MnO_2/石墨烯复合材料的制备及其电化学性能研究

我们以KMnO_4和石墨烯为原料,通过微波法、水热法和乙醇还原法制备了MnO_2/石墨烯复合材料,利用高分辨扫描电子显微镜(SEM)对样品的微观形貌进行了表征分析,并将所得复合材料制备成电极片,组装成超级电容器,采用恒电流充放电(GCD)、循环伏安(CV)、交流阻抗(EIS)在两电极体系下对电极材料进行电化学性能测试。实验结果表明,乙醇还原法所制得复合材料的微观形貌最好,其质量比电容最大可达180.54 F/g。     

二氧化铅/石墨烯电极的制备及其电化学性能

采用沉淀结合法,制备二氧化铅/石墨烯(β-PbO₂/rGO)复合材料.通过X-射线粉末衍射仪(XRD)、场发射电子扫描显微镜(FESEM)、高分辨率透射电子显微镜(HRTEM)和比表面积分析仪研究该复合材料的结构、形貌和比表面积,利用电化学测试技术研究β-PbO₂/rGO复合电极和纯β-PbO₂电极的电化学性能.结果表明:在复合材料中,纳米β-PbO₂较均匀地分散在rGO片表面,β-PbO₂/rGO复合材料比纯β-PbO₂具有更大的比表面积;复合电极因具有更多的反应活性位点,电化学反应速度较快;在不同的电流密度下,β-PbO₂/rGO电极的质量比容量比纯β-PbO₂电极高,证明复合电极具有比纯β-PbO₂电极更好的电化学性能.     

石墨烯-铁氰化镍的制备及对H2O2电催化性能研究

首先采用一步化学法合成了铁氰化镍纳米微粒,将该产物和热还原石墨烯超声分散后制备出性能稳定的石墨烯-铁氰化镍复合物,利用扫描电镜、透射电镜及傅里叶红外技术对石墨烯和石墨烯-铁氰化镍复合物进行了形貌和结构性能表征。采用电化学技术考察了石墨烯-铁氰化镍复合材料对过氧化氢(H₂O₂)的电催化性能。实验结果表明该电极材料对过氧化氢表现出优异的电催化活性。另外在1×10^-4～8×10^-4 mol·L^-1范围内,峰电流与H₂O₂浓度呈良好的线性关系。该复合电极材料有望用作灵敏检测过氧化氢的传感平台。     

石墨烯/二氧化锆纳米复合材料的制备及其防腐性能研究

采用静电吸附与水热法制备一种石墨烯/二氧化锆（rGO/ZrO₂）复合材料,将所制备的rGO/ZrO₂作为填料加入环氧树脂涂料中,得到环氧复合防腐涂料。通过X射线衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）及红外光谱（FI-IR）分析rGO/ZrO₂的结构及微观形貌,采用电化学阻抗谱（EIS）分析rGO/ZrO₂环氧涂层的防腐性能。结果表明：ZrO₂纳米颗粒均匀分散在rGO上,平均粒径约为5~10 nm;与纯环氧涂层、rGO环氧涂层、ZrO₂环氧涂层相比,rGO/ZrO₂环氧涂层的防腐性能最好,其阻抗值为7.00 GΩ·cm²。     

GO/PPy/Pb3O4修饰电极的制备及其在电化学传感中的应用

通过制备氧化石墨烯/聚吡咯/四氧化三铅(GO/PPy/Pb₃O₄)复合材料,用于构建电化学传感器,以实现对对苯二酚的电化学检测。通过利用π-π共轭效应,实现吡咯单体在氧化石墨烯表面的原位聚合。以GO/PPy纳米复合材料为基底,通过水热反应制备得到具有微/纳结构的GO/PPy/Pb₃O₄复合材料。以扫描电镜(SEM),傅里叶红外(FTIR)和X射线衍射(XRD)等对复合材料进行表征,用差分脉冲伏安法研究对苯二酚在修饰电极上的电化学行为。通过对比不同修饰电极的电化学传感性能,发现GO/PPy/Pb₃O₄修饰电极展示了良好的导电性和优异的电催化性能。结果表明,该电化学传感器在1.0~35 μg/L范围内与其氧化峰电流呈良好的线性关系,其检测限为0.3 μg/L。此外,该电化学传感器还具有良好的重现性和稳定性。     

