超疏水泡沫吸油材料的制备及性能研究

采用十二烷基三甲氧基硅烷(DTMS)对氧化锌颗粒表面进行处理,得到改性氧化锌颗粒,将改性氧化锌颗粒涂覆在聚氨酯泡沫表面,制备得到泡沫吸油材料.采用傅立叶变换红外光谱仪(FTIR)、X射线衍射仪(XRD)和扫描电镜(SEM)对泡沫吸油材料的表面进行表征,利用接触角测试仪(CA)对其表面性能进行分析,并对其吸油性能和重复利用率进行了研究.结果表明:(1)该泡沫的表面水接触角为153°,具有超疏水特性;(2)该泡沫可以吸收多种油,最高吸油倍率为9.55g/g,吸水倍率为0.58g/g,重复利用率高.此种泡沫是一种综合性能优良的吸油材料.     

硬脂酸改性密胺树脂泡沫的制备及性能

通过简单的一步浸渍法将硬脂酸(SA)涂覆到具有3D多孔结构的密胺树脂(MF)泡沫表面,制备出可用于油水分离的疏水性泡沫。采用红外吸收光谱仪、扫描电子显微镜(SEM)对SA改性泡沫的结构进行了表征,测试了SA改性泡沫的接触角,并且研究了其对不同油品的吸附性能以及循环使用性能。结果表明:SA成功涂覆到MF泡沫表面上,与水的接触角由0°增加到147°,对不同油品的吸油倍率达到22~30(m/m),并且通过挤压的方式循环使用,说明制备的SA改性泡沫具有良好的疏水性、优异的油吸附能力和循环使用性能。     

GMA/APTES接枝改性纤维素及其在纸基油水分离材料中的应用

以微晶纤维素(MCC)为纤维素基质,在其表面接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA),进一步使用氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)进行改性,并通过浸渍固化法制备具有油水分离功能的疏水纸基过滤材料。红外光谱(FTIR)结果表明纤维素接枝产物成功进行硅烷化改性。将其用于滤纸后,滤纸的透气度下降,扫描电镜观察发现疏水纸基过滤材料表面变得粗糙不平,表面粗糙度增加。经固化180 min后的疏水纸基过滤材料接触角达126°,且对多种油水混合物的分离效率均在90%以上。此外,疏水纸基过滤材料具有良好重复使用性和耐酸碱性,在不同pH条件下处理后仍保持93%的油水分离效率。     

超疏水/超亲油RGO/TiO2@MS海绵的制备及油水分离性能

文章采用浸渍法制备一种表面柔软的超疏水/超亲油还原氧化石墨烯(reduced graphene oxide, RGO)/二氧化钛(TiO₂)三聚氰胺海绵(melamine sponge, MS)(RGO/TiO₂@MS),可实现油水的高性能和高效率分离。RGO/TiO₂纳米复合材料与MS的结合赋予两亲性MS超疏水和超亲油性能(水接触角152°、油接触角0°),实现三维MS材料有效、快速的油水分离，其油水分离效率高于99.5%,有良好的机械稳定性、化学稳定性和持久的抗污染能力。此外，在使用RGO/TiO₂@MS三维材料对以正已烷为模型油的油水乳液进行油水分离中，重复吸油—挤压—吸油步骤100次后，RGO/TiO₂@MS三维材料仍然具有优异的油水选择性，且分离效率仍可达95%以上，因此该材料具备可循环利用的优点。研究结果表明，RGO/TiO₂@MS是一种技术简单、可以快速生产、可重复性高的超疏水/超亲油三维新型油水分离材料，同时具备经济性和环境友好性，可在实际...     

构筑高性能的二氧化锰/石墨烯超级电容器

三维泡沫镍(Ni)基石墨烯(graphene)结构具有理想的自支撑特性,但却受制于有限的容量.以三维Ni基graphene为催化基底,通过一步水热法,在三维Ni基graphene骨架上形成二氧化锰/石墨烯/泡沫镍(MnO2/gra-phene/Ni)的异质结电极.MnO2的形貌随着水热反应温度的增加而呈现出纳米花状、纳...     

