天然鳞片石墨制备石墨烯/SnO_2复合物锂离子电池负极材料电性能研究

采用二次Hummers氧化法,以天然鳞片石墨为原料制备了氧化石墨烯,通过一步微波水热法将氧化石墨烯与SnCl_2原位复合制备石墨烯/SnO_2复合物.以石墨烯/SnO_2复合物为锂离子电池负极材料,研究SnO_2对石墨烯锂离子电池负极材料的影响.结果表明,SnO_2与石墨烯复合可以制备一种高比容量的负极材料,首次放电比容量高达1 581 mAh/g.在1 000 mA/g电流密度下,比容量保持率超过50%;经过大电流充放电后,在100 mA/g电流密度下,比容量保持率仍然能够达到85%.电流密度100 mA/g,循环充放电100次时,可逆容量保持率超过90%.     

外电场调控V2NO2/MoGe2N4异质结界面性质的第一性原理

采用第一性原理计算系统地研究V₂NO₂和Mo Ge₂N₄的基础性质,及其异质结界面的电场响应特性．V₂NO₂具有类金属特性,Mo Ge₂N₄为间接带隙半导体特性．两种结构搭建的异质结具有六种不同堆叠方式,全部构型进行优化并选用了最低能量构型进行电场响应特性分析．V₂NO₂/Mo Ge₂N₄异质结构的界面相互作用为范德瓦尔斯相互作用,两种结构在异质结中良好地保持了自己的本征性质．在外电场的调控下,V₂NO₂/Mo Ge₂N₄异质结可以在p型肖特基接触和欧姆接触之间转换．结果表明,V₂NO₂/Mo Ge₂N₄是可调的金属/半导体接触．     

分级结构SnO2在气体传感器中的研究进展

SnO₂由于具有制备方法简单、来源广泛、优异的n型半导体特性,被认为是制造气体传感器的理想候选材料。通过调整形态和改性对SnO₂基气体传感器的发展至关重要。由低维结构单元构筑的三维(3D)分级结构SnO₂基气体传感器取得了一定的成果。笔者简要综述了分级结构SnO₂的可控合成和改性方法,为制造新型高性能SnO₂基气体传感器提供新的思路和见解。     

增强一维电介质/石墨烯/反铁磁结构的法拉第效应理论分析

通过理论分析和数值模拟的方法研究了在一维空间中Faraday位型下石墨烯/反铁磁模型和电介质/石墨烯/反铁磁/电介质模型的线性效应.     

石墨烯/金复合薄膜微纳光纤集成光控波导

设计并制作了一种具有微纳光纤、石墨烯/金复合薄膜、聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane, PDMS)三明治结构的光波导.由于石墨烯/金薄膜保持了平面形态,该光波导表现出很强的光学偏振和可饱和吸收特性.金膜在限制光波导表面倏逝场的同时,增强了倏逝场与石墨烯的相互作用.实验结果表明,微纳光纤光波导中的两种相互垂直的偏振模式(P和S偏振模式)在1 550 nm波长处的消光比可达42.3 d B;由于S偏振模式的光与石墨烯相互作用更强,使用S偏振模式的泵浦光进行光调制特性研究可进一步提高光场能量的利用效率.当980 nm泵浦光能量为130 mW时,信号光强度的调制深度达41.3 dB,信号光的3 dB和10 dB调制对应的泵浦光功率分别为2.8 mW和5.6 mW.     

Cr3C2S2单层储锂性能的第一性原理研究

锂离子电池具有体积小、无污染、能量密度高、循环寿命长等特点,被广泛应用于消费电子设备领域.近期研究表明,S官能化的MXenes在锂离子电池电极材料的领域中展现出了巨大的应用潜力,采用密度泛函理论研究了Cr₃C₂S₂单层的结构特点及其储锂性能.结果表明,Cr₃C₂S₂单层不仅结构稳定,并且展现出良好的导电特性,其官能化表面与锂离子之间有着较强的相互作用,且基底在吸附双层的锂离子时吸附能为负值,这表明Cr₃C₂S₂单层能够实现较好的锂离子存储.该研究为锂离子电池阳极材料的选择上提供了一个新的备选材料.     

应力对三维石墨烯复合材料导电性能的影响

用化学气相沉积法在泡沫镍模板上生长石墨烯,获得三维石墨烯泡沫(graphenefoam, GF),并用PDMS 填充石墨烯泡沫,制备出GF/PDMS 柔性复合材料,进而研究了应力对三维石墨烯复合材料导电性能的影响. 结果表明:在弯曲情形下,GF/PDMS 复合材料的电阻相对变化率随弯曲曲率的增加而增加,且曲率较小时电阻的相对变化率增加较快,曲率较大时电阻的相对变化率增加缓慢;在拉伸情形下,GF/PDMS 复合材料的电阻相对变化率随拉伸应变的增大而增大,其平均应变灵敏度约为6, 说明GF/PDMS 复合材料在柔性导体和应力传感材料的应用上具有巨大的潜力.     

