溶剂热法制备石墨烯/Sb_2S_3纳米复合材料及其光催化性能

以天然鳞片石墨为原料,通过改进的Hummers法制备了氧化石墨(GO),然后以GO、三氯化锑(SbCl3)和硫代乙酰胺(CH3CSNH2,TAA)为反应物,1,2-丙二醇为溶剂,通过溶剂热法制备了石墨烯/Sb_2S_3(RGO/Sb_2S_3)纳米复合材料.用XRD、FT-IR、SEM、UV-Vis DRS、PL光谱等手段对复合材料的物相、官能团、形貌和光学性能进行了表征;并通过降解罗丹明B(RhB)对其光催化活性进行了考察.结果表明:所制备的复合材料中Sb_2S_3为正交晶相;Sb_2S_3与复合材料对可见光均有较强吸收,其能带间隙分别为1.55eV和1.43eV;PVP和GO的浓度对材料的形貌、复合效果和光催化活性有重要的影响,当GO浓度为0.5mg/mL时,所制备复合材料(RGO/Sb_2S_3-0.5)的复合效果最好,有很多粒径为85~100nm的硫化锑纳米颗粒附着在石墨烯片层表面及片层之间,其在PL谱中的发射峰最低,光生电子-空穴对的分离效果最好,光催化效率最高,在300 W氙灯照射下,9h后其降解率达90%以上,是纯Sb_2S_3的1.3倍.另外,以对苯二甲酸(TA)为荧光探针,证明了光催化过程中羟基自由基(·OH)的存在;通过加入·OH消耗剂维生素C(Vc),进一步证明了在光催化过程中·OH起了非常重要的作用.     

PANI@{Cu10As2W18}/RGO复合材料的合成及其在超级电容器中的应用

通过超声复合的方法将[{Cl4 Cu10(pz)11}{As2 W18 O62}]·1.5 H2 O(缩写Cu10 As2 W18),聚苯胺(PANI)和还原氧化石墨烯(RGO)进行分子自组装,成功得到了PANI@{Cu10 As2 W18}/RGO三元复合材料.采用SEM和XRD等方法对该材料的表面形貌和结构进行表征...     

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.     

氧化石墨烯改性水泥基复合材料的制备及其力学性能研究

采用改进Hummers法制备氧化石墨烯(GO),并用萘系减水剂(NS)和超声辅助的方法制备GO分散液,利用扫描电镜对GO的形貌和结构进行表征,利用紫外分光光度法对GO分散液的分散情况进行分析,并对GO水泥基复合材料的力学性能进行研究.结果表明:采用NS作为分散剂对GO溶液进行分散,GO和NS的最佳比例为1:10,GO的...     

SnO_2簿膜(掺Sb)光学气敏选择性的实验研究

郑顺旋等人观察到常用的气敏-电阻型材料氧化锡薄膜的光学性质和气敏特性有关.这一发现突破了近半个世纪以来氧化物的气敏特性仅与电阻有关的模式.使得可以用光学量去探索至今还未清楚的氧化物气敏机理.也为新型气敏传感技术提供了有效的敏感材料.然而与气敏-电阻效应一样,纯SnO_2器件的气敏-光学效应对各种还原性气体的灵敏度几乎相同,因此制造出气体选择性良好的元件很不容易.为了提高SnO_2薄膜气敏光学效应的气体选择性,在纯SnO_2薄膜中掺杂了0.1wt%的Sb.实验观察     

基于石墨烯纳米复合材料的有机磷生物传感器

采用还原氧化石墨烯(RGO)/纳米金(AuNPs)/壳聚糖(CS)纳米复合材料固定化乙酰胆碱酯酶(AChE),制备了高灵敏度的电化学生物传感器用于有机磷农药——毒死蜱的检测.CS/SiO2复合溶胶—凝胶网格状的结构为酶的固定化提供了良好的载体,石墨烯纳米复合材料不仅为AChE提供了良好的生物相容环境,且有效提高了传感器的灵敏度.传感器在最佳条件下对毒死蜱检测的线性范围为0.1~10.0ng/mL,检出限为0.05ng/mL(S/N=3).     

改性石墨烯/改性氧化铝协同提高硅脂的导热性能研究

随着集成电路的发展,对热管理材料的性能提出了日益严苛的要求.借助接枝在氧化石墨烯(GO)上的烯丙基胺的碳碳双键与硅氢键的反应,将硅油分子接枝在GO表面,同时对Al2O3采用十六烷基三甲氧基硅烷进行表面修饰.采用扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶转换红外光谱(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)和热失重分析(TGA)等手...     

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%.     

