聚苯胺/SnO_2/氧化石墨烯复合物的制备及电容性质

采用简单的方法制备PANI/SnO2/GO复合物,利用X射线衍射仪、透射电子显微镜、红外光谱仪和热重分析仪对所得产物的结构和形貌进行表征,并利用循环伏安法、交流阻抗谱和恒电流充放电实验研究所得产物的电化学性质和电容特性.结果表明:所制备的PANI/SnO2/GO复合物具有较高的比电容,经过1 000次循环后表现出良好的稳定性.     

超临界CO2/甲醇流体制备PtRu/石墨烯催化剂应用于甲醇氧化

采用一种有效、方便和环境友好的超临界方法将PtRu沉积在热解还原石墨烯上.在超临界CO2作用下,以H2PtCl6和RuCl3作为前驱体的铂钌纳米粒子均匀地分散在石墨烯表面,且平均尺寸为2.87 nm.生成的复合材料通过循环伏安法、计时电流法和CO溶出实验来进行研究.与用相同的方法制备的PtRu/炭黑（Vulcan XC-72）复合材料相比,PtRu/膨胀还原石墨烯对甲醇氧化的电催化活性和对CO电氧化活性有了很大的改善.实验结果显示,利用超临界流体可以很容易制备高活性的石墨烯负载型金属电催化剂.     

MnO@CoMn$_{textbf{2}}$O$_{textbf{4}}$/N-C纳米线复合材料的制备及其作为锂离子电池阳极材料的电化学性能

过渡金属氧化物作为锂离子电池(lithium-ion batteries, LIBs)阳极材料时具有较高的理论容量, 但因其电导率低, 以及充放电过程中的体积膨胀效应常会导致容量的快速衰减. 碳包覆是提升金属氧化物导电性的有效方法, 二者之间的协同效应也可以有效提升材料的电化学性能. 以MnO$_{2}$纳米线为模板制备出MnO$_{2}$@ZIF-67有机-无机杂化纳米结构, 再通过退火处理合成了氮掺杂碳包覆的MnO@CoMn$_{2}$O$_{4}$纳米线复合材料(MnO@CoMn$_{2}$O$_{4}$@N-C). ZIF-67的有机配体在高温煅烧过程中发生碳化反应, 产生了氮掺杂碳, 提升了导电性. 当作为锂离子电池阳极材料时, MnO@CoMn$_{2}$O$_{4}$/N-C纳米线复合材料在0.1 A/g电流密度下的首次放电比容量为1 594.6 mA$cdot$h/g, 并且在100次充放电循环后的放电比容量仍保持在 925.8 mA$cdot$h/g, 在0.5 A/g电流密度下经200次充放电循环后的放电比容量仍维持在837.6 mA$cdot$h/g, 同时具有优异的倍率循环性能. 这种优异的电化学储能特性主要来源于复合材料的特殊结构, 以及氮掺杂碳的包覆.     

γ射线还原的氧化石墨烯的电学、热学和电化学性能

The properties of γ-ray-reduced graphene oxide samples (GRGOs) were compared with those of hydrazine hydrate-reduced graphene oxide (HRGO). Fourier transform infrared spectroscopy, X-ray diffractometry, Raman spectroscopy, Brunauer–Emmett–Teller surface area analysis, thermogravimetric analysis, electrometry, and cyclic voltammetry were carried out to verify the reduction process, structural changes, and defects of the samples, as well as to measure their thermal, electrical, and electrochemical properties. Irradiation with γ-rays distorted the structure of GRGOs and generated massive defects through the extensive formation of new smaller sp2-hybridized domains compared with those of HRGO. The thermal stability of GRGOs was higher than that of HRGO, indicating the highly efficient removal of thermally-labile oxygen species by γ-rays. RRGO prepared at 80 kGy showed a pseudocapacitive behavior comparable with the electrical double-layer capacitance behavior of HRGO. Interestingly, the specific capacitance of GRGO was enhanced by nearly three times compared with that of HRGO. These results reflect the advantages of radiation reduction in energy storage applications.     

Chemical vapor deposition growth behavior of graphene

The optimized growth parameters of graphene with different morphologies,such as dendrites,rectangle,and hexagon,have been obtained by low-pressure chemical vapor deposition on polycrystalline copper substrates.The evolution of fractal graphene,which grew on the polycrystalline copper substrate,has also been observed.When the equilibrium growth state of graphene is disrupted,its intrinsic hexagonal symmetry structure will change into a non-hexagonal symmetry structure.Then,we present a systematic and comprehensive study of the evolution of graphene with different morphologies grown on solid copper as a function of the volume ratio of methane to hydrogen in a controllable manner.Moreover,the phenomena of stitching snow-like graphene together and stacking graphene with different angles was also observed.     

