复合碳纳米阳极强化微生物燃料电池产电研究

〖JP〗石墨烯疏水性及层间-共轭极大地影响了其生物相容性和分散性,难以有效修饰电极. 文章通过将石墨烯与碳纳米管混合,利用二者之间的非共价结合,消除了石墨烯单一修饰电极的缺点,并通过浸渍法制备了石墨烯-碳纳米管复合碳纳米材料电极. 扫描电镜观察表明,石墨烯与碳纳米管被牢固地固定在碳毡电极表面,形成了复合均一层. 将复合电极用作微生物燃料电池（MFC）的阳极,〖JP+1〗显著改善了MFC的产电性能. 复合阳极的MFC的最大功率密度（760.7 mW/m2）比空白碳毡阳极MFC的（228.8 mW/m2）高2.36倍,因为复合电极显著降低了阳极的电子传递阻力,减轻了阳极极化,改善了阳极电化学性能. 复合碳纳米材料修饰阳极的电子传递阻抗（39.8 ）比空白碳毡阳极的（248.7）低84%.〖JP〗     

液相剥离石墨烯/聚酰胺6复合材料的制备与性能

石墨烯（GN）是一种新型的二维材料,是增强高分子复合材料的理想填料.采用液相剥离法（LPE）,选择十二烷基硫酸钠（SDS）以及十二烷基苯磺酸钠（SDBS）为表面活性剂,制备了少层GN,对比了SDS及SDBS的剥离GN的效果.进一步,通过熔融共混法制备了高性能GN/PA6复合材料,研究了不同添加量的GN对PA6力学性能的影响.结果表明：SDBS有更好的剥离效果,当SDBS质量浓度为10 mg/mL时,通过超声剥离6 h,可得质量浓度为0.37 mg/mL的石墨烯分散液.当GN添加量为0.3%时,断裂强度达到最大值,比纯PA6提高了29.9%.     

增强金属基双极板导电和耐腐蚀性能的石墨烯基涂层的研究进展

应用于金属基双极板的石墨烯基涂层引起人们广泛的兴趣。综述了目前金属基双极板面临的问题,总结了已经报道的关于制备石墨烯基涂层的方法（化学气相沉积法、电沉积法、喷涂法、自组装方法）以及这些方法的优缺点。石墨烯优良的阻隔性能可以充当金属基双极板的钝化膜,对石墨烯进行改性或者对金属基双极板进行表面处理可以有效地改善石墨烯涂层与金属基双极板的相容性。导电聚合物可以有效地改善石墨烯涂层与金属基之相容性,并且能够填补石墨烯片层间的缝隙,提高涂层的致密度。导电聚合物能够以石墨烯为模板进行生长,降低涂层的表面粗糙度。最后提出对石墨烯改性以增强其与金属基双极板的相容性,以及发挥其与导电聚合物协同效应是未来的研究方向之一。     

超临界乙醇制备TiO2/石墨烯纳米复合材料及其表征

以氧化石墨为载体、钛酸异丙酯为前驱体,利用超临界乙醇的超临界性能和还原性,制得了晶型完善的锐钛矿TiO2/石墨烯纳米复合材料.通过红外光谱（FTIR）、X射线光电子能谱（XPS）对采用Hummers法制得的氧化石墨（GO）进行表征;同时利用透射电子显微镜（TEM）、X射线衍射仪（XRD）对TiO2/石墨烯纳米复合材料进行研究.结果表明：成功制得了氧化石墨（GO）和晶型完善的锐钛矿TiO2/石墨烯纳米复合材料,并且发现二氧化钛在石墨烯纳米片层上呈现为有规则的颗粒,分散均匀,平均粒径为8.24 nm.     

