水热合成rGO负载的MoS2催化剂及其催化蒽加氢性能

采用水热法制备了一系列还原氧化石墨烯（rGO）负载的MoS₂催化剂（MoS₂/rGO）。通过SEM、XRD、EDX、拉曼光谱、HRTEM等手段表征了不同钼源制备的MoS₂/rGO催化剂中MoS₂的堆积层数、片层尺寸、分散性等纳米结构。表征结果显示水热法可以成功地将MoS₂高分散、均匀地负载在rGO表面,且可以通过调控钼源种类调变MoS₂/rGO催化剂中MoS₂催化加氢活性位。采用蒽作为重质油模型化合物评价了MoS₂/rGO催化剂的催化加氢性能,结果表明以四硫代钼酸铵为钼源水热法制备的MoS₂/rGO-ATTM催化剂蒽加氢率和八氢蒽选择性分别是浸渍法制备IM-MoS₂/rGO催化剂的2.0倍和4.2倍。MoS₂/rGO催化剂的催化加氢活性与比表面积无关,主要取决于其上MoS₂纳米片的堆积层数和片层长度。MoS₂/rGO-ATTM催化剂的高催化加氢活性可以归结于其上MoS₂纳米片的高催化加氢活性位暴露量、催化剂的高分散性和高悬浮性。     

低结晶度NiMn2O4/还原氧化石墨烯复合材料的制备及其超级电容性能

采用溶剂热法制备了NiMn₂O₄/还原氧化石墨烯(NiMn₂O₄/r GO)复合材料,并对表面形貌、微观结构和电化学性能进行了表征和测试。结果表明:低结晶度的NiMn₂O₄以丝绒状均匀地沉积在rGO纳米片上,几乎没有rGO裸露在外,NiMn₂O₄纳米颗粒间的聚集现象消失;同时NiMn₂O₄的覆盖也有效地阻止了石墨烯层之间的团聚。由于其独特的结构,NiMn₂O₄/r GO具有较大的比表面积和良好的导电性。在1 A·g^–1时的比电容是1 675 F·g^–1。在5 A·g^–1时,经过2 000个充放电循环后,NiMn₂O₄/r GO的比电容保持率为91%。     

介孔CoMn2O4/还原氧化石墨烯复合材料的制备及其超级电容性能

采用共沉淀法制备了CoMn₂O₄/还原氧化石墨烯(CoMn₂O₄/rGO)复合电极材料,并研究了石墨烯含量对CoMn₂O₄/rGO复合材料形貌、微观结构及电化学性能的影响。结果表明:CoMn₂O₄纳米颗粒沉积在石墨烯纳米片的表面,随着石墨烯含量的增加,CoMn₂O₄纳米颗粒在r GO表面的分布逐渐均匀,聚集现象消失。CoMn₂O₄/rGO具有高的比表面积及优良的电化学性能,其中CoMn₂O₄/rGO20 (rGO质量分数为20%)电容性能最好,在电流密度1 A/g时具有1 420 F/g的比电容。CoMn₂O₄/rGO30(rGO质量分数为30%)的倍率性能和循环稳定性能最好。2 000次充放电后,样品CoMn₂O₄/rGO30在5 A/g时的比电容保持率为94%,样品CoMn₂O₄的比电容保持率为78%。     

复合Fe-Ag/rGO催化剂的制备及其电催化氮还原性能研究

氨是重要的无机化工产品和清洁能源载体。合成氨的工业方法—哈伯工艺存在能耗高且释放大量CO₂温室气体等问题。电催化氮还原合成氨因反应条件温和、能耗低、绿色环保而得到广泛关注，该过程急需开发兼具成本低廉、高导电性、高活性、高选择性等特点的复合催化剂。本文首先制备了氧化石墨烯(GO),然后采用一步化学还原法制备了以还原氧化石墨烯(rGO)为载体的Fe-Ag/rGO复合双金属催化剂以及Fe/rGO、Ag/rGO两种单金属催化剂，采用SEM、EDS和XRD对其微观形貌、元素组成以及晶相结构进行了表征，最后，对比了Fe-Ag/rGO复合双金属催化剂以及Fe/rGO、Ag/rGO两种单金属催化剂的电催化氮还原合成氨性能。     