量子点敏化太阳能电池研究进展

量子点敏化太阳能电池因其优点众多(如制备工艺简单、成本低以及理论光电转换效率高等)而备受关注,目前最高效率已经突破13%.而电池性能的优劣主要由光阳极、对电极以及电解质共同决定,本文从以上几部分入手并简要阐述了量子点敏化太阳能电池由哪些重要部分构成、对外电路工作的内部反应机制和各重要部件当前的探索现状,着重综述了光阳极当前的研究成果以及存在的问题,并对光阳极的优化途径进行了展望.     

非简谐振动对半导体基外延石墨烯热电效应变化规律的影响

本文建立了半导体基外延石墨烯的物理模型,考虑原子的非简谐振动,研究了它的杂化势以及热电势随化学势和温度的变化规律,探讨了原子非简谐振动对热电效应的影响. 对硅基外延石墨烯热电势的研究结果表明：简谐近似下,杂化势与温度无关;只考虑到第一非简谐项,杂化势随温度升高而增大;同时考虑到第一、第二非简谐项,则杂化势随温度升高而减小. 在给定温度下,外延石墨烯的热电势随化学势的变化在化学势为 处不具左右对称性,且在化学势为 eV附近有突变;给定化学势时,外延石墨烯热电势与单层石墨烯相似,均随温度升高而非线性减小,但外延石墨烯的值大于单层石墨烯的值;与简谐近似相比,非简谐效应会减小外延石墨烯热电势的值但减小量很小. 非简谐效应对热电势的影响随温度的升高而缓慢增大,大小在0.23%~0.25%之间.     

两个钆吸附在Z型石墨烯纳米带上的第一性原理研究

巨大的Rashba效应对于自旋电子学的应用至关重要,但很少涉及一维磁性体系,为了探究一维磁性体系Rashba效应的特征和强度,提出了两个钆原子吸附在Z型石墨烯纳米带上的一维磁性结构,通过第一性原理计算方法分析了不同磁态下不同磁化轴方向的Rashba效应以及体系的磁各向异性。结果表明,反铁磁基态下的体系具有很强的Rashba强度和面外磁各向异性能。磁性体系中的Rashba效应需要考虑磁性原子的自旋磁矩。这项工作对设计一维磁性Rashba体系具有重要的意义。     

石墨烯掺杂环氧复合涂层的制备及防腐性能的研究

 通过简单的化学反应，将3-氨丙基三乙氧基硅烷和3-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷接枝在氧化石墨烯上，制备成复合材料（GO-APTES与GO-GPTES）。2种表面改性剂使氧化石墨烯更易于与环氧-胺树脂产生化学键。通过微观电镜以及可见-近红外全波段透过率测试实验，发现改性剂作用后的氧化石墨烯能均匀分散在树脂体系中。相比较于纯的环氧-胺树脂涂层，GO-APTES/Resin涂层的蒸汽透过率降低30%，形成“迷宫效应”，对水蒸气具有良好的阻隔效果。通过 Bode和 Nyquist图谱研究了复合涂层的防腐机理。添加改性氧化石墨烯后的涂层对腐蚀介质的屏蔽性增强，腐蚀介质穿透涂层的能力降低，因此在涂层与金属的界面处改性氧化石墨烯分散的树脂涂层能够更好的附着，电化学腐蚀的面积更小，表现出更优秀的腐蚀防护性。中性盐雾实验表明，经过7000 h，涂层表面无起泡，无脱落。     

原子非简谐振动对石墨烯/ZIF-67型复合材料蓄热性能及特征寿命的影响

利用石墨烯优良的特性与其他材料复合，可赋予复合材料优异的性质并兼具两者的优势；对石墨烯/ZIF-67型(CoO/RGO)复合材料的研究中，在考虑原子非简谐振动情况下采用固体物理学理论和方法，确定了该材料的德拜温度、定容比热和特征寿命随温度变化而变化的规律，并探讨了原子非简谐振动对上述指标的影响。结果表明：1) 石墨烯/ZIF-67型复合材料的德拜温度和定容比热的数值均随温度升高而增大，其中德拜温度随温度升高无较大变化，温度每升高1 K，德拜温度仅升高约0.003%；而定容比热随温度升高呈非线性增大，其中温度较低时定容比热变化较大，温度较高时定容比热有接近常量的趋势。2) 石墨烯/ZIF-67型复合材料的特征寿命约为232 d，并随温度升高而减少，但减少幅度不大，实际使用环境温度对该材料的特征寿命的影响很小。3) 若不考虑原子间的非简谐效应，石墨烯/ZIF-67型复合材料的德拜温度和特征寿命为常量；在考虑到原子非简谐振动项后，则它们均随温度变化而变化，且温度越高，非简谐效应产生的影响越明显；然而非简谐效应对该材料定容比热的影响不明显。研究结果有助于推动有关石墨烯/ZIF-67型复合材料的研究和应用。