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%。     

石墨烯封装增强二硫化铼薄膜的热稳定性

通过构筑石墨烯/二硫化铼(ReS2)异质结实现了5层ReS2样品在空气中稳定性的提升。其中石墨烯是通过化学气相沉积法(CVD)制备，ReS2的热稳定性通过荧光强度进行表征。实验发现：对于原始的ReS2薄膜，当温度升高到500 ℃时，荧光峰严重展宽且荧光强度几乎消失，而石墨烯封装的ReS2样品，采用同样升温方式时，荧光峰依然很对称且荧光强度很高。通过进一步拟合其变化率发现，本征样品的荧光强度随温度的变化率为-224，而石墨烯封装的ReS2薄膜样品的荧光强度随温度的变化率为-173，说明通过石墨烯的保护，极大地提高了ReS2在空气中的热稳定性。这主要是因为石墨烯有效地隔绝了空气中的水、氧气等分子，钝化了ReS2表面的反应活性，从而提高了其化学稳定性。同时测试对比了石墨烯覆盖前后ReS2的光电性能，发现石墨烯的覆盖大大加快了ReS2的光电响应速度。该研究丰富了ReS2在半导体器件方面的应用。     

单双层石墨烯的制备及电导特性调控

石墨烯二维材料有着优异的物理、化学特性,在多个科学领域展现出广阔的应用前景.采用化学气相沉积方法在Cu-Ni合金表面制备了二维石墨烯薄膜并揭示其生长机制;研究生长时间、温度等对石墨烯覆盖度和晶格质量的影响.通过优化生长条件,成功制备了大面积单层及具有强烈层间耦合作用的AB堆叠双层石墨烯薄膜.进一步运用表面沉积技术在单层石墨烯上构建零维Au团簇和二维Au薄膜,研究其对石墨烯电导特性的影响;并结合第一性原理计算,揭示Au的形态及覆盖度影响石墨烯电导特性的规律.据此制作了石墨烯场效应晶体管器件,通过精确控制Au的覆盖度,实现石墨烯电导类型和载流子浓度的有效调控,拓展了其在微电子领域的应用.     

铜尖表面石墨烯原位生长工艺及其场发射特性

针对非高熔点金属针尖在场发射中表面原子易升华的问题,通过在亚微米量级的铜尖表面原位生长石墨烯来抑制铜原子升华,以提高其场发射稳定性能。首先利用三氯化铁溶液将铜丝进行腐蚀,得到亚微米量级别的高曲率铜尖,然后通过化学气相沉积法在高曲率的铜尖表面原位生长获得了石墨烯,得到了一种新的冷阴极结构——铜尖/石墨烯结构。对覆盖石墨烯前后的铜尖进行场发射测试,结果发现,石墨烯的存在使铜尖的开启场强从4V/μm降低到2.5V/μm,并且提高了发射电流的稳定性。该研究结果对于在亚微米尺度铜表面生长石墨烯以及利用石墨烯改善金属针尖的场发射特性均有参考价值,为非高熔点金属制作场发射尖端提供了一种可能性。     

石墨烯的摩擦力和刚度关系的分子动力学模拟

采用分子动力学方法建立了基底支撑的多层石墨烯摩擦力模型,统计了不同层数石墨烯在法向载荷作用下的摩擦系数,确立了摩擦力随层数的变化关系;通过针尖吸附薄片所受的范德华力和石墨烯法向变形能与摩擦力的对应关系,得出了法向变形能和界面褶皱势是导致摩擦产生的直接原因,定量分析了界面势垒高度与法向刚度对摩擦力的贡献.结果表明:在不同载荷作用下,3层石墨烯的摩擦系数比1层的摩擦系数高36%、比2层的摩擦系数高40%,1~3层石墨烯的摩擦力均大于范德华力,且随着层数的增加摩擦力与范德华力差值增大;石墨烯层间以刚度串联方式连接,当法向载荷恒定时,3层石墨烯的法向变形能约为2层的1.5倍、1层的3倍,每层石墨烯的变形能对摩擦力的贡献相同,石墨烯摩擦力的产生是层间法向刚度与界面褶皱势刚度共同竞争作用的结果.     