添加剂对SnO2气敏材料敏感特性的影响

采用浸渍法和化学共沉淀法制备了十五种金属或金属氧化物掺杂的SnO_2气敏材料.用透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)和X光电子能谱研究了材料的陶瓷微结构和化学组成,用静态配气法测试了材料的气敏性能.结果表明:Ag,CuO和ZnO作为廉价的敏感添加剂,可用于制造可燃气体传感器;ZnO和Re_2O_3的掺杂可显著改善SnO_2对酒精的选择性;Sb_2O_3的掺杂能明显降低SnO_2的电阻;添加剂Ag和CeO_2与SnO_2之间存在一定的电子相互作用,对Sn3d的键合能(BE)有一定影响.     

RGO-InVO4纳米复合材料的制备及作为锂离子电池负极材料的应用

采用改进的Hummers法合成了氧化石墨(GO),再通过水热法合成了还原氧化石墨(RGO)-InVO4纳米复合材料.采用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)和高分辨透射电镜(HRTEM)等手段对样品的组成和形貌进行了表征.分别考察了RGO-InVO4和InVO4作为锂离子电池负极材料在不同电流密度下的充放电和循环稳定性能.结果表明:RGO-InVO4电极的首次放电和充电比容量分别为1 047.5和599 mAh·g-1,而InVO4电极的首次放电和充电比容量分别为994.2和482 mAh·g-1;在不同电流密度下经过50次循环后,RGO-InVO4的放电和充电比容量分别为472.4和456.7 mAh·g-1,而InVO4的放电和充电比容量则分别为138.4和132.9 mAh·g-1.可见,RGO的引入能极大地改善InVO4的电化学性能,尤其是循环稳定性.     

Fe_2O_3/MWCNTs复合材料的制备及其NO_x气敏性能

采用沉淀法制备了Fe2O3/MWCNTs复合材料。通过X-射线衍射分析(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)等测试手段对所合成材料进行了表征。结果表明,合成的Fe2O3/MWCNTs复合材料均由碳纳米管与氧化铁颗粒组成,Fe2O3粒子尺寸较均匀,其颗粒大小约为5 nm。在室温条件下,Fe2O3/MWCNTs复合材料对NOx具有较好的气敏性能,当NOx浓度为9.7×10-7时,复合材料对NOx的灵敏度为6.13%,响应时间为38 s。分析其原因主要是合成材料中Fe2O3的主要相态是呈p型半导体特性的γ-Fe2O3,与吸附空气中氧气呈现出p型半导体特性的MWCNTs复合时产生倍增效应的结果。     

纳米SnO2材料气敏机理及其制备研究

分析了氧化锡(SnO2)材料的气敏机理；纳米SnO2材料由于具有更大的表面积和晶界密度而具有更好的气敏特性；通过适当掺杂的纳米氧化锡材料在室温下就可以具有较高的灵敏度和气体选择性，并介绍讨论了几种氧化锡纳米材料的制备方法．     

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.     

Co_3O_4超级电容器电极材料的制备及电化学性能研究

使用简单的化学沉积法制备出直接生长在泡沫镍上的前驱体Co(OH)2,之后经程序升温得到Co_3O_4超级电容器电极材料.通过X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、傅里叶红外吸收光谱和拉曼光谱对制备的电极材料进行了表征,并进行了电化学性能测试.结果表明,生成了前驱体Co(OH)2和Co_3O_4超级电容器电极材料,形貌为由纳米片组成的网状结构.该形貌结构易于电解质渗透和电荷转移,减小了电荷转移电阻,与前驱体Co(OH)2相比,Co_3O_4的电化学性能得到显著提高.在三电极体系下,电流密度为0.75 A/g时,Co_3O_4的比电容达到820.62 F/g,且循环稳定性较好,经过1 000次充放电循环后,比电容仍为初始比电容的95.6%.     

磁性氧化石墨烯对水中Pb~(2+)吸附性能的研究

以氧化石墨烯为载体,以Fe~(3+)和Fe~(2+)发生化学共沉淀形成的具有磁性的铁氧化物纳米粒子为磁性源,采用化学方法制备了Fe_3O_4/GO二元复合材料,并利用TEM、XRD、FTIR等手段对Fe_3O_4/GO二元复合材料进行了物理表征,结果表明成功合成了磁性氧化石墨烯。研究了此二元复合材料的吸附动力学、吸附等温线及初始pH值对吸附的影响,考察了Fe_3O_4/GO对水中Pb~(2+)的去除效果。结果表明,pH在7.0时复合材料的吸附效果最好,吸附时间在210 min左右时达到吸附平衡,最大吸附量为135.7 mg·g~(-1)。     

螯合树脂/SBA-15复合材料的制备及其对重金属的吸附研究

以三聚氰胺、甲醛、硫脲、正硅酸乙酯(TEOS)为前驱体,P123(EO_(20)PO_(70)EO_(20))为模板剂,通过共缩聚法合成了螯合树脂/SBA-15介孔氧化硅复合材料.着重考察树脂低聚物预聚合程度和TEOS预水解缩聚时间这两个合成参数对材料合成的影响.采用FT-IR和N2吸附-脱附对复合材料进行了表征,发现改变这两个合成参数会对材料的织构性能产生一定影响.通过对Cr(Ⅵ)的预吸附实验,挑选出了吸附性能最优的复合材料,并运用此种材料考察了其对水溶液中As(V)的吸附行为.发现复合材料对As(V)的吸附与准二级动力学模型和Langmuir等温吸附模型相符.用Arrhenius公式拟合得出吸附活化能Ea=12.13 k J/mol,说明该吸附反应较易发生.     