复合Fe-Ag/rGO催化剂的制备及其电催化氮还原性能研究

氨是重要的无机化工产品和清洁能源载体。合成氨的工业方法—哈伯工艺存在能耗高且释放大量CO₂温室气体等问题。电催化氮还原合成氨因反应条件温和、能耗低、绿色环保而得到广泛关注，该过程急需开发兼具成本低廉、高导电性、高活性、高选择性等特点的复合催化剂。本文首先制备了氧化石墨烯(GO),然后采用一步化学还原法制备了以还原氧化石墨烯(rGO)为载体的Fe-Ag/rGO复合双金属催化剂以及Fe/rGO、Ag/rGO两种单金属催化剂，采用SEM、EDS和XRD对其微观形貌、元素组成以及晶相结构进行了表征，最后，对比了Fe-Ag/rGO复合双金属催化剂以及Fe/rGO、Ag/rGO两种单金属催化剂的电催化氮还原合成氨性能。     

聚偏氟乙烯/石墨烯复合材料的制备及性能研究

用溶液共混法制备出聚偏氟乙烯/氧化石墨烯复合材料(PVDF/GO)，经高温热压将GO还原得到聚偏氟乙烯/还原氧化石墨烯复合材料(PVDF/rGO)。研究了填料种类及含量对复合材料电学性能、热稳定性和力学性能的影响。结果表明：随GO和rGO的添加，两种复合材料的介电常数(ε _r)均变大、介电损耗(tanδ)变化不大；低含量下GO和rGO均能提高PVDF的热稳定性，但rGO对PVDF性能的改善效果更好；随填料含量从0增加到8%(质量)，100 Hz下PVDF/rGO复合材料的ε _r从3.60增加到38.30，PVDF/rGO[4%(质量)]复合材料失重率为5%的分解温度较纯PVDF提高了6.44℃。rGO增强了PVDF的刚性，PVDF/rGO复合材料的拉伸强度先增大后减小，杨氏模量逐渐增大，当rGO含量为4%(质量)时拉伸强度最大，拉伸强度和弹性模量分别较纯PVDF提高了35.30%、22.58%。但GO和rGO都降低了复合材料的击穿场强。     

Ce掺杂对Ru/TiO2催化氯苯性能的影响

采用等体积浸渍法制备了单贵金属Ru/TiO₂和双金属Ru-Ce/TiO₂系列催化剂，测试了其对氯苯的催化活性，并通过N₂吸脱附、扫描电镜(SEM)、程序升温还原(H₂-TPR)进行表征，旨在考察稀土元素Ce掺杂对Ru/TiO₂催化氯苯性能的影响。结果表明，Ce的引入可使其在降低贵金属含量的基础上仍保持高的催化效率，且极大地提高了低温催化活性。0.4%Ru-1.0%Ce/TiO₂与0.4%Ru/TiO₂相比，其T₁₀和T₉₀分别降低了50℃和60℃。H₂-TPR表明引入Ce为催化剂提供了更多的表面氧空位，形成Ru-O-Ce增强了其氧化还原能力。掺杂Ce未改变Ru/TiO₂催化剂的结构形貌，仍保持介孔结构，但若负载量过多，会堵塞部分孔道，阻碍污染物吸附及反应，降低催化性能。     

类水滑石的制备及其焙烧产物催化苯制苯酚

采用共沉淀法制备了类水滑石CuNiAl,450 ℃焙烧后得到复合氧化物催化剂,利用XRD和FT-IR对其结构进行表征。研究了该催化剂体系对苯直接氧化制苯酚反应的催化性能,并考察了反应温度、反应时间、催化剂用量、溶剂用量和n(C₆H₆)∶n(H₂O₂)对收率的影响。结果表明,类水滑石CuNiAl经焙烧后,催化苯直接氧化制苯酚反应的转化率提高,适宜的反应条件为：反应温度65 ℃,反应时间6 h,催化剂用量10 mg,溶剂用量15 mL,n(C₆H₆)∶n(H₂O₂)=3∶1,产物中没有发现副产物,苯转化率达6.5%。     

