二硫化钼-氧化石墨烯纳米粒子的添加量对水性聚氨酯丙烯酸树脂涂层防腐蚀性能的影响

金属腐蚀给世界经济带来巨大损失, 防止金属腐蚀成为人们关注的焦点. 采用一种简单的方法合成二硫化钼-氧化石墨烯 (molybdenum disulfide-graphene oxide, MoS$_{2}$-GO), 将其作为纳米填料加入水性聚氨酯丙烯酸树脂 (waterborne polyurethane acrylic, WPUA) 涂层, 解决金属腐蚀的问题. 首先, 利用氨基丙基三乙氧基硅烷 (aminopropyltriethoxysilane, APTES) 对二硫化钼进行改性合成硅烷偶联剂改性二硫化钼 (molybdenum disulfide modified by silane coupling agent, A-MoS$_{2}$); 然后, 将 A-MoS$_{2}$ 与氧化石墨烯 (graphene oxide, GO) 在 N, N-二甲基甲酰胺 (dimethyl formamide, DMF) 中进行反应得到 MoS$_{2}$-GO 纳米粒子; 最后, 按照不同添加量 (0%、0.2%、0.4%、0.6%、 0.8% 和 1.0%) 将其加入 WPUA 涂层. 结果显示: MoS$_{2}$-GO 纳米粒子成功合成, 对比发现其中 0.4%MoS$_{2}$-GO/WPUA 涂层的表面平整致密, 接触角为 99.67$^{\circ}$; 在 3.5% NaCl 溶液中浸泡 28 d Bode 图中 $\vert Z\vert _{0.01{\rm Hz}}$ 为 3.19$\times $10$^{7} \Omega\cdot $cm², Nyquist 图为 1 个半圈, 相角图表现为 90$^{\circ}$ 的单峰, 表明具有更好的防腐蚀性能.     

气凝胶态可见光响应光催化剂的制备和性能研究

为改进纳米TiO₂光催化性能,采用水热法合成气凝胶态氧化石墨烯(graphene oxide, GO)/TiO₂复合光催化材料,并进行水热合成条件优化和催化剂结构分析。结果表明：以水为溶剂时,GO与TiO₂在120℃反应12 h可获得气凝胶态复合材料,其中,在28 W汞灯照射下GO与TiO₂质量比为1∶1的复合催化剂可在80 min内将10 mg/L的甲基橙溶液降解92.8%;在300 W氙灯(≥420 nm)照射下GO与TiO₂质量比为4∶3的复合催化剂可在3 h内将10 mg/L的甲基橙溶液降解86%,具有很高的可见光催化活性。研究表明：利用GO与TiO₂在一定条件下形成气凝胶态复合多孔材料,能够显著改进纳米TiO₂的光催化性能。     

纳米MoS2含量对纳米微量润滑磨削CFRPs的影响

为了研究磨削碳纤维复合材料(CFRPs)时,纳米二硫化钼(MoS₂)含量对纳米微量润滑效果的影响,制备了不同质量分数(0%,3%,6%,9%,12%)的纳米MoS₂和棕榈油混合液,作为纳米微量润滑油液,对碳纤维复合材料进行磨削加工.使用光学显微镜,观测分析碳纤维复合材料的表面粗糙度、表面形貌.使用测力仪对磨削力进行测量,并通过磨削力计算出磨削力比.最后对纳米(MoS₂)在纳米微量润滑磨削过程中的作用机理进行了阐述.结果表明,当纳米(MoS₂)质量分数为9%时磨削力比最低,为0.0632,表面粗糙度R_○a值最小,为1.86μm,且表面碳纤维损伤最小.     

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。     

玻片表面硅烷/氧化石墨烯复合涂层的制备及其摩擦性能

使用硅烷偶联剂 3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷(3-(dimethoxymethylsilyl)propylamine) 和不同氧化程度的氧化石墨烯(graphene oxide, GO)在玻片表面采用浸渍法制备了一种在水环境下具有较好润滑性能的氧化石墨烯涂层. 通过傅里叶变换红外光谱 (Fourier transform infrared spectrometer, FTIR)仪、拉曼光谱(Raman spectra)分析法、水接触角(water contact angle, WCA)测试等方法研究了涂层的表面形貌及其特征. 研究结果表明, 所制备的硅烷/氧化石墨烯涂层表面均一, 没有明显的缺陷. 摩擦测试结果显示, 涂层能够有效提高耐磨性能, 不同氧化程度的氧化石墨烯对抗磨性能有着不同的影响, 氧化程度越高, 抗磨性能越好.     

