烯碳原位包覆Fe_3O_4纳米粒子,有效抑制了后者在锂离子充放电过程中体积膨胀引起的聚集,同时增强了Fe_3O_4纳米粒子的导电性,使其表现出令人满意的电化学性能.