高内相乳液模板法制备石墨烯/聚苯乙烯多孔复合材料

基于高内相乳液模板法制备的多孔复合材料具有可控的孔结构、比表面积大、吸附效率高等优点.以苯乙烯(St)为单体、二甲基丙烯酸乙二醇酯(EGDMA)为交联剂,选用石墨烯纳米粒子和Span 80协同稳定乳液,通过高内相乳液模板法制备得到具有一定机械强度的石墨烯/聚苯乙烯(PS)多孔复合材料,并对该多孔材料的形貌与性能进行表征.结果表明:通过高内相乳液模板法制备得到的石墨烯/PS多孔复合材料的孔径大小为5～10μm,且随着石墨烯含量的增加,孔径有明显的变大趋势;当石墨烯/苯乙烯质量比为0.2/100时,机械性能最优,压缩强度最大可达4.09 MPa.通过对石墨烯纳米粒子添加量的调整,可实现对复合材料孔结构和机械性能的调控.该多孔复合材料可吸附多种有机物,其中对氯仿的最大吸附量可达到自重的16倍,是一种有效的吸附分离材料.     

石墨烯-钴-聚吡咯复合电极改善藻菌微生物燃料电池性能的研究

通过恒电位法一步将氧化石墨烯、过渡金属Co和聚吡咯（PPy）三者共固定于碳毡电极表面,制备了复合膜电极,采用循环伏安法、交流阻抗对复合电极进行了电化学测试,并将其用作微生物燃料电池（MFC）的阳极和阴极,考察了其对MFC产电性能的改善作用. 结果表明：碳毡电极表面经修饰后,在三者协同作用下碳毡电极的电容显著增大. 这种修饰有效增加了电极比表面积和导电性能,减小了电荷传递阻抗,提高了电极的电子传递效率. 同时,该电极具有良好的生物相容性及稳定性,使藻菌MFC产电功率增大了3.1倍,且内阻减小了76%.     

锂离子电池多孔硅/石墨烯复合负极材料的制备及性能研究

为解决硅基负极材料存在的体积效应、导电性差等问题,本文研究一种石墨烯与多孔硅复合的方法。试验证明,PSi/rGO(porous silicon/reduced graphene oxide)显示出优异的电化学性能:循环稳定性能好;交流阻抗值约为PSi的一半;特别是在不同电流密度下进行倍率测试时,其可逆容量比PSi高100～190 mA·h/g。可见,PSi/rGO在锂离子电池电极材料的研究发展上具有重要价值。     

纸基石墨烯复合膜的制备及其智能变形研究

柔性智能驱动器能将外部能量转换为机械能输出,在人工肌肉、软体机器人等领域具有良好的应用前景。文章设计并制备了纸基石墨烯复合双层薄膜,并实现了其在外部光照或湿度变化刺激下的驱动变形。通过多次浸渍-干燥及还原的方法制备了具有良好柔韧特性的纸基石墨烯膜,并与聚丙烯薄膜组成双层复合薄膜驱动器。利用石墨烯的光热转换特性、纸张的吸湿膨胀特性及聚丙烯薄膜的热膨胀特性,实现了该薄膜驱动器在外部光照刺激下的快速弯曲大变形。通过利用纸张中的纤维排列的各向异性,进一步调控该驱动器的光致变形幅度。此外,该驱动器也能对湿度变化进行响应,在环境湿度的变化为10%时,驱动器可产生弯曲角度为41°的弯曲变形。这是由于纸张中纤维素纤维对于环境水分子的吸附以及解吸附从而导致纸张的膨胀或收缩而造成的。该智能驱动器具有光照/湿度的双刺激源响应特性,结合其较简单的制备方法,有望在折纸机器人、智能机械等应用领域发挥作用。     

