石墨烯的制备及应用研究

系统地阐述了石墨烯的制备方法,包括机械剥离法、化学气相沉积法、氧化石墨还原法和电弧放电法等,概括介绍了石墨烯近年来的应用领域、未来的发展方向和应用前景。     

二维碳材料——石墨烯研究进展

石墨烯被喻为材料科学与凝聚态物理领域正在升起的"新星",它所具有的许多新颖而独特的性质与潜在的应用正吸引了诸多科技工作者.介绍了近年石墨烯在制备、性能等方面的一些研究情况,就其应用前景也作了简要介绍.     

三聚氰胺/石墨烯复合碳材料的制备及性能研究

制备具有高比表面积及良好导电性的含氮碳材料是提高超级电容器电化学性能的重要途径.文章将三聚氰胺甲醛树脂预聚体及十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)改性的氧化石墨烯(GO)复合,经水热反应、碳化及活化等步骤制备了三聚氰胺/石墨烯复合碳材料,通过XRD、BET、孔径表征、循环伏安法和交流阻抗等方法对碳材料的物相结构和电化学性能进行表征测试,研究复合碳材料的制备条件对电化学性能的影响.结果显示,碳材料以介孔为主,平均孔径为3.62 nm,比表面积为497 m2·g-1;在CTAB与GO质量比为1∶1,p H=9,条件下制得的复合碳材料,在6 mol·L-1KOH电解液中的质量比电容为113 F·g-1.     

SiC表面高温改性法生成石墨烯研究

石墨烯是具有优异电学性能的碳质新材料。本文采用氩气气氛下的SiC表面高温改性法制备石墨烯。通过AFM发现表面形貌较真空法有了较大提高,同时还观察到样品表面分布着大量的网状凸起。通过拉曼检测发现得到了3层的少层石墨烯,且I（D）/I（G）≈0.04。最后总结出该工艺生长石墨烯的一些规律。     

膨胀石墨氧化制备石墨烯

在氧化还原法制备石墨烯的工艺中,氧化石墨的制备尤为重要。以大鳞片石墨制备的膨胀石墨为原料,采用改进的Hummers法制备氧化程度高、可剥离度高的氧化石墨稀,研究中温氧化时间、氧化剂用量及高温反应对氧化石墨烯结构、形貌及氧化程度的影响,对样品进行扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)表征。结果表明:硫酸与膨胀石墨用量比为75 mL∶1 g,高锰酸钾与石墨用量比为4 g∶1 g,35℃水浴反应24 h,制备得到氧化程度高的大片氧化石墨烯。该方法工艺简单、反应温度低,无须进行高温反应,可以解决大鳞片石墨制备氧化石墨烯难度大,氧化效率低的问题。     

羧基离子注入石墨烯的血液相容性研究

为解决石墨烯不亲水、不亲脂、难于在溶剂中稳定分散的缺陷,运用了离子注入的方法,分别将剂量为1×1017、5×1017和1×1018 ions/cm2的羧基离子(COOH+)注入到石墨烯表面.利用X线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)和水接触角(CA)分析证明注入可引入含氧官能团,如C—O、O—C=O等;并显著提高了材料的含氧量,从而使石墨烯表现出优异的亲水性,这可能是生物相容性改善的主要原因.血小板黏附实验、溶血实验和与红细胞相互作用实验表明:羧基离子注入后,石墨烯的溶血率降低,注入几乎没有对红细胞产生破坏,且显著抑制了血小板的黏附、聚集和活化.研究结果表明羧基离子的注入可显著提高石墨烯的血液相容性.     

膨胀石墨制备石墨烯的可行性研究

本文以鳞片石墨为原料,采用化学法经氧化酸化插层、水洗、干燥、高温膨胀过程制备膨胀石墨,再采用超声剥离法制备出少层数石墨烯片;并对制备膨胀石墨时的相关影响因素及插层机理作了初步探讨。结果表明：对不同工艺条件下制备的膨胀石墨,其层间距变化非常微小,但是其衍射强度却有明显下降;不管是细鳞片石墨还是大鳞片石墨制备成膨胀石墨,再次进行酸化处理后,加入插层剂后经过超声剥离就可以得到少层数的片状石墨烯。膨胀石墨制备石墨烯,不失为一种能高效、可行地方法。     