Si3N4基陶瓷刀具切削45钢切削参数优化

【目的】Si₃N₄基陶瓷刀具被广泛应用于难切削材料的连续或间歇切削，研究陶瓷刀具的角度和切削用量对分析Si₃N₄基陶瓷刀具切削性能的影响规律及优化切削参数选择具有重要意义。【方法】通过正交仿真试验来研究Si₃N₄基陶瓷刀具切削45钢时应力场和温度场变化，确定Si₃N₄基陶瓷刀具切削45钢时刀具角度和切削用量。【结果】刀具前角选择1°和-3°，主偏角选择30°和45°，后角选择0°和5°，刀具刃倾角选择-2°和0°。【结论】刀具角度优化选择前角γ₀=-1°、后角α₀=0°、刃倾角λ_s=-2°、主偏角K_r=30°。切削用量推荐参数为切削速度v为100-150 m/min、切削深度a_p=0.15 mm、进给量f=0.15 mm/r。     

应变下氮和硼替位掺杂石墨烯的结构与电子性质

采用第一性原理计算方法,研究了氮(N)和硼(B)替位掺杂石墨烯在加载应变情况下的结构和电子性质.计算结果表明(采用6×6超原胞),对于纯石墨烯,当应变大于临界应变30%时发生从弹性应变至非弹性应变的转变,体系总能在转变处发生突变.而N和B掺杂石墨烯的临界应变分别变为17.6%和17.4%,这表明掺杂石墨烯的弹性应变范围大幅减小.通过研究纯石墨烯和N/B替位掺杂石墨烯的电子性质,发现纯石墨烯在对称应变下仍为零带隙,而掺杂后费米能级处出现电子态,体系转变为金属,并且发现应变可以调节掺杂石墨烯的费米能级但不能在狄拉克锥处打开带隙.     

纳米银/三维石墨烯修饰玻碳电极测定对硝基苯酚

制备了纳米银/三维石墨烯修饰的玻碳电极并测定对硝基苯酚,通过循环伏安法(CV)和计时电流法(CA)研究其电化学行为.该修饰电极在测定对硝基苯酚时,表现出较正的还原电位和较大的峰电流等优势,并对其实验条件进行优化.结果表明,此传感器制备简单、灵敏性高、稳定性和重现性好,用于硝基苯酚的检测表现出优异的选择性.     

[Zn（en）2]3[V10O28]·6H2O的合成、结构及表征

利用水热技术合成了以V₁₀O₂₈型同多钒酸盐为基本建筑单元、过渡金属锌化合物修饰的新型多金属氧酸盐,通过元素分析和TG分析,确定其化学式为:[Zn（en）₂]₃[V₁₀O₂₈]·6H₂O（1）,利用IR和X-射线单晶衍射对合成配合物进行了结构表征.化合物1为Monoclinic晶系,P2（1）/c空间群,晶胞参数为:a=12.9266（6）,b=11.7875（5）,c=16.6458（7）,α=90,β=109.3860（10）,γ=90,V=2392.56（18）,R₁=0.0497,wR₂=0.1227.     

MnFe2O4/CNTs/GA光催化材料的制备及其类Fenton催化性能

采用低温共沉淀法制备了铁酸锰(MnFe₂O₄)纳米颗粒,水热法合成了碳纳米管(Carbon nanotubes, CNTs)、MnFe₂O₄共掺杂石墨烯气凝胶(Graphene aerogel, GA)的MnFe₂O₄/CNTs/GA复合光催化材料。同时,采用X射线衍射(X-ray diffraction, XRD)、扫描电子显微镜(Scanning electron microscopy, SEM)、N₂吸附-脱附、傅里叶变换红外光谱(Fourier transform infrared spectoscopy, FT-IR)和X射线光电子能谱(X-ray photoelectron spectroscopy, XPS)等技术对催化剂的晶体结构、微观形貌、孔结构和元素价态等进行了表征。催化降解实验结果表明,水热反应温度为180℃时制备的MnFe₂O₄/CNTs/GA催化剂光催化活性最佳,类...     

石墨烯负载多酸化合物的制备研究

制备了氧化石墨(GO),并以此为载体,利用光催化反应制备了POM/GO复合材料,达到分散氧化石墨烯的目的,避免氧化石墨烯的重新石墨化,为氧化石墨烯有效负载多酸化合物的研究提供了新的思路.以氧化石墨为基础,依据不同负载前躯体的特性,分别制备了不同多酸化合物负载的石墨烯-H3PW12O40、石墨烯-H3PMo12O42材料.采用X射线粉末衍射、透射电镜等多种现代化测试仪器和方法对样品进行了结构和形貌表征.     

