Ag/石墨烯复合涂层的制备及抗菌性能

首先用改进的Hummers法制备氧化石墨烯（GO）; 其次用原位还原法将银氨溶液中的Ag纳米粒子通过还原剂葡萄糖和GO复合, 获得Ag/GO胶体; 最后在真空干燥条件下得到Ag/GO涂层, 并用真空阶梯热还原技术制备Ag/还原氧化石墨烯(rGO)涂层. 利用X射线衍射、 扫描电子显微镜、 透射电子显微镜等方法对膜样品结构形貌进行表征, 并用润湿角测量仪和抑菌环方法分别检测样品的亲/疏水性和抗菌性能. 实验结果表明: 石墨烯基膜材料与基底结合较好, Ag纳米粒子在石墨烯片层间呈球形均匀分布, 粒径为20~50 nm; 纯GO和rGO膜表面未见菌落, 大肠杆菌与金黄色葡萄球菌均未出现有效抑菌环; 复合Ag纳米粒子后, 涂层的抑菌效果得到显著提高; 与Ag/GO复合膜相比, Ag/rGO复合膜呈更强的抗菌活性, 即低温退火有助于提高石墨烯基复合涂层的抗菌性能.     

聚合物改性石墨烯薄膜的制备与导电性能

以Hummers法制备氧化石墨,超声剥离得到氧化石墨烯(graphene oxide,GO)。在25℃和90℃两种温度下,以聚乙烯亚胺(polyethyleneimine,PEI)为GO的还原剂和修饰剂,制备了PEI改性石墨烯分散液。光电子能谱和红外光谱揭示了温度对PEI还原GO反应的影响。研究结果表明:25℃时,PEI具有部分还原GO的能力,得到PEI修饰的氧化石墨烯(PEI-GO);90℃时,接枝的PEI逐渐从GO片层上解离,并将GO还原为表面修饰的石墨烯(PEI-RGO)。将石墨烯分散液抽滤组装为PEI-RGO薄膜,发现其电导率为117 S·m~(-1),有望用于石墨烯导电材料。     

大粒径氧化石墨及石墨烯的制备与表征

以0.10、0.15、0.18、0.30 mm 4种不同粒径的石墨为原料,采用密闭氧化、氨-水合胼还原法,经过2个控温阶段制备了10~20 μm大粒径氧化石墨(GO)与石墨烯,并通过正交实验、单因素实验优化了制备条件. 测定了GO与石墨烯的傅里叶红外光谱、拉曼光谱及热稳定性.用扫描电镜、X线衍射光谱、原子力显微镜测试了产品的结构与石墨烯片层厚度. 实验结果表明:石墨粒径越小,片层剥离程度越高, GO的产率、热稳定性也均有提高. 石墨烯在800 ℃下残炭率高于80%,剥离层厚度约为1 nm. 本实验研究为制备大粒径GO与石墨烯提供了一种可行的实验方法.     

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.     

氧化石墨烯多层膜在棉织物上的层层组装及其电磁屏蔽性能

利用改进的Hummers方法制备了氧化石墨烯,采用浸蘸式层层组装技术在棉织物表面制备氧化石墨烯/聚二甲基二烯丙基氯化铵盐酸盐(GO/PDDA)多层膜,并测试其电磁屏蔽性能,探讨GO/PDDA多层膜沉积层数对电磁屏蔽性能的影响.结果表明,随着GO/PDDA多层膜沉积层数的增加,氧化石墨烯在棉织物表面的含量增多,棉织物电磁屏蔽性能提升.当GO/PDDA多层膜层数为15时,电磁屏蔽效能达到3.16dB,表明52%的电磁波被具有电磁屏蔽性能的棉织物屏蔽.     

氧化石墨烯的制备及其负载纳滤膜性能

纳滤膜在污水处理和海水淡化等方面具有独特的优势,因而一直是膜研究领域的热点。氧化石墨烯(GO)因自身特殊的分子层结构及表面电荷性质,可应用于复合纳滤膜的制备中。采用改进Hummers法制备得到氧化程度较高的GO,再通过压力辅助自组装法制得氧化石墨烯-聚偏氟乙烯(GO-PVDF)复合纳滤膜。通过对NaCl和Na_2SO_4进行脱除测试,研究负载量、盐溶液质量浓度等因素对GO-PVDF复合纳滤膜截留率和渗透通量的影响。实验结果表明,增大GO负载量有助于获得较好的脱盐效果。在相同条件下,GO-PVDF复合纳滤膜对Na_2SO_4的截留率高于对NaCl的截留率,且对低浓度盐溶液的脱除率更高。纳滤膜长周期稳定性测试表明,GO-PVDF复合纳滤膜的渗透通量和截留率基本保持稳定,经过12h后其对NaCl和Na_2SO_4的截留率分别可达58.9%和76.6%。     