碳浆油墨的制备及少量石墨烯对碳浆油墨性能的影响

以炭黑和环氧树脂分别为导电功能单元和连接剂,通过正交设计优化配方制备了碳浆油墨;并控制石墨烯和炭黑的配比制备了含少量石墨烯(占导电功能单元重量≤10wt%)的碳浆油墨。研究了石墨烯加入对碳浆油墨性能和结构的影响。研究表明,随着石墨烯的加入,油墨干膜电导率增加,石墨烯加入量约为5wt%达到最大,之后导电性下降。以未处理的PET为基材制备导电油墨薄膜,导电油墨干膜的状态和油墨干膜断口形貌分析证实石墨烯的加入使油墨干膜的力学性能明显提高,含石墨烯的碳浆油墨更具良好的粘接性和韧性。     

PVP辅助水热法制备Fe_2O_3/石墨烯纳米复合材料

纳米结构过渡金属氧化物与石墨烯的复合材料,已被证明是高可逆比容量和优异循环稳定性的新型锂离子电池负极材料之一,其制备工艺尤为重要。以九水硝酸铁、氧化石墨为原料,采用PVP辅助水热法制备Fe_2O_3/石墨烯纳米复合材料,探讨水热反应温度、反应时间条件对Fe_2O_3结构的影响,利用XRD和TEM对样品结构及形貌进行表征。结果表明:水热反应的最佳条件是温度为160℃、时间为12 h,制备得到Fe_2O_3粒径大小约为34砌,结晶度高,且均匀地分散在石墨烯表面。     

水热法制备α—Fe2O3／石墨烯复合材料及其表征

以FeAc2为反应物、NaH2PO4与Na2HPO4为缓冲溶液,调节其pH=7,分别加入5％与10％的石墨以及5％与10％的石墨烯,180℃条件下在高压反应釜中水热反应12h,再退火处理得到纳米Fe2O3／石墨和α—Fe2O3／石墨烯复合材料,并对其进行了XRD和SEM表征。实验结果表明石墨烯的分散效果较石墨要好。     

基于语义分析的互联网产品评论挖掘

从语义分析角度出发,对产品评论文本进行情感倾向分析研究。首先在现有的情感词典的基础上整理并构建一个面向产品评论的情感词典;然后以句子为单位对评论文本进行语句分割,根据词频统计提取产品的主要特征词,并构建特征关联词词库,针对不同的特征分别进行情感倾向分析;最后对所有评论文本作加权计算获得其总体情感倾向。实验结果表明,基于语义分析的产品评论挖掘方法具有较好的情感分析效果。     

甲烷在石墨烯与活性炭上的吸附平衡

］为研制ANG新型碳基吸附剂,分别选用比表面积为2074 m2·g-1的椰壳活性炭SAC-02和345 m2·g-1的石墨烯,在温度区间263~313 K、压力范围0~6 MPa,依据容积法的原理测试了甲烷在其上的吸附平衡数据,并由吸附等温线和等量吸附热的比较,分析了甲烷在两吸附剂上吸附平衡.结果表明:甲烷在活性炭上的过剩吸附等温线为典型的Ⅰ型,而石墨烯上在压力2 MPa以下为Ⅰ型,2~6 MPa之间吸附量与压力接近线性关系.在273 K和6 MPa时,甲烷在石墨烯上吸附量为4.6 mmol·g-1,活性炭的吸附量为11.2 mmol·g-1;甲烷在石墨烯和活性炭上的等量吸附热分别为14.32 kJ·mol-1~2.66 kJ·mol-1和13.99 kJ·mol-1~17.57 kJ·mol-1,石墨烯表面对甲烷分子作用能强     

废菌渣活性炭对苯酚和铜离子的吸附性能分析

以废菌渣为原料,采用硫酸铝与硝酸复合改性制备废菌渣活性炭,应用红外光谱分析和等电点进行表征,并对活性炭吸附苯酚、铜离子的动力学与等温线进行拟合分析.实验结果表明:活性炭具有芳香共轭结构,表面富含多种官能团,有利于对苯酚、铜离子的吸附;活性炭对苯酚、铜离子的吸附满足二级动力学模型,且颗粒内扩散不是控制吸附速率的主要步骤;活性炭对苯酚的吸附为自发放热的优惠吸附,而对铜离子的吸附为自发吸热的优惠吸附,符合Freundlich等温吸附模型;双组分等温吸附仍满足Freundlich等温吸附模型,苯酚与铜离子在活性炭上的吸附表现为协同作用;活性炭对苯酚的吸附机理主要为疏水键力,而对铜离子的吸附机理主要为离子交换和配位作用.     