纳米银/石墨烯SERS基底的制备及石墨烯作用机制

以乙醇为溶剂、聚乙烯吡咯烷酮为模版剂、以两层石墨烯为平台,采用溶剂热法制备纳米银/石墨烯表面增强拉曼散射(SERS)复合基底,分析石墨烯的作用机制。结果表明:制备的复合基底为70 nm的纳米银多面体附着在表面皱褶的石墨烯上,纳米银多面体为面心立方体;以R6G的1361 cm~(-1)峰计算,SERS增强因子为1.45×10~8,拉曼强度I_(SERS)=5.214lgc+60.67;少层石墨烯的荧光淬灭及自身增强作用,和纳米银粒径增加及高表面能晶面增多,使石墨烯复合基底表现出优异且稳定的表面增强性能。     

镁锂合金表面含碳陶瓷层的摩擦性能

通过在Na2 SiO3-KOH基础电解液中加入石墨烯添加剂,在镁锂合金表面制备出一层自润滑的含碳陶瓷层.利用扫描电镜、原子力显微镜以及X射线衍射仪分析了陶瓷层的表面形貌、粗糙度以及物相组成,利用摩擦磨损试验仪对陶瓷层在室温下的摩擦学性能进行研究.其结果表明,加入石墨烯后制备出的含碳陶瓷层表面放电微孔分布均匀,且其微孔尺寸和表面粗糙度均明显降低.相比于镁锂合金,陶瓷层的表面硬度也得到明显的提高.此外,含碳陶瓷层主要由SiO2、Mg2 SiO4以及MgO物相组成,而石墨烯则以机械形式弥散分布于陶瓷层中并起到减摩作用.当石墨烯体积分数为1%时,陶瓷层表面显微硬度为1317.6 HV0.1kg,其摩擦系数仅为0.09,其耐磨性明显提高.同时,陶瓷层磨痕的深度和宽度均明显小于镁锂合金,而且较为光滑,表明陶瓷层表面没有发生严重的黏着磨损.     

棉花状石墨烯负载硫化锌纳米颗粒的制备及光催化性能研究

采用喷雾干燥法制备了棉花状石墨烯负载硫化锌复合物,扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）分析表明,石墨烯形成了棉花状微米结构且硫化锌均匀负载在其表面,对其成形机理进行了分析。光催化实验结果表明,这种复合物在紫外光照射下60 min能够分解81.9%的甲基橙。这种新型的复合物在水污染处理中具有广泛的应用前景。     

铜基石墨烯的CVD法制备工艺参数研究

采用乙炔作为碳源,分析了碳源浓度、生长时间等参数对铜基石墨烯成核密度、生长速率及单层覆盖率的影响,通过热氧化法系统展示了石墨烯形核、长大、生长结束的全过程.研究发现;碳源浓度较小时成核密度较低,所得石墨烯晶粒更大,但单个多层点的面积较大,且多以双层为主;在石墨烯生长过程中,氢气既可辅助碳氢化合物分解,同时也会刻蚀部分成核点,从而促进石墨烯质量的提高;基于单层率与晶粒尺寸之间的平衡,采用乙炔与氢氩混合气(体积比为1∶9)流速比为5∶100作为生长石墨烯的气体工艺参数,获得了透过率约为97.1%,缺陷较少且以单层为主的大面积石墨烯.     

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。     

石墨烯接枝9,10—二氢—9—氧杂—10—磷杂菲—10—氧化物( DOPO) 的功能化合成

利用有机分子对石墨烯进行修饰,提高其在溶剂中的分散性。选取含磷杂菲单体9,10—二氢—9—氧杂—10—磷杂菲—10—氧化物(DOPO)为修饰物,将氧化石墨烯用氯化亚砜处理后,使其碳层上的羧基被氯化形成酰氯基,利用DOPO中磷氢键（P—H）易断开的特性,与酰氯基发生反应,使得DOPO被修饰到石墨烯上。利用拉曼检测解释了反应前后碳层结构的变化,利用红外与X射线光电子能谱检测说明了反应产物与实验设计流程相一致,使用扫描电子显微镜观察了反应产物的表面形貌,反应产物在不同溶剂中的分散性实验结果表明其具有更好的分散稳定性。通过实验研究,获得了一种新型的功能化石墨烯,且与一般石墨烯相比在有机溶剂中具有更好的分散稳定性。     