TiO_2/氧化石墨烯复合材料的合成及光催化性能研究

以自制氧化石墨、钛酸丁酯为主要原料,用溶胶-凝胶法制备了TiO2/氧化石墨烯(TiO2/GO)复合材料,采用TEM、XRD对其进行表征。以活性艳红X-3B溶液为模拟废水,研究了该复合材料的光催化降解性能,考察了氧化石墨烯含量、染料初始浓度、催化剂用量等因素对其光催化降解率的影响。结果表明:氧化石墨烯片层上均匀负载着锐钛矿型的TiO2球形颗粒,粒径在10 nm左右;当TiO2/GO复合材料中加入的GO含量为100 mg时光催化活性最好,比相同条件下纯TiO2和TiO2与氧化石墨物理混合物的光催化活性有明显提高;相同条件下,降解率随溶液初始浓度的升高而降低,催化剂用量存在最佳值,100 mg/L的活性艳红X-3B溶液,催化剂用量的最佳值为0.8 g/L,反应60 min后其降解率可达96%。     

Pt/CNFs-rGO催化剂的制备及催化氧化甲醇的性能研究

利用改进的Hummers法制备氧化石墨烯(GO),采用静电纺丝和热处理结合的方法得到碳纳米纤维(CNFs),并将其混合作为催化剂载体。然后,以乙二醇为还原剂,采用一步微波法还原H_2PtCl_6的同时将GO还原为还原氧化石墨烯(rGO),得到Pt/CNFs-rGO复合催化剂。酸性条件下,用循环伏安法和计时安培法研究Pt/CNFs-rGO在甲醇电化学氧化中的催化性能。结果表明,与Pt/CNFs、Pt/rGO和商用Pt/C催化剂相比,复合催化剂Pt/CNFs-rGO对甲醇氧化有较高的催化性能,且mrGO∶mCNFs=4∶3时Pt/CNFs-rGO的催化效果最佳。碳纤维的引入可以提高Pt/rGO催化氧化甲醇的性能,其原因为CNFs的引入有效改善了石墨烯片层间的堆叠,从而提高了Pt粒子的利用率。     

氧化石墨烯/聚乙烯醇复合材料的制备及其阻隔性能

以层状石墨为原料制备了氧化石墨烯(GO),将其引入到聚乙烯醇(PVA)基体中,得到GO/PVA复合材料。借助X射线衍射分析和差示扫描量热分析表征了复合材料的结晶性能,使用气体渗透测试仪分析了复合材料的氢气阻隔性能。分析结果表明:当GO质量分数低于0.5%时,片层结构的GO导致PVA的结晶度增加;当GO质量分数大于0.5%时,PVA的结晶度降低。复合材料的氢气阻隔性能受到GO添加量和PVA结晶度的协同影响。     

氧化石墨烯变身橡皮泥

<正>近日,一组来自美国西北大学的研究团队成功将氧化石墨烯(grapheneoxide,GO)变成柔软、可塑的橡皮泥。这种被称为"GO面团"的可塑性材料解决了石墨烯制造业中令人头疼的储存问题。氧化石墨烯是石墨发生氧化后的产物,常用于制造石墨烯。石墨烯是一种单原子层厚的碳薄片,强度高、重量轻,在电子和能源存储方面具有潜在应用前景。目前,氧化石墨烯多以干燥固体或粉末形式储存,容易燃烧。如果将其稀释后储存,虽然能降低燃烧的风险,但储存质量将成百上千倍地增加。如今,研究人员通过向水中添加超高浓度的氧化石墨烯制成了GO面团,10千克面团便可储存5千克氧化石墨烯,效率大大提     

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.     

离子交换膜的选择透过性机理

分析了传统的双电层理论或Donnan膜平衡理论在解释离子交换膜的选择透过性机理上存在的局限性,提出了"空穴传导双电层"假说,认为离子交换膜在溶液中由于反离子的迁移在膜内留下"离子空穴",同时在膜的两侧形成"双电层"结构,"空穴"和"双电层"共同作用的结果使溶液中与反离子同号的离子能够通过离子交换膜,而与反离子异号的离子无法进入离子交换膜,从而使其具有选择透过性.在此基础上,用"空穴传导双电层"假说对离子交换膜在无电场和有电场作用的选择透过性进行了合理的分析.     

Preparation of graphene and TiO2 layer by layer composite with highly photocatalytic efficiency

A process for fabricating graphene and TiO₂ layer by layer composite was introduced to improve the photocatalytic activity by controlling the layers, thickness and the mass ratio between graphene and TiO₂. The graphene oxide (GO) was synthesized from natural graphite powder by the modified Hummers method. Large-area uniform GO and TiO₂ thin films were made by a spin-coating process in turn. After exposure of the TiO₂/GO multilayer film to UV light irradiation which allows the reduction of GO to graphene, a novel photocatalytic structure as graphene and TiO₂ layer by layer composite was synthesized. The cross-sectional SEM image showed that a clear layer by layer microstructure with a single layer thickness of graphene or TiO₂ was in the range of about 50 nm. The total thickness of the film was around 5 μm which was varied according to the layer number of spin coating process. Raman spectra revealed that significant structural changes occurred through UV light irradiation. Photodegradation for methylene blue (MB) exhibited that the layer by layer composite is of higher photocatalytic activity than the pure TiO₂ layer.     