粉末活性炭对水中重金属离子的吸附性能研究

活性炭是一种具有丰富孔隙结构和巨大比表面积的碳质吸附材料,在污水净化领域具有广泛的应用价值.根据单一变量原则,研究了粉末活性炭对水中重金属离子Cr(VI)、Cu(Ⅱ)和Fe(Ⅲ)的吸附作用.实验结果表明,粉末活性炭能有效去除3种重金属离子,且去除效果受温度、吸附时间、活性炭用量、溶液p H值的影响.随着活性炭用量、温度或吸附时间的增加,3种离子的去除率先增后减,而溶液p H值增加时,Cu(Ⅱ)离子的去除率几乎不变,Cr(VI)和Fe(Ⅲ)离子的去除率却逐渐降低.吸附时间超过30 min时,粉末活性炭对3种离子中的Cu(Ⅱ)离子去除效果最好,去除率达90%以上.Cu(Ⅱ)离子的去除最优条件为40℃(温度)、30 min(吸附时间)、0.15 g(活性炭用量)和2.0(p H).     

活性炭处理的腐殖酸对锌离子的吸附研究

用正交实验研究了活性炭处理稀碱腐殖提取液，同时进一步研究腐殖酸对Zn^2 的吸附条件及吸附性能．研究发现，在实验条件下，腐殖酸几乎不能被活性炭吸附，而且腐殖酸对Zn^2 的吸附率可达99．65％，吸附基本属于Langmuir型，吸附的最佳条件是等量的Zn^2 和腐殖酸在PHl3，45℃，1h．     

羧基化氧化石墨烯对活性炭超电容性能的影响

为了提高活性炭的超电容性能,可以利用表面含有丰富官能团的氧化石墨烯(GO)进行复合改性,而环氧基会导致GO平面上离域π键的弯曲变形,可以通过柠檬酸油浴法让环氧基发生开环反应并使GO与超电容活性炭(AC)充分交联,形成稳定整体结构.结果 表明:以250℃热处理的AC-GO所形成的化学交联结构具有良好的循环性能,在水系电解质中经过10000次循环后容量仍保持97.8％.开环作用也使得GO上的羟基和羧基等亲水基含量有所提高,这些基团能提供额外的赝电容,在1 A/g的电流密度下保持了225 F/g的电容.可见通过对GO表面官能团改性复合,能优化炭材料电容性能.     

羧基化石墨烯修饰玻碳电极对多巴胺电催化性能影响的研究

在玻碳电极表面修饰上羧基化石墨烯制得羧基化石墨烯修饰电极,以此电极为工作电极,研究了多巴胺在此电极上的电化学行为．在pH=3．0的Na：HPO4-C6H8O7,缓冲溶液中,氧化峰电流与多巴胺浓度在1．4×10^-3-1．8×10^-4moL／L的范围内呈良好的线性关系,检出限为5．0×10^-6mol／L．实验结果表明,玻碳电极经羧基化石墨烯修饰后对多巴胺具有明显的电催化作用,灵敏度明显提高．     

低能碳离子对甜菊生长和叶绿体发育的影响

研究了能量为１００ｋｅＶ,剂量为１０＾１５／ｃｍ＾２的碳离子对甜菊种子萌发率、幼苗生长发育及叶绿体结构的影响,证明被注入种子出现萌发迟缓、生长速度减慢、植株型变矮和生物量减少等生物学性状变化,幼叶细胞的叶绿体发育分化减慢,基质类囊体形成滞后,基粒数及基粒类囊体片层减少,部分幼叶细胞叶绿体膜破损、基质片层断裂直至叶绿体解体,表明该能量剂量的碳离子注入将影响种子的生长发育,其原因之一是叶绿全发育迟缓和