Janus few layered graphene with asymmetric wettability as anti-flooding cathode supports in proton exchange membrane fuel cells

Water balance in cathode catalyst layer (CCL) is crucial for proton exchange membrane fuel cells (PEMFCs). Herein, we report a novel strategy to develop a Janus few layered graphene particles (FLGP) with asymmetric wettability by varying the carbon precursors in the chemical vapor deposition (CVD) process. Using the Janus FLGP supported Pt with asymmetric wettability as the cathode of a PEMFC, a peak power density of 632 mW cm⁻² was achieved, which was about two-folds of the hydrophobic FLGP and three-folds of hydrophilic FLGP based cathode, respectively. The enhanced performance could be ascribed to the well-constructed three-phase boundary in an anti-flooding cathode, leading to enlarged electrochemical active surface area and facilitated mass transfer. This work may provide new clues for improving water management in PEMFCs.     

硼酸钙/氧化石墨烯复合微粒的制备及摩擦学性能研究

以硼砂、硝酸钙和氧化石墨烯为原料利用水热技术制备硼酸钙/氧化石墨烯复合微粒.利用透射电镜(TEM)、X-射线衍射(XRD)和能谱(EDS)对硼酸钙/氧化石墨烯复合微粒形貌、结构及磨痕表面进行表征.将复合微粒用油酸修饰并添加到液体石蜡中,利用四球摩擦试验机分析其摩擦学性能,结果表明:复合微粒添加剂具有良好的减摩抗磨性能.     

一种基于纳米氧化铝/石墨烯复合膜修饰的对硫磷电化学传感器

制备了一种纳米氧化铝/石墨烯(Al2O3/Gr)复合膜修饰的对硫磷电化学传感器,用电子扫描显微技术(SEM)表征了复合膜的表面形貌,用循环伏安法研究了对硫磷(PT)在复合膜及单层膜修饰的电极表面的电化学行为。研究表明:在p H为5.2的醋酸缓冲液中开路富集2.5 min时,PT的还原峰电流最大。在优化实验条件下,PT的还原峰电流ipc与其浓度在0.05~60μM范围内呈良好线性关系,线性回归方程为ipc(μA)=5.666+0.693 7 c(μM),R=0.996 4,检测限可达20 n M(S/N=3)。该传感器稳定性好、重现性佳,且具有一定抗干扰能力。用加标回收法测量新鲜小白菜样品中PT含量,回收率在94.5%~101.0%,结果令人满意。     

氧化石墨烯对DNA荧光分子探针FRET效应的研究

研究了氧化石墨烯的浓度、氧化石墨烯与DNA分子荧光探针的反应温度、DNA链长度对FRET效应的影响.研究表明,氧化石墨烯的浓度、氧化石墨烯与DNA分子荧光探针的反应温度、DNA链长度对FRET效应都有着重要的影响.氧化石墨烯浓度越大,其对DNA分子探针的荧光猝灭效率越高;氧化石墨烯与DNA分子荧光探针的反应温度越高,淬灭效率越高;DNA链越长,氧化石墨烯淬灭的效率越低.因此,氧化石墨烯的浓度、氧化石墨烯与DNA分子荧光探针的反应温度、DNA链长度对FRET效应都应该是设计生物传感器时考虑的因素.     

基于酪氨酸酶/离子液体-石墨烯纳米复合界面的双酚A电化学传感器

以1,3-二(4-氨基-吡啶)丙烷四氟硼酸盐离子液体修饰石墨烯纳米复合物,负载酪氨酸酶至玻碳电极表面构建双酚A电化学传感器.优化了滴涂量、检测电位、pH值等实验条件对传感器响应性能的影响.结果表明,传感器的安培响应电流与双酚A浓度在1.0×10-9~3.8×10-5 mol/L范围内具有良好的线性关系,检出限为3.5×10-10 mol/L(RSN=3).用于矿泉水瓶中溶出双酚A含量测定,结果与高效液相色谱一致.     

