基于固/气反应的氧化石墨烯水热还原研究

【目的】对氧化石墨烯的水热还原过程进行系统研究。【方法】采用改进的水热装置,以乙醇为还原剂,通过固/气反应成功实现了水热条件下氧化石墨烯的还原,制备得到石墨烯。通过透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、X射线近边吸收谱(XANES)和热重分析(TGA)对石墨烯材料的结构和性质进行了测试,探讨水热条件下乙醇蒸汽对氧化石墨烯的还原效果。【结果】研究结果表明,水热环境下的固/气反应还原能够有效地去除氧化石墨烯上的含氧基团,石墨烯的π网格结构得到很好的恢复。还原后的石墨烯材料比氧化石墨烯具有更为优异的热稳定性。【结论】该方法低成本、高效、环保,可用于石墨烯的大规模制备。     

还原氧化石墨烯中钾离子的电化学嵌入/脱出性能研究

采用修正Hammers法成功合成了氧化石墨烯,并且通过热还原的方法成功制备了还原氧化石墨烯.采用SEM和AFM方法表征了该方法合成的氧化石墨烯的形貌以及厚度,发现该氧化石墨烯为厚度约为1 nm、大小为几十微米的不规则片状结构.采用X射线光电子能谱对氧化石墨烯及还原氧化石墨烯进行了C1s和O1s谱线分析,证实该热还原方法还原效果明显.采用电化学方法研究了在还原氧化石墨烯中钾离子的嵌入/脱出行为,发现当电流为100 m A/g时,还原氧化石墨烯的嵌钾容量为120 m Ah/g.     

论有机氧化还原反应

本文用氧化数概念说明有机氧化还原反应的含义,解释有机物在氧化还原反应中的行为。     

还原氧化石墨烯增强铜基复合材料的制备及性能研究

借助分子级混合法和均质机剥离共同作用,采用放电等离子体烧结技术(SPS)制备出还原氧化石墨烯/铜基复合材料。利用SEM、XRD、Roman、XPS和压缩测试对其微观组织结构及综合性能进行了研究。结果表明,适量的氧化石墨烯能够均匀分散在铜基中并显著提高复合材料的综合性能。复合材料的压缩屈服强度最高达到481 MPa,比纯铜相应值提升了约2.2倍,维氏硬度较纯铜相应值也提升了约0.7倍。     

反应条件对水合肼还原氧化石墨烯表面官能团还原效率的影响

石墨烯因具有特殊的纳米结构和优异的性能而成为当前的研究热点.实验综合考虑了氧化石墨烯与水合肼的质量配比、反应时间、反应温度和pH值四个因素,采用四因素三水平正交试验系统研究了反应条件对氧化石墨烯各基团还原效率的影响机制.傅里叶红外光谱和透射电子显微镜的结果表明:通过改变反应条件,氧化石墨烯中的主要官能团如羟基、羰基和环氧基均可得到不同程度的还原.进一步利用FT-IR图谱分析软件,采用基线法计算分析表明:(1)氧化石墨烯与水合肼的质量配比是影响还原程度的最主要因素;(2)还原羧基的最佳条件为氧化石墨烯与水合肼质量配比10∶9、反应时间80 min、反应温度100℃、pH值7;还原羟基与环氧基的最佳实验条件相同,均为氧化石墨烯与水合肼质量配比10∶8、反应时间80 min、反应温度100℃、pH值8;(3)可以通过控制反应条件达到采用水合肼选择性还原石墨烯表面羟基、环氧基及羧基的目的.研究结果将为研究化学还原氧化石墨烯机理及制备高性能石墨烯奠定基础.     

配合物氧化还原反应两种机理的过渡态

研究了配合物氧化还原反应中的外界机理和内界机理的过滤态结构。     

射频等离子体处理对氧化石墨烯的影响

分别使用氢气和氩气射频等离子体放电处理氧化石墨烯溶液,快速的对氧化石墨烯进行还原,同时得到了三维多孔的表面形貌。结果显示,还原性气体(氢气)对氧化石墨烯的还原程度高于惰性气体(氩气)对其的还原;通过改变射频等离子体的放电功率,表明放电功率越大,氧化石墨烯的还原程度越高。用射频等离子体还原氧化石墨烯,方法更有效且环境友好,处理后得到的三维多孔形貌的还原氧化石墨烯有望进一步应用于超级电容器、锂电池、传感器等领域。     

三维炭/还原氧化石墨烯纳米片的制备及其电化学性能

采用水热合成法,将间苯二酚甲醛树脂涂覆在还原氧化石墨烯片层上,经冷冻干燥及炭化后构筑三维炭/还原氧化石墨烯纳米片。使用SEM、TEM、FTIR、XPS等对样品的形貌与结构进行表征,利用循环伏安、恒流充放电及电化学阻抗法测试了样品的电化学性能。结果表明,间苯二酚甲醛树脂成功将还原氧化石墨烯片包覆,二者构筑的三维炭/还原氧化石墨烯复合纳米片厚度为25nm;当循环伏安测试扫描速率为20mV/s时,三维炭/还原氧化石墨烯纳米片电极材料的比电容分别为还原氧化石墨烯与间苯二酚甲醛树脂炭电极材料相应值的1.8和2.8倍;在0.2A/g的充电电流密度下,三维炭/还原氧化石墨烯纳米片电极材料比电容为154.4F/g。     