WO3/石墨烯的湿化学法制备及其室温光激发甲苯气敏性能

采用简单的低温化学合成法成功制备出WO₃/石墨烯纳米复合材料,该材料在室温下表现出极佳的光激发甲苯气敏性能。结果表明:石墨烯的加入会使WO₃片层尺寸减小到300 nm左右,同时会组装成球状结构。在复合材料中石墨烯与WO₃会以化学键结合,有效降低WO₃中氧空位的浓度。在蓝光激发下,WO₃/石墨烯复合材料对100 mL/m3甲苯的气敏响应性能比WO₃材料提高了3.3倍。该甲苯传感材料在易爆、易燃和有毒环境中有很好的应用前景。     

原位聚合制备聚苯胺/石墨烯导电复合材料的工艺

采用盐酸（HCl）为掺杂酸、以聚乙烯基吡咯烷酮（PVPK90）为空间稳定剂,在过硫酸铵（APS）氧化体系中通过原位聚合制备了聚苯胺/石墨烯导电复合材料。该方法制备的聚苯胺/石墨烯复合材料导电性能好,聚苯胺尺寸大小均一、形貌规整。实验结果表明,当石墨烯的添加量为7%（质量分数）时,聚苯胺/石墨烯复合材料的电导率较纯聚苯胺的提高了2个数量级。另外,对原位聚合制备聚苯胺/石墨烯复合材料的制备工艺进行了优化。对制备工艺进行优化后,在石墨烯添加量为1%（质量分数）时,聚苯胺/石墨烯复合材料的电导率较纯聚苯胺提高了一个数量级,在提高复合材料导电性的同时简化了加工工艺,大大提高了生产率,具有可靠的实用价值。     

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。     

石墨烯/酞菁钴复合材料对亚硝酸根的催化性能

研究石墨烯/酞菁钴复合材料的制备方法及电催化性能,采用微波合成法,以石墨烯(GR)、氯化钴和邻苯二腈为原料,原位合成了石墨烯/酞菁钴(GR/CoPc)复合材料. 通过紫外-可见光谱(UV-vis)、透射电子显微镜(TEM)、拉曼(Raman)光谱、X射线衍射(XRD)、红外光谱(FT-IR)对其结构、微观形貌进行表征,酞菁钴呈棒状均匀分布于石墨烯的片层表面. 制备了GR/CoPc/GCE修饰电极并研究了亚硝酸根在修饰电极上的电化学行为及其作用机理. GR/CoPc/GCE修饰电极对NO₂-的电催化性能较单独的CoPc和GR修饰电极相比明显提高. 在实验条件下,亚硝酸根在GR/CoPc/GCE修饰电极上的响应电流与其浓度在1.67～644.27μmol/L的范围内呈良好的线性关系,检测限可达0.6μmol/L. 该修饰电极对亚硝酸根的检测有良好的稳定性、抗干扰性及重现性.      

BaFe12O19/PLA复合材料的制备及性能研究

以钡铁氧体(BaFe₁₂O₁₉)为微波吸收剂、聚乳酸(PLA)为基体,经过球磨、单螺杆熔融挤出制备BaFe₁₂O₁₉/PLA复合线材,利用熔融沉积成型(FDM)制备出BaFe₁₂O₁₉/PLA复合材料.分别利用XRD、SEM和矢量网络分析仪对所制备的不同比例的BaFe₁₂O₁₉/PLA复合材料进行物相研究、微观形貌分析和电磁性能表征.拉伸测试结果表明：随着BaFe₁₂O₁₉含量的提升,BaFe₁₂O₁₉/PLA复合材料的力学性能持续下降,当BaFe₁₂O₁₉含量在20%时,拉伸强度和断裂延伸率较纯PLA分别下降了15.69%、36.83%;当BaFe₁₂O₁₉含量在30%时,拉伸强度和断裂延伸率出现了较大幅度的下降,分别为41.28%、66...     