聚苯乙烯/还原氧化石墨烯核壳微球的制备及性能表征

以阳离子聚苯乙烯微球(PS)为核,氧化石墨烯(GO)和PS之间通过静电和π-π作用力进行静电自组装,制备得到聚苯乙烯/氧化石墨烯核壳微球(PS/GO),然后采用氢碘酸(HI)进行还原得到聚苯乙烯/还原氧化石墨烯核壳微球(PS/rGO),采用XRD、SEM、TEM对PS/GO和PS/rGO进行了结构表征。探究了自组装过程条件,例如分散形式(搅拌或超声)、反应时间、GO质量浓度对核壳微球形貌的影响。对不同壳层还原氧化石墨烯(rGO)厚度的PS/rGO复合材料进行了导电性能和热稳定性测试,结果表明,改变壳层rGO的含量,会直接影响复合材料的导电和热性能。由于PS/rGO具有独特的核壳结构,其导电性能和热稳定性相比PS有所提高,电子电阻从PS的17.3Ω降到PS/rGO[m(PS)∶m(rGO)=50∶1]的8.3Ω,PS/rGO的起始热分解温度提高近120℃。     

聚苯乙烯/还原氧化石墨烯核壳微球的制备及表征

以阳离子聚苯乙烯微球(PS)为核,氧化石墨烯(GO)和PS之间通过静电和π-π作用力进行静电自组装,制备得到聚苯乙烯/氧化石墨烯核壳微球(PS/GO),然后采用氢碘酸(HI)进行还原得到聚苯乙烯/还原氧化石墨烯核壳微球(PS/rGO),采用XRD、SEM、TEM对PS/GO和PS/rGO进行了结构表征。探究了自组装过程条件,例如分散形式(搅拌或超声)、反应时间、GO质量浓度对核壳微球形貌的影响。对不同壳层还原氧化石墨烯(rGO)厚度的PS/rGO复合材料进行了导电性能和热稳定性测试,结果表明,改变壳层rGO的含量,会直接影响复合材料的导电和热性能。由于PS/rGO具有独特的核壳结构,其导电性能和热稳定性相比PS有所提高,电子电阻从PS的17.3Ω降到PS/rGO[m(PS)∶m(rGO)=50∶1]的8.3Ω,PS/rGO的起始热分解温度提高近120℃。     

Magnetic graphene oxide-anchored Ni/Cu nanoparticles with a Cu-rich surface for transfer hydrogenation of nitroaromatics

The bimetallic nanoparticles compositing of Ni-rich core and Cu-rich shell (Ni/Cu NPs) were successfully synthesized by a liquid-phase thermal decomposition method. The content of copper and nickel in Ni/Cu NPs was controllable by adjusting the ratio of two metal precursors, copper formate (Cuf) and nickel acetate tetrahydrate (Ni(OAc)₂·4H₂O). Ni/Cu NPs were further anchored on graphene oxide (GO) to prepare a magnetic composite catalyst, called Ni/Cu-GO. The dispersibility of Ni/Cu NPs in solution was enhanced by GO anchoring to prevent the sintering and aggregation during the reaction process, thereby ensuring the catalytic and cycling performance of the catalyst. The catalytic transfer hydrogenation (CTH) reaction of nitroaromatics was investigated when ammonia borane was used as the hydrogen source. Cu dominated the main catalytic role in the reaction, while Ni played a synergistic role of catalysis and providing magnetic properties for separation. The Ni₇/Cu₃-GO catalyst exhibited the best catalytic performance with the conversion and yield of 99% and 96%, respectively, when 2-methyl-5-nitrophenol was used as the substrate. The Ni₇/Cu₃-GO catalyst also exhibited excellent cyclic catalytic performance with the 5-amino-2-methylphenol yield of above 90% after six cycles. In addition, the Ni₇/Cu₃-GO catalyst could be quickly recycled by magnetic separation. Moreover, the Ni₇/Cu₃-GO catalyst showed good catalytic performance for halogen-containing nitroaromatics without dehalogenation.     