氧化石墨烯/聚氨酯复配改性沥青混合料的性能和机理

将氧化石墨烯/聚氨酯纳米复合材料用于沥青改性,基于最大密度曲线级配理论,按照AC-13型沥青混合料级配设计了一种粗型密实结构的沥青混合料。通过弯曲实验和蠕变实验研究了沥青混合料的弯曲和蠕变变形行为。从沥青混合料的组织结构及破坏机理方面阐述了聚合物和纳米材料在沥青中的改性作用。结果表明,改性剂PU与GO改变了基质沥青的破坏性质,使得改性沥青混合料具有抵抗低温破坏的更加优良的力学性能; GO/PU复配改性沥青从"合金化"和"复合材料化"两个方面提高材料的性能。可见GO/PU复配改性剂的加入提高了沥青混合料路面的低温抗裂性能。     

氧化石墨烯自组装水凝胶

氧化石墨烯(GO)是化学氧化-还原法制备石墨烯的中间体,也是除石墨烯以外最为重要的二维纳米材料.由于GO纳米片表面富含各种含氧基团,因此其在水溶液中可以与多种物质发生超分子自组装,形成水凝胶.本文在分析GO化学结构的基础上,总结GO水凝胶的制备方法和形成机理,着重讨论GO的拓扑形状对水凝胶形成的影响,以及促进GO形成凝胶的超分子作用力,包括氢键、静电作用、配位作用、π-π作用等.最后,对GO自组装水凝胶的应用进行了评述,并展望了该领域今后的发展方向.     

氧化石墨烯生物传感器应用研究进展

氧化石墨烯是石墨烯的衍生物,因其比表面积大、生物相容性较好、光学性质优良和活性位点丰富,在生物传感器方面具有广阔的应用前景。本文综述了近年来氧化石墨烯在荧光生物传感器、SPR生物传感器、SERS生物传感器、电化学生物传感器及比色生物传感器中的应用进展,并对其应用前景进行了展望。     

基于羧基氧化石墨烯的调Q光纤激光器

由于羧基官能团在碳原子层内以及边缘处的大量分布,羧基氧化石墨烯(Carboxyl-functionalized graphene oxide,GO-COOH)具有比石墨烯及氧化石墨烯更强的水溶性和生物活性,而且羧基氧化石墨烯的制备方法更加灵活、简单,使其在可饱和吸收体领域表现出一定的应用优势.将二维材料GO-COOH与聚合物聚乙烯醇(PVA)混合制成饱和吸收体薄膜,在掺铒光纤激光器中实现了稳定的调Q运转.泵浦功率为11-45mW时,激光器可以在12.05-22.52kHz重复频率范围内进行调谐,调Q脉冲的脉冲宽度的可调谐范围为19.81-4.66μs.当泵浦功率为45mW时,得到最小调Q脉冲宽度为4.66μs,最大单脉冲能量为117.68nJ.实验结果表明,羧基氧化石墨烯是一种有着广泛应用前景的二维非线性光学材料.     

过渡金属氧化物催化CO还原SO2反应的机理

采用热重分析、差热分析和光电子能谱对有代表性的Fe、Co和Mo等7种过渡金属催化剂进行表征，研究了CO还原SO，的反应机理和催化荆的催化作用机理及相关的影响因素．结果表明，活性组分不同、负载量相同的催化剂在进行催化反应后表面组成差异较大，S元素的表面分布状态与金属元素密切相关，催化剂表面上金属元素越多，其相应S含量也越高；金属氧化物的硫化路径是先还原后硫化，易于还原的物质更易于硫化；催化活性与空定分数机、金属硫化物键能和金属元素的电负性有关，仅从过渡金属的空穴分数机或各金属硫化物的键能参数难以获得各金属催化剂的催化活性规律，实验表明各金属离子的电负性参数与其催化活性之间存在相关规律．     

聚苯胺/氧化石墨烯导电复合材料的制备

通过原位聚合非二次掺杂制备了高导电性聚苯胺/氧化石墨烯复合材料.采用盐酸为掺杂酸,研究了聚苯胺/氧化石墨烯的微观形貌;探讨了盐酸浓度及氧化石墨烯（GO）用量对反应过程和复合材料导电性的影响.结果表明：聚苯胺（PANI）以球状物的形式均匀地包覆在GO表面;盐酸浓度超过0.5 mol·L-1,反应诱导期明显缩短,复合材料的导电性显著提高.在聚合体系中加入GO可延长聚合反应诱导期,但随着GO用量的增加反应诱导期缩短.当盐酸浓度为0.5 mol·L-1,GO与苯胺单体质量比超过2％时,制备的PANI/GO复合材料中GO形成导电通路,电导率较纯PANI提高一个数量级,达到1.4S·cm-1.     

氧化石墨烯和石墨烯对离子型染料不同吸附性能研究

采用改进的Hummers法制备了氧化石墨烯,将其采用水合肼还原获得石墨烯,以氧化石墨烯和石墨烯为吸附剂,分别采用透射电镜（TEM）,傅里叶变换红外光谱（FT-IR）,拉曼光谱（RS）和X射线衍射光谱（XPS）对阴阳离子的不同吸附性能进行了分析表征.结果表明：两吸附剂对罗丹明B的吸附能力较甲基橙强,最大吸附容量分别为551.2 mg/g和476.2 mg/g,各吸附体系中的吸附行为都符合Langmuir等温吸附模型和二级动力学反应特征.