基于氢化及O修饰对Gr/BN异质结性质的调控

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法研究了氢化及层间O修饰对石墨烯/BN(Gr/BN)异质结结构稳定性和电子性质的影响.建立了上下表面氢化及层间存在O修饰的石墨烯/氮化硼异质结结构模型,计算了氢化及层间O修饰的异质结的能带结构、态密度及荷转移.研究发现,Gr/BN异质结的性质与石墨烯类似,带隙非常小,无法应用于电子器件...     

氧化石墨烯制备及其结构表征

本文以不同类型的石墨为原料,采用密闭氧化法制备了氧化石墨,并通过超声剥离得到氧化石墨烯,利用氨肼还原法将氧化石墨烯还原得到石墨烯。讨论了不同类型石墨原料对所制备氧化石墨烯微观形貌的影响,并且利用高分辨率扫描电子显微镜（SEM）和X射线衍射仪（XRD）对所制备的氧化石墨烯和石墨烯进行了结构表征,结果表明,在以不同类型石墨为原料所制备的氧化石墨烯中,50目天然鳞片制备的氧化石墨烯的微观形貌最好,呈波浪褶皱状。     

基于电沉积石墨烯/普鲁士蓝/壳聚糖复合薄膜的葡萄糖生物传感器（英文）

在玻碳电极表面通过三步电沉积法制备了石墨烯/普鲁士蓝/壳聚糖复合薄膜葡萄糖生物传感器.通过循环伏安法将氧化石墨烯电化学还原,在电极表面直接得到石墨烯纳米层,在石墨烯纳米层上成功电沉积得到普鲁士蓝纳米粒子和葡萄糖氧化酶-壳聚糖复合薄膜,制备的修饰电极通过电化学方法以及扫描电镜分析了其性能与结构.在最优条件下,该生物传感器表现出了灵敏度高(50.29 mA·L·mol~(-1)·cm~(-2))、检测限低(12μmol·L~(-1))、响应时间短(3 s)等特点.电极响应电流与葡萄糖溶液浓度在0.02～10 mmol·L~(-1)范围内具有较好的线性关系.此外,在对人体血清样本的检测中,该传感器同样表现出优异的性能,对血清中常见物质具有较强的抗干扰能力.     

基于石墨烯/聚苯胺纳米线阵列复合薄膜的柔性超级电容器

该文报道了基于石墨烯/聚苯胺纳米线阵列自支撑薄膜的柔性超级电容器.首先通过抽滤方法制备了柔性的石墨烯自支撑薄膜,然后在石墨烯薄膜表面原位生长聚苯胺纳米线阵列,得到了石墨烯/聚苯胺纳米线阵列柔性复合薄膜.同时,基于该柔性薄膜组装出三明治结构的柔性超级电容,并测试了其电化学性能.结果表明复合的薄膜具有优异的比电容（278Fg？1）和循环稳定性（循环8000次,容量保持80%）.     

氧化石墨烯多层膜在棉织物上的层层组装及其电磁屏蔽性能

利用改进的Hummers方法制备了氧化石墨烯,采用浸蘸式层层组装技术在棉织物表面制备氧化石墨烯/聚二甲基二烯丙基氯化铵盐酸盐(GO/PDDA)多层膜,并测试其电磁屏蔽性能,探讨GO/PDDA多层膜沉积层数对电磁屏蔽性能的影响.结果表明,随着GO/PDDA多层膜沉积层数的增加,氧化石墨烯在棉织物表面的含量增多,棉织物电磁屏蔽性能提升.当GO/PDDA多层膜层数为15时,电磁屏蔽效能达到3.16dB,表明52%的电磁波被具有电磁屏蔽性能的棉织物屏蔽.