基于多巴胺的杂化膜界面优化及其气体分离性能强化

采用仿生黏合剂多巴胺改性二氧化硅纳米颗粒（PDA@SiO₂）并与聚乙烯醇（PVA）高分子基质共混，再将获得的PVA-PDA@SiO₂杂化材料涂覆到聚砜（PSf）中空纤维支撑层表面制备中空纤维复合膜用于丙烯气体除湿，研究了杂化膜的微观形貌、晶态结构、高分子链运动性、自由体积特性等物理化学性质。实验结果表明，当填充剂PDA@SiO₂含量（质量分数，下同）为1%时，在298 K、原料气水含量为0.5%的条件下，PVA-PDA@SiO₂/PSf膜分离因子为24 837，是PVA/PSf膜的12.7倍，渗透系数为904 GPU[1 GPU=7.501×10^-10 cm³/（cm²·s·Pa）]，是PVA/PSf膜的3.6倍。仿生黏合剂多巴胺的多重相互作用可改善PVA与填充剂SiO₂的界面相容性，进而提升杂化膜的分离性能。     

无机膜在脱盐应用中的研究

水资源短缺问题已成为全球共同关注的问题.无机膜化学稳定性好、耐腐蚀、较高的机械强度以及可在高温等苛刻条件下使用等优点,使其在脱盐领域具有广阔的应用前景.有机膜除了传统的陶瓷膜外,碳基材料等由于其可调的纳米结构以及优异的性能,逐渐成为无机膜领域的研究热点.为了更好地了解不同种类无机膜的特性,拓展无机膜材料在脱盐中的应用.首先对无机膜的分类、理化性质、制备方法、盐滞留机理进行阐述;其次重点对无机膜在脱盐应用中的进展进行综述;最后对其未来在水处理领域的发展趋势做了展望.     

人工种皮研究的现状及展望

介绍和讨论了人工种皮的概念和优点,目前国内外研究情况,人工胚乳(内层)中凝胶系统的应用及外层保护膜的成膜方法,存在的问题和解决的途径,以及研究展望.     

Bonding characteristics of the Al2O3-metal composite coating fabricated onto carbon steel by combustion synthesis

The fabrication of an alumina-metal composite coating onto a carbon steel substrate by using a self-propagating high-temperature synthesis technique was demonstrated. The effects of the type and thickness of the pre-coated layer on the binding structure and surface quality of the coating were systematically investigated. The macrostructure, phase composition, and bonding interface between the coating and the substrate were investigated by scanning electronic microscopy (SEM), X-ray diffraction (XRD), and energy-dispersive X-ray spectrometry (EDS). The diffraction patterns indicated that the coating essentially consisted of α-Al₂O₃, Fe(Cr), and FeO·Al₂O₃. With an increase in the thickness of the pre-coated working layer, the coating became more smooth and compact. The transition layer played an important role in enhancing the binding between the coating and the substrate. When the pre-coated working layer was 10 mm and the pre-coated transition layer was 1 mm, a compact structure and metallurgical bonding with the substrate were obtained. Thermal shock test results indicated that the ceramic coating exhibited good thermal shock resistance when the sample was rapidly quenched from 800°C to room temperature by plunging into water.     

Preparation and Performance of Bipolar Membranes with Liquid Ion-Exchange Medium

The current density is rather low in solid bipolar membranes, because the water transfer rate is relatively slow across solid bipolar membranes made of solid ion-exchange materials. This paper describes the use of polymer solutions, such as phosphatic poly(vinyl alcohol) solution, poly(acrylic acid) solution and poly(vinyl alcohol) solutions with dispersed cation/anion-exchange resin particles to prepare bipolar membranes. The 0. 1 mol/L NaOH and the 0.05 mol/L H2SO4 were used to test the performance of the bipolar membranes. For a fixed liquid layer thickness, both the current density and the selectivity increase with the concentration increase of a polyelectrolyte solution. The maximum current density measured in the experiment was 1497A/m^2 with a selectivity of 96.8%.     

湿化学法制备多通道ZrO2超滤膜

采用孔径为200 nm的多通道ZrO2膜为底膜,利用湿化学法制备小孔径ZrO2超滤膜。结合N2吸附-脱附法和X线衍射分析,考察烧结温度对膜结构的影响,确定合适的烧结温度。通过扫描电镜(SEM)表征膜形貌,采用错流过滤考察膜的渗透和分离性能。结果表明:烧结温度为600℃时可以制备完整无缺陷的ZrO2超滤膜,所制备的超滤膜具有高纯水通量,截留相对分子质量(MWCO)为20 000,对相对分子质量为43 000卵清蛋白的截留率达到95%。