基于石墨烯的镉离子电化学传感器

采用电化学法还原氧化石墨烯,构建石墨烯修饰玻碳电极(GCE),选用方波伏安法(SWV)测定微量镉.实验研究了石墨烯修饰电极对镉的溶出伏安行为,优化了石墨烯用量、富集电位、富集时间、pH值、支持电解质.结果表明石墨烯修饰电极明显增强了镉溶出信号,响应电流值与Cd2+的浓度呈良好的线性关系,线性范围为0.001~1μg/mL,线性方程y=27.859 2x+0.344 5(R=0.998),检出限为0.001μg/mL,所制备的修饰电极重现性和重复性较好,6次测定的相对标准偏差(RSD)分别为2.56%和2.51%.所提出的检测方法简单、灵敏、快速,无需复杂的样品前处理,修饰电极可重复使用,能应用于实际水样中镉的快速测定.     

石墨烯/ZnO复合材料中的布尔斯坦效应

通过简单、可重复的溶剂热蒸发法,以自制氧化石墨和氧化锌为原料,制备一系列不同比例的氧化锌和石墨烯的纳米复合材料,将氧化石墨还原成石墨烯的同时,完成石墨烯与氧化锌的复合.通过XRD、SEM、Raman、XPS、PL等表征手段对样品的形貌、结构及光学性能进行研究.在PL光谱中,随着石墨烯含量的增加,复合材料中呈现出荧光猝灭现象,并且本征发光峰位呈现规律性的蓝移,这可能是由布尔斯坦—摩斯(BursteinMoss)效应所引起的.     

基于石墨烯的镉离子电化学传感器

采用电化学法还原氧化石墨烯,构建石墨烯修饰玻碳电极(GCE),选用方波伏安法(SWV)测定微量镉.实验研究了石墨烯修饰电极对镉的溶出伏安行为,优化了石墨烯用量、富集电位、富集时间、pH值、支持电解质.结果表明石墨烯修饰电极明显增强了镉溶出信号,响应电流值与Cd2+的浓度呈良好的线性关系,线性范围为0.001～1 μg/mL,线性方程y=27.859 2x+0.344 5 (R=0.998),检出限为0.001 μg/mL,所制备的修饰电极重现性和重复性较好,6次测定的相对标准偏差(RSD)分别为2.56%和2.51%.所提出的检测方法简单、灵敏、快速,无需复杂的样品前处理,修饰电极可重复使用,能应用于实际水样中镉的快速测定.     

氧化铈掺杂石墨烯负载铂镍催化剂的制备及对甲醇的电催化性能研究

采用改进的Hummers法合成氧化石墨烯,以氧化铈掺杂的氧化石墨烯为载体,采用浸渍还原法制备了PtNi_3/CeO_2/RGO催化剂.通过透射电镜、X射线衍射及X射线光电子能谱对催化剂进行了表征,利用循环伏安法和计时电流法考察了催化剂的活性和稳定性.结果表明,PtNi_3/CeO_2/RGO对于电催化氧化甲醇具有较高的活性和稳定性,PtNi_3/CeO_2/RGO在1.0 mol/L KOH+1.0 mol/L CH3OH溶液中的峰电流为406.62 m A/mg.     

石墨烯/橡胶复合材料专利分析

石墨烯是一种有着优异性能的二维纳米填料,将石墨烯与聚合物复合是发挥其性能的重要途径,石墨烯/橡胶复合材料对橡胶的力学机械性能、电学性能、导热性能和气体阻隔性能等都有很大提升。本文通过专利检索和数据统计对国内外专利情况进行了分析,揭示了石墨烯/橡胶复合材料的发展现状和趋势,以期为我国在该领域的科研决策提供有价值的参考。     

圆柱形可充MH/MnO2电池研究

探讨了AA型可充MH/MnO₂电池研制过程中遇到的问题及解决的途径.对研制的AA型可充MH/MnO₂电池进行了测试,结果表明电池充放电性能良好,明显优于可充Zn/MnO₂电池.     

酞菁铜蒸发膜电导特性的电极效应

本文研究了不同电极材料(Au、Ag、Cu、Al和SnO₂、In₂O₃)对酞菁铜(PcCu)蒸发膜V-I特性的影响.用同样的金属(Au、Ag、Cu)作顶底电极时,改变电极极性所得暗电流是对称的,V-I特性属典型的SCLC型.而Al/PcCu/Al体系呈现阻挡接触,估计这是蒸得的Al电极上存在氧化层之故.当Al作顶电极,玻璃基片上的SnO₂或In₂O₃层作底电极时,Al极加负电压观察到SCLC,而当SnO₂极加负电压时观察到电极限制电流,In₂O₃极加负电压时观察到负阻效应.