氧化石墨烯改性碳纤维水泥基复合材料抗冻性能研究

【目的】纳米材料近些年被广泛应用在建筑行业。碳纤维（CF）水泥基复合材料是建筑行业中的一种新型智能建筑材料,其应用广泛,但CF应用在水泥基体中存在很多不足,如分散性差、界面黏结程度差等。利用纳米材料氧化石墨烯（GO）来改善碳纤维(CF)表面性能,可以提升CF在水泥基体中的抗冻性。【方法】采用电泳沉积的方法,利用GO对CF进行表面改性,制备GO-CF杂化纤维,分别对GO、CF及GO-CF水泥基复合材料的抗冻性能进行研究。【结果】在冻融循环次数为200次的条件下,掺量为1%的GO-CF水泥砂浆试件的强度损失率仅为32.7%。【结论】试验结果表明,在不同次数的冻融循环作用下,试件的抗压强度均有所降低,但GO-CF水泥砂浆试件的强度损失率明显低于CF水泥砂浆试件的强度损失率。     

镍钴水滑石纳米笼/GO复合材料在锂离子电池负极中的应用

近年来,水滑石(LDH)材料因其组成、结构和形貌易于调节,具有丰富的活性位点,被认为是高性能锂离子电池(LIBs)负极的替代材料,然而水滑石作为负极仍存在电导率差和结构易聚集等问题．于此同时,金属有机框架(MOFs)及碳基材料也由于其优秀的孔隙率、比表面积以及良好的电导率在储能领域得到了广泛的关注．考虑到这二者有望对LDH的主要缺陷有所改进,提出了将原位沉淀、化学刻蚀法和静电吸附法相结合,使镍钴水滑石纳米笼(H-(Ni,Co)-LDHP)能够固定在GO上,从而得到镍钴水滑石纳米笼/氧化石墨烯复合材料(H-(Ni,Co)-LDHP/GO)．这种GO上密集分布的中空纳米结构更能有效抑制水滑石纳米片的聚集,并有利于锂离子的脱嵌．H-(Ni,Co)-LDHP/GO纳米复合材料作为锂离子电池的负极,在电流密度为50m A·g^-1下,循环第一圈库伦效率可达68%,循环50圈后电容保留率为68.4%.     

石墨烯-Pd基催化剂对甲醇的电催化研究

在直接甲醇燃料电池(DFMC)中,催化剂的电催化活性和稳定性对其起到了关键的作用.制备钯-石墨烯(Pd-RGO)和钯-乙二酸四乙酸-石墨烯(Pd-EDTA RGO)2种催化剂,利用透射电子显微镜(TEM)和X-射线衍射(XRD)对其进行表征,利用循环伏安法(CV)和计时电流法(CA)研究其对甲醇的电化学行为.正向阳极峰值电流密度(I_f)/反向阳极峰值电流密度(I_b)的值可反映甲醇的氧化率及中间含碳物质的中毒耐受性,Pd-EDTA-RGO I_f/I_b值是Pd-RGO I_f/I_b值的1.52倍.第n次循环中正向阳极峰的电流密度(I_n)/第1次循环中稳定的正向阳极峰的电流密度(I_0)的值可评价催化剂的长期稳定性,在1 000次循环后,Pd-EDTA-RGO的I_n/I_0值高于Pd-RGO I_n/I_0值.结果表明,Pd-EDTA-RGO比Pd-RGO表现出更高的电催化性能以及更好的稳定性.     

一步溶剂热法合成硼掺杂石墨烯及其在锂离子电池上的应用

以氧化石墨烯、硼烷四氢呋喃为原料,通过简单的一步溶剂热法合成了硼掺杂石墨烯(B-rGO)材料.采用冷场发射扫描电子显微镜、拉曼光谱、X射线衍射仪、X射线能谱仪、恒流充放电测试和电化学阻抗测试对B-rGO材料进行表征.结果表明,多孔结构和硼原子掺杂的协同效应使B-rGO材料展现出优异的锂电性能.在0. 2 A·g~(-1)的电流密度下,经过100次循环充放电,其可逆容量高达400 m A·h·g~(-1).即便在电流密度高达2 A·g~(-1),仍能保持200 m A·h·g~(-1)的可逆容量,展现出杰出的倍率性能.