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。     

基于Fe3O4@MoS2-Au纳米复合材料修饰电极的多巴胺电化学传感研究

通过将金纳米粒子(AuNPs)电沉积在Fe₃O₄@MoS₂修饰的电极上制备了一种新型的电化学传感器,该修饰材料是以二硫化钼(MoS₂)为基底,采用一锅法将四氧化三铁微粒(Fe₃O₄ NPs)负载在MoS₂上。Fe₃O₄@MoS₂纳米复合材料独特的化学结构和较高的比表面积能有效促进AuNPs的后续吸附,有效增强检测多巴胺的灵敏度。AuNPs与Fe₃O₄@MoS₂纳米复合材料之间的协同作用还弥补了MoS₂电导率的不足,提高了传感器的灵敏度和稳定性。本文成功开发了一种灵敏度高,选择性好的多巴胺(DA)检测方法,能够准确检测DA的有效线性范围为15μmol/L～750μmol/L,检出限为8μmol/L (S/N=3)。运用循环伏安法(CV)和差分脉冲伏安法(DPV)实现了对人体血清样品中多...     

纳米SiO2部分取代氧化石墨烯作为水基润滑添加剂在镁合金/钢界面的摩擦学性能研究

氧化石墨烯是一种摩擦学性能优异的水基润滑添加剂,近年来受到国内外学者的广泛关注。然而,高的生产成本限制了氧化石墨烯的广泛应用。因此,本文拟采用成本低廉,润滑性能优异的纳米SiO₂部分取代氧化石墨烯制备氧化石墨烯/SiO₂复合水基润滑液,采用摩擦磨损试验机研究两种纳米材料在去离子水中的比例对镁合金/钢体系中摩擦系数和磨损体积的影响。结果表明,在本文测试条件下氧化石墨烯/SiO₂复合水基润滑液相对于纯氧化石墨烯水基润滑液和SiO₂水基润滑液具有低的摩擦系数。针对承载能力测试,所有的润滑液在载荷1 N和3 N的测试条件下具有低的磨损体积。随着载荷的增加,不同润滑液的抗磨损性能具有较大的差别。在载荷5 N和8 N的测试条件下,氧化石墨烯/SiO₂复合水基润滑液的磨损体积相对于纯氧化石墨烯水基润滑液分别下降了50.5%和49.2%。氧化石墨烯/SiO₂复合水基润滑液在严苛的摩擦实验测试条件下相对于纯氧化石墨烯水基润滑液磨损体积下降了46.3%。实验结果为镁合金碳基复合水基成形润滑液的设计和制备提供了新的思路。     

宽光谱响应的介孔rGO/TiO2空心块体制备及光催化性能

以钛酸四丁酯(TBT)、氧化石墨烯(GO)为原料,酵母菌为空腔模板剂,柠檬酸为水解抑制剂和介孔模板剂,采用溶胶-凝胶法原位合成介孔GO/TiO₂空心块体材料(GO/TiO₂),通过紫外灯辐照还原得到rGO/TiO₂.利用XRD、SEM、BET、PL表征手段对样品进行分析,研究酵母菌的引入对rGO/TiO₂降解盐酸四环素性能的影响.结果表明:样品为介孔空心块体结构,其比表面积为50.66 m²/g,以4.3 nm的介孔为主;酵母菌的加入可抑制催化剂光生电子-空穴对的复合,并拓宽其光谱响应范围,提高光催化性能;当酵母菌质量分数为5%时,rGO/TiO₂的催化性能达到最佳水平,在可见光及紫外光条件下,盐酸四环素的降解率分别达到84.97%、96.96%.     

石墨烯掺杂环氧复合涂层的制备及防腐性能的研究

 通过简单的化学反应，将3-氨丙基三乙氧基硅烷和3-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷接枝在氧化石墨烯上，制备成复合材料（GO-APTES与GO-GPTES）。2种表面改性剂使氧化石墨烯更易于与环氧-胺树脂产生化学键。通过微观电镜以及可见-近红外全波段透过率测试实验，发现改性剂作用后的氧化石墨烯能均匀分散在树脂体系中。相比较于纯的环氧-胺树脂涂层，GO-APTES/Resin涂层的蒸汽透过率降低30%，形成“迷宫效应”，对水蒸气具有良好的阻隔效果。通过 Bode和 Nyquist图谱研究了复合涂层的防腐机理。添加改性氧化石墨烯后的涂层对腐蚀介质的屏蔽性增强，腐蚀介质穿透涂层的能力降低，因此在涂层与金属的界面处改性氧化石墨烯分散的树脂涂层能够更好的附着，电化学腐蚀的面积更小，表现出更优秀的腐蚀防护性。中性盐雾实验表明，经过7000 h，涂层表面无起泡，无脱落。     