高耐磨导静电石墨烯杂化材料/丁苯/顺丁胎面胶的研制

采用单宁酸辅助液相剥离所制备的石墨烯,获得了比普通石墨烯更好的分散性,可以达到低成本、高产量和环保的要求。用硅烷偶联剂(KH550)改性处理的SiO₂和单宁酸修饰的石墨烯发生反应形成强杂化键,成功得到石墨烯-SiO₂杂化材料。研究了石墨烯-SiO₂杂化材料在丁苯/顺丁橡胶复合材料中的力学性能,同时还研究了将导电炭黑与石墨烯-SiO₂杂化材料共混后在丁苯/顺丁橡胶复合材料中的力学性能以及导电导热性能。结果表明：加入1份石墨烯-SiO₂杂化材料时,丁苯/顺丁橡胶复合材料获得了相对良好的耐磨性;如果负载超过1份,石墨烯填料之间会很容易发生再聚集,导致磨损体积相比于空白对照组有所增加;加入8份自制石墨烯时,电阻值降低至2×10⁶Ω,橡胶复合材料的抗静电性能得到了明显的改善。     

轻度剥离二硫化钼／石墨烯复合材料的制备及其电化学储锂性能

为了增强MoS2的电化学储锂性能,将轻度剥离的商业MoS2与氧化石墨烯悬浮液混合,用液相还原法制备了轻度剥离MoS2／石墨烯复合材料,并对其微观结构和形貌进行了表征。结果表明轻度剥离MoS2的层数明显减少,其表面产生了许多裂纹,复合材料中轻度剥离的MoS2与石墨烯能较好地复合在一起。电化学测试表明与商业化MoS2比,轻度剥离MoSe／石墨烯复合材料具有更高的电化学储锂容量（1022mAh／g）,更好的循环稳定性能和显著增强的充放电倍率性能。电化学阻抗测试表明石墨烯显著降低了电极反应过程中的电子转移电阻。电化学储锂性能的增强主要是由于轻度剥离MoS2层数的明显减少及其表面的许多裂纹,以及轻度剥离MoS2与石墨烯之间的相互协同作用。电化学阻抗测试证明了石墨烯显著增强了复合电极材料的导电性能和电化学贮锂过程中电子传递能力。     

LiVOPO4/C的溶液沉积-热解法制备与表征

以LiVOPO₄、蔗糖为原料,采用溶液沉积-热解法制备了LiVOPO₄/C复合材料。采用热重与差热分析、X-射线衍射分析、扫描电镜分析以及电化学测试等手段对LiVOPO₄/C的微观结构、表面形貌和电化学性能进行了研究.结果表明：蔗糖热分解后在LiVOPO₄颗粒的表面包覆形成了一层多孔碳;多孔碳可以有效阻止LiVOPO₄颗粒的聚集,增加电极的导电面积,降低电池极化,改善LiVOPO₄ 的电化学性能;与LiVOPO₄粉末相比,LiVOPO₄/C具有更高的可逆容量、更稳定的循环性能.     

石墨烯基材料电化学性能的研究型综合实验

设计了石墨烯/四氧化三锰复合材料电化学性能的研究型综合实验。实验设计包括前期文献调研、石墨烯(RGO)的制备及结构表征(XRD和FTIR)、石墨烯/四氧化三锰(RGO/Mn₃O₄)复合材料的制备、RGO/Mn₃O₄复合材料的微观结构表征(XRD、 Raman和TEM)及电化学性能测试(循环伏安测试、恒电流充放电测试、循环性能测试和阻抗测试)等部分。教学实践证明,研究型综合实验有利于提高学生综合运用多种专业知识的能力,同时有助于培养科研型、创新型人才。     

一种氧化铁/石墨烯复合材料的制备及其电化学性能研究

采用水热法制备Fe₂O₃+RGO-2复合材料,借助X射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(IR)、扫描电镜(SEM)等分析手段,对样品的微观样貌组成进行表征,并利用恒流充放电、循环伏安、交流阻抗等电化学测试评价其作为超级电容器电极材料的电化学性能。结果表明：Fe₂O₃+RGO-2复合材料颗粒分散,尺寸均一,在KOH电解液中存在赝电容效应,电化学阻抗小,成型密度高。当扫描速率在5 mV/s时,其比容量可以达256.11 F/g,经500 th次的恒流充放电之后,材料的比电容保持率高。研究结果有助于推动金属氧化物材料在电极材料上的应用,并对氧化铁/石墨烯复合材料的研究具有借鉴意义。     