石墨烯表面官能团种类多样性对诱导大型溞氧化应激的影响

石墨烯纳米材料进入到环境后,可能通过一系列转化形成表面官能化衍生物.因此,研究表面修饰的石墨烯纳米材料对水生生物造成的毒性效应对于评价其生态风险具有重要意义.本研究考察了石墨烯(u-G)、羧基化石墨烯(G-COOH)、氨基化石墨烯(G-NH_2)、羟基化石墨烯(G-OH)及巯基化石墨烯(G-SH)对大型溞(Daphnia magna)体内活性氧物种(ROS)、抗氧化酶、抗氧化剂及脂质过氧化水平的影响,评价了其诱导大型溞氧化应激的程度.结果表明:相同暴露条件下(24h,2mg/L),u-G,G-COOH和G-OH诱导大型溞体内丙二醛含量显著升高,且u-G诱导产生的丙二醛含量显著高于G-COOH和G-OH,表明u-G造成大型溞氧化损伤的程度高于G-COOH和G-OH.此外,这3种材料也导致大型溞体内ROS升高和谷胱甘肽(GSH)含量显著变化,其中u-G和G-OH还诱导超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)活性显著降低.在24h暴露期间内,G-SH在不影响大型溞体内ROS水平的情况下,诱导SOD和CAT活性降低,可能是由于G-SH破坏了这些抗氧化酶的结构.G-NH_2暴露没有影响大型溞体内的氧化应激标志物.综上,石墨烯及其表面官能化衍生物对大型溞造成氧化应激的能力:u-GG-COOH≈G-OHG-SHG-NH_2.     

氧化铈掺杂石墨烯负载铂镍催化剂的制备及对甲醇的电催化性能研究

采用改进的Hummers法合成氧化石墨烯,以氧化铈掺杂的氧化石墨烯为载体,采用浸渍还原法制备了PtNi_3/CeO_2/RGO催化剂.通过透射电镜、X射线衍射及X射线光电子能谱对催化剂进行了表征,利用循环伏安法和计时电流法考察了催化剂的活性和稳定性.结果表明,PtNi_3/CeO_2/RGO对于电催化氧化甲醇具有较高的活性和稳定性,PtNi_3/CeO_2/RGO在1.0 mol/L KOH+1.0 mol/L CH3OH溶液中的峰电流为406.62 m A/mg.     

石墨烯/橡胶复合材料专利分析

石墨烯是一种有着优异性能的二维纳米填料,将石墨烯与聚合物复合是发挥其性能的重要途径,石墨烯/橡胶复合材料对橡胶的力学机械性能、电学性能、导热性能和气体阻隔性能等都有很大提升。本文通过专利检索和数据统计对国内外专利情况进行了分析,揭示了石墨烯/橡胶复合材料的发展现状和趋势,以期为我国在该领域的科研决策提供有价值的参考。     

石墨烯对热电偶应用过程中提高计量性能的研究

石墨烯是科学家目前发现厚度最薄、机械强度最大、电子传输和传导热量性能最优异的一种新型二维纳米材料。其最新发现是人们在防腐蚀方面最有效的方法。热电偶在工业上作为常用的温度计,具有结构简单、使用方便、测温范围广等特点,但是除了使用方法和条件外,热电偶本身的测量灵敏度也会对其产生很大的影响,这会使得量结果存在较大误差。为消除材料本身带来的误差,本文从应用实际方面探讨石墨烯对热电偶在应用过程中提高计量性能。     

CO2和CO分子在五边形石墨烯表面的吸附行为

基于非平衡格林函数结合密度泛函理论,采用第一性原理计算了五边形石墨烯(PG)、CO/PG、Fe-PG和CO/Fe-PG这4种体系的电子性质和输运性质,探究PG以及Fe-PG对CO分子的气敏性。首先,Fe-PG在吸附CO分子过程中大量电荷发生转移,同时具有较低的吸附能,说明CO分子与Fe-PG之间的相互作用较强,表明Fe-PG体系对CO分子的吸附更加敏感。其次,计算出了4种体系的态密度,结果发现Fe-PG和CO/Fe-PG体系之间的态密度发生较大变化,这进一步说明了CO分子与Fe-PG之间具有较强的相互作用,Fe-PG体系对CO分子的吸附具有较为敏感的特性。最后,计算其输运性质,通过输运电流的结果对比发现Fe-PG对CO分子的敏感度比原始PG高出2个数量级,且在零偏压下的透射谱进一步证明Fe-PG是一种检测CO分子的良好传感材料。该研究表明,在PG结构体系中适当引入Fe原子掺杂,可以大幅提升PG对CO分子的气敏性。

     

埃洛石-石墨烯构建有机-无机杂化三维网络

利用埃洛石(HNTs)内部空间负载甲基丙烯酸甲酯(MMA),通过γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH570)修饰氧化石墨烯(GO),随后利用二者构建了具有半有机半无机结构的杂化三维网络.通过扫描电子显微镜(SEM)、红外光谱(FT-IR)、拉曼光谱、X射线光电子能谱(XPS)等手段对样品进行表征.结果表明,成功制备了半有机半无机杂化三维网络气凝胶材料,材料具有纳米级孔隙,其热稳定性也保持在较高水平,为后续该材料在光电功能领域的应用奠定了结构基础.