绿色合成石墨烯对水体中镉离子的去除效果及其对大肠杆菌的毒性

以桉树叶提取液为还原剂，绿色合成还原氧化石墨烯(EL-rGO)去除水体中Cd²⁺.EL-rGO对40μmol·L^-1 Cd²⁺有较高的去除率，3 h达70.2%,远高于商业还原氧化石墨烯(C-rGO)5.38%的去除率.通过扫描电镜观察大肠杆菌形貌，并测定大肠杆菌的乳酸脱氢酶释放量、细胞内活性氧水平、死细胞与活细胞的比例，比较实验室制备的EL-rGO和购买的C-rGO对大肠杆菌的毒性.结果显示，两种还原氧化石墨烯(rGO)在1.0 mg·L^-1时均可破坏大肠杆菌细胞膜的完整性，造成细胞损伤，但二者毒性差别不大；在50.0 mg·L^-1时，EL-rGO毒性则相对略大，表明EL-rGO有一定的抑菌性.     

功能化氧化石墨烯催化CO2的化学固定

通过一锅法将氨基官能化的咪唑离子液体嫁接在氧化石墨烯(GO)和硅铝酸盐中孔分子筛(SBA-15)上，用来催化合成环状碳酸酯. 通过傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、热重分析(TGA)和元素分析(EA)对催化剂的结构、热稳定性以及氨基官能化咪唑离子液体的嫁接量进行了研究. 在环加成反应过程中，GO-NH₂的活性高于SBA-15-NH₂. 最佳条件: 催化剂用量0.15 g、反应温度130 ℃、CO₂压力1.5 MPa和反应时间5 h，碳酸丙烯酯的产率达到96.46%. 此外，催化剂具有可回收性并可以连续5次重复使用.     

基于粒径及温度效应的纳米MoS2热力学性质探究

为了进一步研究粒径和温度对纳米材料表面热力学性质的影响,采用溶剂热法并调控表面活性剂用量制备5种不同粒径的纳米二硫化钼(MoS₂)。采用X射线粉末衍射仪对MoS₂的物相组成进行表征;通过电导率测定和热化学循环理论以及热力学理论结合,研究MoS₂材料表面热力学性质的粒径和温度效应及规定热力学性质的粒径效应。结果表明,所有热力学函数均与材料粒径的倒数和温度有着良好的线性关系。     

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。     

制备超级电容器氧化石墨烯的MPCVD方法

以氢气、甲酸甲酯为原料,泡沫镍为基底,通过微波等离子体增强化学气相沉积(MPCVD)法,在450℃反应合成氧化石墨烯,将其作为超级电容器活性物质,在三电极体系下研究其电化学性能.使用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、X射线衍射仪(XRD)、拉曼光谱仪、X射线光电子能谱仪(XPS)和电化学测试等手段,对样品的形貌、结构以及电化学性能进行表征.结果显示:MPCVD法可以合成氧化石墨烯,合成过程不会产生有毒气体,并且合成时间短,生长的氧化石墨烯的形貌结构与传统化学氧化法合成的氧化石墨烯相似.电化学测试表明:氧化石墨烯的比电容在1 A/g具有197 F/g,将电流密度提高到100 A/g,比电容仍有134 F/g,在5 A/g下循环充放电2 000圈,容量保持率为94%.     

石墨烯改性白炭黑填料对天然橡胶性能的影响

白炭黑(主要成分为纳米SiO₂,nano-SiO₂)由于易于制取、绿色环保等优点,现被广泛用于橡胶补强中,但是白炭黑因为结构上的特点,导致其在橡胶中的分散性和补强能力比炭黑差。利用硅烷偶联剂改善白炭黑在橡胶中的分散性,并研究改性白炭黑和石墨烯(GE)的协同补强作用对天然橡胶(NR)的影响。使用助分散剂单宁酸(TA)修饰的石墨烯与使用硅烷偶联剂KH570改性的白炭黑通过迈克尔加成反应得到杂化填料(KS-TGE),与天然橡胶充分混合制得KS-TGE/NR复合材料。经过测试,白炭黑经过改性后不仅改善了其在橡胶中的分散性,并且其和石墨烯制得的杂化填料与天然橡胶共混后,天然橡胶的力学性能得到提升。与未改性的nano-SiO₂/NR相比,改性后的复合材料拉伸强度最高提升36.3%,断裂伸长率最高提升79.5%,此外KS-TGE/NR仍能保持优异的弹性和动态力学性能。     