氧化石墨烯增强环氧树脂复合材料的制备及其力学性能研究

以天然石墨为原料，利用改进的Hummers法制备氧化石墨烯，并对其进行X-射线衍射（XRD）和傅里叶变换红外光谱（FT-IR）表征。之后利用一种新型的有机溶剂三缩水甘油基对氨基苯酚（TGPAP）作为相转移剂和表面活性剂，将氧化石墨烯（GO）从水溶液转移到环氧树脂基体中，去除水分，加入固化剂进而得到混合液，最后利用浇铸法得到复合材料。通过万能测试拉力机对复合材料的拉伸性能和弯曲性能进行测试，结果表明氧化石墨烯的加入能够有效增强复合材料的力学性能：在添加0.1%（质量分数）的氧化石墨烯时，复合材料拉伸强度达到最大值77.29 MPa，与不添加氧化石墨烯相比提高了26.60%；在添加1.0%的氧化石墨烯时，拉伸模量达到最大值2 451.99 MPa，与纯环氧树脂相比提高了21.69%。     

石墨烯在锂离子电池材料中大有可为

锂离子电池是一种典型的可充电电池,在储能技术领域占主导地位,应用极为广泛。近年来,科技发展对锂离子电池提出了更高要求,包括高能量密度、高安全稳定性等,驱动着电池材料与结构不断创新发展。研制石墨烯基复合正极负极材料,是极为活跃的方向。在此,对锂离子电池的结构、面临的突出挑战以及石墨烯基正极和负极材料研究前沿进行了介绍,重点围绕石墨烯增强电极材料电学特性的基本原理和复合材料制备技术作了阐述,也提出了未来发展动向。     

河蚬(Corbicula fluminea)对氧化石墨烯和全氟辛烷磺酸类物质(PFOS)联合胁迫的生理生化响应

为了探索碳纳米材料氧化石墨烯(GO)和全氟辛烷磺酸类物质(PFOS)在淡水底栖贝类体内的联合毒性效应, 以河蚬为研究对象, 考察 1 mg/L GO和500 ng/L PFOS单独及联合暴露28天后对河蚬体长、体重、滤食率、活性氧水平、抗氧化系统酶活性和丙二醛含量的影响, 并采用优化的综合生物标志物响应指数(EIBR)进行整体评估。结果表明, 暴露结束后, 河蚬的体长和体重没有明显的变化。与空白对照组和溶剂对照组相比, GO和PFOS的单独暴露组及联合暴露组的滤食率均显著下降。在河蚬的鳃和内脏团中, GO和PFOS的胁迫都会引起抗氧化系统酶活性响应的显著变化, 且两器官中变化趋势一致。EIBR结果表明, 鳃和内脏团中联合暴露组的毒性比 PFOS或GO单独暴露组的毒性更强。     

聚苯胺修饰石墨烯纳米片的分散行为

针对氧化石墨(GO)用化学方法还原为石墨烯纳米片(GN)后极易再配列为类似石墨结构层状物的问题,本工作在GO还原过程中用聚苯胺(PANI)修饰石墨烯纳米片(P-GN),发现即使干燥后,P-GN仍可在N,N-二甲基甲酰胺(DMF)中呈分散状态稳定存在.     

碳纳米材料的制备及应用

碳纳米材料具有独特的低维纳米结构、优异的性能和潜在的应用价值.重点综述上海大学低维炭材料与器件物理研究所在碳纳米材料研究方面的最新进展,并对碳纳米材料的发展趋势及对未来生产生活的影响进行评述.研究所在高纯度高结晶性单壁碳纳米管(single-walled carbon nanotubes,SWCNTs)、双壁碳纳米管(double-walled CNTs,DWCNTs)的大量生产与应用,具有量子效应的多壁碳纳米管(multi-walled CNTs,MWCNTs)的合成,碳纳米线的可控生长,单根MWCNT、单根碳纳米线的拉曼(Raman)光谱研究以及石墨烯的大量制备等方面均取得了可喜的成果.