基于石墨烯纳米材料的水质Cr(Ⅵ)电化学传感器

针对我国水质重金属六价铬（Cr（Ⅵ））污染问题突出,提出了一种基于石墨烯纳米材料的水质Cr（Ⅵ）电化学传感器。采用电化学方法还原氧化石墨烯,构建石墨烯纳米材料修饰金电极（rGO/Au）。采用扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）技术表征了rGO/Au的表面形貌和结构;采用方波伏安法、循环伏安法和线性扫描伏安法等电化学方法研究了Cr（Ⅵ）在rGO/Au表面的直接电催化还原行为,优化了氧化石墨烯的电化学还原电位和还原时间,以及支持电解质pH、浓度和检测电位等实验参数;采用计时电流法,在无须预富集的条件下,考察了Cr（Ⅵ）浓度与rGO/Au响应电流之间的线性关系。实验结果表明,石墨烯纳米材料对Cr（Ⅵ）有明显的电催化还原活性,计时电流响应值与Cr（Ⅵ）浓度呈良好的线性关系,线性范围为5～2000μg·L^-1,最低检测限为0.5 μA·L^-1（S/N≥3）。所制备的rGO/Au具有对常见其他重金属干扰离子（Cr（Ⅲ）、Ni（Ⅱ）、Cu（Ⅱ）、Mg（Ⅱ）和Mn（Ⅱ））较好的抗干扰性能,11次连续测定后,响应值相对初始值下降幅度小于10%,表明该修饰电极具有较好的稳定性。本研究提出的电化学传感器具有检测方法简单、快速、环保以及可重复使用的优点,能够应用于水质重金属Cr（Ⅵ）的快速测定。     

焙烧程序对一步合成Cu-SSZ-13催化剂NH3-SCR性能的影响

焙烧程序影响一步合成法制备Cu-SSZ-13催化剂中Cu物种的种类及分布,是影响催化剂在NH₃选择性催化还原（NH₃-SCR）氮氧化物反应中催化性能的重要因素。为研究焙烧程序对该方法制备Cu-SSZ-13催化剂性能的影响,采用不同的焙烧温度及升温速率制备Cu-SSZ-13催化剂,并考察各催化剂的催化活性、水热稳定性及活性物种形态。结果表明焙烧温度不改变催化剂的晶型结构,但影响催化剂的活性物种形态及稳定性。当焙烧温度为600℃时,催化剂中Cu物种全部为孤立的Cu²⁺,并具有极高的稳定性,催化剂具有最佳的活性及水热稳定性。固定焙烧温度为600℃,随升温速率的提高,催化剂活性及水热稳定性表现出下降趋势,考虑经济成本,最佳的升温速率应为1℃/min。因此,以1℃/min的升温速率升至600℃焙烧6h是一步合成法制备Cu-SSZ-13催化剂的最佳焙烧程序,所得催化剂具备优异的NH₃-SCR活性和水热稳定性。     

中空硫球-MoS2/rGO材料的制备及其在锂硫电池中的应用

锂硫电池凭借高理论能量密度和高理论比容量的优势成为极具发展前景的储能设备。然而,单质硫和硫化锂的绝缘性、放电过程中产生的体积膨胀及多硫化物溶解导致的“穿梭效应”等问题,限制其商业化发展。为解决上述问题,采用低温液相法合成中空硫球（HS）,通过水热法制备纳米花状MoS₂/还原氧化石墨烯（MoS₂/rGO）,随后将MoS₂/rGO包覆在HS表面获得HS-MoS₂/rGO复合正极材料。利用XRD、SEM、TEM、XPS等对该材料的晶体结构、形貌等性质进行表征,采用循环伏安法、交流阻抗法以及恒流充放电对复合正极进行电化学测试。研究表明,MoS₂/rGO对多硫化物具有强吸附能力和高催化活性,能够有效限制多硫化物的穿梭;同时硫球的中空结构能够缓解体积膨胀,保持正极结构稳定。HS-MoS₂/rGO正极展现出优异的倍率性能和循环稳定性。     