氧化石墨烯/聚乙二醇复合相变材料的研究

采用化学法直接获得亲水氧化石墨烯(GO),并利用超声处理和微波辅助的方法制备氧化石墨烯定型的聚乙二醇(PEG)基复合相变材料(PCMs).氧化石墨烯作为支撑材料加入到聚乙二醇基体材料中来提高其热学性质,同时起到对聚乙二醇定型的效果.在超声处理和微波的辅助下,氧化石墨烯片层被扩展开且整个合成过程简便高效.少量(质量分数约4%)的氧化石墨烯便可使相变材料具有优异的定型效果.差示扫描量热法结果显示这种定型相变材料的焓值为174. 5 J/g,是聚乙二醇相变焓值的95. 6%.热重分析结果表明该相变材料在温度低于350℃时热稳定性突出.同时,本研究还探讨了该复合材料的光热转换性能,结果显示氧化石墨烯的加入显著提高了复合材料的热学性能.     

海藻酸钠复合水凝胶的制备及其对废水中铅离子的吸附性能研究

首先对石墨烯进行改性,合成了磺酸化石墨烯(SGO).采用共混交联的方法,将SGO加入到海藻酸钠(SA)中并以CaCl₂为交联剂制备了SA/SGO复合水凝胶球.通过单因素实验研究了凝胶球对模拟废水中重金属离子(Pb²⁺)的去除效果,探讨了溶液pH值、金属离子初始浓度和吸附反应时间等对Pb²⁺吸附的影响.结果表明：SA/SGO对Pb²⁺的吸附是一个较快的过程,大约60 min即可达到吸附平衡,最大吸附容量为248.90 mg·g^-1.SA/SGO凝胶球对Pb²⁺的吸附等温线遵循Langmuir模型,表明Pb²⁺在凝胶球上的吸附是单分子层的.此外,经过5次吸附解吸后,凝胶球对Pb²⁺的吸附能力仅下降了不到10%,表明SA/SGO凝胶球拥有优异的再生性能.     

Solid FeS lubricant:a possible alternative to MoS2 for Cu-Fe-based friction materials

Molybdenum disulfide (MoS₂) is one of the most commonly used solid lubricants for Cu-Fe-based friction materials. Nevertheless, MoS₂ reacts with metal matrices to produce metal sulfides (e.g., FeS) and Mo during sintering, and the lubricity of the composite may be related to the generation of FeS. Herein, the use of FeS as an alternative to MoS₂ for producing Cu-Fe-based friction materials was investigated. According to the reaction principle of thermodynamics, two composites-one with MoS₂ (Fe-Cu-MoS₂ sample) and the other with FeS (FeS-Cu₂S-Cu-Fe-Mo sample), were prepared and their friction behaviors and mechanical properties were compared. The results showed that MoS₂ reacted with the Cu-Fe matrix to produce FeS, metallic ternary sulfides, and Mo when sintered at 1050℃. The MoS₂-Cu-Fe and FeS-Cu₂S-Cu-Fe-Mo samples thereby exhibited similar characteristics with respect to phase composition, density, hardness, and tribological behaviors. Micrographs of the worn surfaces revealed that the stable friction regime for both composites stemmed from the iron sulfides friction layers rather than from the molybdenum sulfides layers.     

TiO2-GO复合材料对苯酚废水的吸附行为

采用一锅超声回流法制备一种新型的二氧化钛-氧化石墨烯（TiO₂-GO）复合材料， 通过X射线衍射（XRD）、红外光谱（IR）和 Raman光谱对其结构进行表征, 并研究溶液的pH值、 吸附温度、 吸附时间、 溶液的初始质量浓度对该材料作为吸附剂对苯酚废水去除效果的影响. 实验结果表明： 400 mg/L的苯酚溶液， 室温下， pH=5时，该材料对苯酚的吸附量为80 mg/g；吸附过程符合Langmuir模型，动力学实验数据符合准二级动力学曲线； TiO₂-GO可在30 min内有效净化苯酚废水，具有一定的应用前景.