Al2O3界面修饰单向纤维C/C复合材料组织结构及其力学性能

为了缓解C/C复合材料脆性,利用勃姆石溶胶对单向碳纤维预制体进行处理,在纤维表面制备了Al₂O₃涂层.使用自制的热梯度化学气相沉积(TG-CVI)设备对预制体进行致密化,得到致密的C/C复合材料.通过高温热处理进一步调节界面的结合强度和基体碳的石墨化程度.利用排水法测试复合材料的密度,万能材料试验机测试其拉伸性能,采用可视化石墨烯片层技术(VGT)对试样进行处理,使用偏光显微镜(PLM)、扫描电子显微镜(SEM)、X-射线衍射(XRD)分别研究复合材料的微观组织、界面和断面形貌、以及物相组成.结果表明：涂覆Al₂O₃涂层的C/C复合材料在沉积后期转变为粗糙层(RL)织构.经过高温热处理后,碳基体的石墨化程度提高,改变了C/C复合材料的断裂机制.由复合材料最初的脆性断裂向拟延性转变,延伸率提高.C₍f(Al₂O₃))/C-3样品的峰值应力达到了77.3 MPa,延伸率达到了15%.     

Fe3O4/Ag复合纳米颗粒的制备及其抑菌性能研究

首先用水热法制备了Fe₃O₄纳米球,然后以制备的磁性Fe₃O₄纳米粒子为磁核,在高温高压反应釜中与葡萄糖反应,使其表面包覆一层聚糖,利用聚糖的还原性,让包覆后的粒子与AgNO₃反应,制备出Fe₃O₄/Ag纳米复合粒子。用透射电镜（TEM）、X射线衍射仪（XRD）对所制备的材料的形貌和结构进行了表征。通过抑菌实验的测定,结果表明Fe₃O₄/Ag复合材料具有良好的抑菌活性。     

碳纳米管/纳米 TiO2-聚苯胺复合膜电极的电化学制备及表征

在含有0.2 mol/L苯胺的0.5 mol/L　H₂SO₄溶液中, 采用循环伏安法(CV), 以扫描速度50 mV/s, 扫描电位-0.1~0.9 V,在碳纳米管/纳米TiO₂(CNT/nanoTiO₂)膜电极上实现了苯胺的电化学聚合, 用电化学阻抗谱（EIS）和CV法对制备的碳纳米管/纳米TiO₂聚苯胺(CNT/nanoTiO₂ PAn)复合膜电极的电化学性质进行了表征, 从扫描电镜对膜层的微观形貌观察发现, 这种在纳米基体上聚合得到的聚苯胺膜层呈疏松、 多孔的纳米纤维网状结构, 同时具有良好的导电性, 不同于在普通金属基体上聚合得到的颗粒状聚苯胺膜.     

二氧化钛-聚萘/硫正电极的制备及其电化学性能

以3,4,9,10-二萘嵌苯(PTCDA)为原料成功合成聚萘(PPN),然后利用硫代硫酸钠为硫源,通过化学还原法制备聚萘/硫(PPN/S)复合材料,接着在PPN/S外表面包覆一层二氧化钛(TiO₂),最后制备出二氧化钛-聚萘/硫(TiO₂-PPN/S)复合材料.采用扫描电镜、X-射线衍射和热重分析对复合材料TiO₂-PPN/S进行表征; 采用充放电测试系统和电化学工作站对TiO₂-PPN/S电极的电化学性能进行测试.结果表明:PPN/S复合材料表面被TiO₂成功包覆,制得一种新型TiO₂-PPN/S复合材料; TiO₂-PPN/S电极具有良好的循环稳定性,在电流密度为400 mA·g^-1时,首次放电容量达到1 334.8 mA·h·g^-1,循环150次后,放电容量仍保持在691.4 mA·g^-1; 与含硫量相当的PPN/S电极相比,TiO₂-PPN/S电极具有更佳的电化学性能.     

光热疗用GO-MoS2纳米载体的构建及应用

采用水热法在氧化石墨烯（GO）表面生长MoS₂纳米片并枝接聚乙二醇（PEG）以改善其生物相容性。通过傅立叶变换红外光谱、透射电子显微镜等手段对GO-MoS₂复合材料进行表征,利用酶标仪、荧光共聚焦显微镜等对复合物及载药复合物的细胞毒性及细胞摄入进行了探究。结果表明,所制备的纳米复合材料相比于GO表现出更高的药物负载率和释放率,以及显著的光热转换性能,具有应用于光热疗法的潜力。