中空硫球-MoS2/rGO材料的制备及其在锂硫电池中的应用

锂硫电池凭借高理论能量密度和高理论比容量的优势成为极具发展前景的储能设备。然而,单质硫和硫化锂的绝缘性、放电过程中产生的体积膨胀及多硫化物溶解导致的“穿梭效应”等问题,限制其商业化发展。为解决上述问题,采用低温液相法合成中空硫球（HS）,通过水热法制备纳米花状MoS₂/还原氧化石墨烯（MoS₂/rGO）,随后将MoS₂/rGO包覆在HS表面获得HS-MoS₂/rGO复合正极材料。利用XRD、SEM、TEM、XPS等对该材料的晶体结构、形貌等性质进行表征,采用循环伏安法、交流阻抗法以及恒流充放电对复合正极进行电化学测试。研究表明,MoS₂/rGO对多硫化物具有强吸附能力和高催化活性,能够有效限制多硫化物的穿梭;同时硫球的中空结构能够缓解体积膨胀,保持正极结构稳定。HS-MoS₂/rGO正极展现出优异的倍率性能和循环稳定性。     

负载型Co基双功能催化剂上戊酸酯生物燃料的制备

采用浸渍法制备了HZSM-5、HY、Hβ以及MCM-22四种载体上负载Co的催化剂,在高压反应釜中,开展了以乙酰丙酸乙酯为原料一步法加氢脱氧合成戊酸乙酯以及戊酸生物燃料的研究。采用XRD、XPS、TEM、FT-IR、NH₃-TPD、H₂-TPR、py-FTIR、ICP-AES等对催化剂进行表征。结果表明,10Co/HZSM-5催化剂由于Co在HZSM-5上分布均匀,并且B酸酸性、总酸量以及还原性能最优,在保持较高的反应性能的同时,提高了产物的选择性,具有较高的催化性能。进一步对反应温度、反应压力等进行优化,在反应温度为240℃、压力为3 MPa、反应3 h时,以正辛烷作溶剂,催化剂表现出较高的催化性能,乙酰丙酸乙酯的转化率达到100%,戊酸酯和戊酸的总收率可达90%。     

功能化石墨烯改性双马来酰亚胺复合材料的微观表征及性能

采用改进Hummers法制备氧化石墨烯（GO）,分别采用水合肼、壳聚糖、KOH还原得到了还原氧化石墨烯（rGO）并对三种还原方法做了对比,选择最佳方案;再通过离子液体（NH₂IL）对rGO功能化得到改性还原氧化石墨烯（NH₂IL-rGO）。以二烯丙基双酚A （BBA）和双酚A双烯丙基醚（BBE）为活性稀释剂,4,4'-二氨基二苯甲烷型双马来酰亚胺（MBMI）为反应单体,制备了MBMI-BBA-BBE （MBAE）树脂基体;同时以NH₂IL-rGO为增强体采用原位聚合法制备NH₂IL-rGO/MBAE复合材料。表征了石墨烯和复合材料的微观形貌并分析了石墨烯对复合材料性能的影响。结果表明：NH₂IL-rGO在树脂基体中以两相形式存在,结构完整,并赋予复合材料优异的性能。当NH₂IL-rGO含量为2%（质量）时,复合材料冲击强度和弯曲强度最大,分别为15.33 kJ/m²和142 MPa,热分解温度为435.73℃、当测试频率为100 Hz～10 kHz时介电常数发生突变达到84。     

Effects of substitution for carbon black with graphene oxide or graphene on the morphology and performance of natural rubber/carbon black composites

In this study, nanosheets including graphene oxide (GO) and reduced graphene oxide (rGO), were incorporated into natural rubber (NR), to study the effects of substituting GO or rGO for carbon black (CB) on the structure and performance of NR/CB composites. The morphological observations revealed the dispersion of CB was improved by partially substituting nanosheets for CB. The improvements in static and dynamic mechanical properties were achieved at small substitution content of GO or rGO nanosheets. With substitution of rGO nanosheets, significant improvement in flex cracking resistance was achieved. NR/CB/rGO (NRG) composites has a much lower heat build‐up value compared with NR/CB/GO (NG) composites at a high load of nanosheets. However, both GO and rGO tended to aggregate at a high concentration, which led to the poor efficiency on enhancing the dynamic properties, or even deteriorate the performance of rubber composites. © 2015 Wiley Periodicals, Inc. J. Appl. Polym. Sci. 2015 , 132, 41832.