木材表面SiO2/环氧树脂/氟硅烷复合超疏水膜的构建

【目的】为获得具有良好机械耐磨性的超疏水木材,构建了木材表面SiO₂/环氧树脂/氟硅烷复合超疏水膜。【方法】采用两步法在木材表面构建有机/无机复合超疏水涂层,在木材基底预置透明环氧树脂底层以覆盖木材表面天然微沟槽结构,然后构建SiO₂/环氧树脂/氟硅烷(FAS)复合超疏水薄膜。采用场发射扫描电子显微镜、原子力显微镜以及傅里叶红外光谱仪对超疏水涂层的微观形貌和化学组成进行表征,并测试其疏水、疏油和机械耐磨性能。【结果】木材表面复合超疏水涂层具有精细的微/纳米二元粗糙结构,该结构协同低表面能物质FAS,使木材表面不仅具有良好的超疏水性能(水静态接触角为153°,滚动角低于4°),而且疏油(乙二醇接触角为146°,滚动角低于11°); 经砂纸多次磨擦后木材表面水接触角和滚动角基本不变,超疏水性能保持稳定,超疏水涂层的微纳米结构及疏水物质依然保留,表现出良好的机械耐磨性。【结论】有机/无机复合超疏水涂层体系中,环氧树脂由于黏结作用使得SiO₂纳米粒子与木材基底形成牢固的结合,从而赋予涂层良好的机械稳定性。     

泡沫镍/硅烷膜/ZnO复合材料的制备及其光催化性能

采用水热法制备氧化锌(ZnO)微球,并以水基硅烷膜为黏结层、以泡沫镍为基底负载ZnO微球,得到泡沫镍/硅烷膜/ZnO复合材料.采用扫描电子显微镜(SEM)对泡沫镍/硅烷膜/ZnO复合材料的表面微观形貌进行观察.同时研究经多次负载ZnO微球的复合材料和负载纳米二氧化钛(TiO2)的复合材料对甲基橙的光催化降解效果.研究结果表明:ZnO微球的粒径约为5 μm,表面由厚度约为10nm的多孔鳞片组成,水基硅烷膜厚度约为1 μm,与泡沫镍基体结合紧密,负载的ZnO微球部分嵌入硅烷膜.经一次负载ZnO微球的复合材料降解性能最佳,负载ZnO微球的复合材料对甲基橙的降解效果优于负载纳米TiO2的复合材料.     

三维石墨烯/泡沫镍基底上制备Ni掺杂Co(OH)_2复合材料及其超电容性能

以化学气相沉积法制备的三维网状石墨烯/泡沫镍(3DGE/NF)为基底,电化学沉积Ni掺杂Co(OH)2纳米片得到三维镍钴双氢氧化物/石墨烯/泡沫镍(3D NixCo1-x(OH)2/GE/NF)复合电极材料,研究Ni掺杂量对材料的形貌及电化学性能的影响.结果表明:在Co(OH)2中掺杂适量的Ni可以改善材料的表面形貌;高质量、高导电性石墨烯的存在促进电极与电解液的电荷传输,加上镍钴的协同作用,能有效提高材料的比容量和循环倍率性能.当Ni掺杂量为34%时,3D Ni0.34Co0.66(OH)2/GE/NF复合电极材料具有最佳的电化学性能,当电流密度为3 A/g时,其在1mol/L的KOH电解液中比容量达到1 714F/g,当电流密度升高到30A/g时比容量仍保持有73%达到1 254F/g,显示出较好的倍率性,且在10A/g的大电流密度下经过500次循环后,比容量保持率为83%.     

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.     

纳米碘氧化铋/偕胺肟纤维的合成、表征及光催化性能研究

以Bi(NO3)3和KI为铋源和碘源,偕胺肟纤维为载体,通过液相合成制备出了纳米碘氧化铋/偕胺肟纤维(BiOI/AOCF)复合光催化材料.采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线粉末衍射(XRD)、能谱(EDS)、傅立叶变换红外光谱(FT-IR)、电子能谱(XPS)和热重(TG)等手段对样品进行了分析表征.实验结果表明,BiOI呈薄片状均匀分布于纤维表面,属于四方晶相.BiOI以配位方式固载于偕胺肟纤维表面,BiOI/AOCF具有很好的稳定性.以罗丹明B为模拟污染物,考察BiOI/AOCF光催化性能,结果显示,纳米BiOI/AOCF展现出优异的光催化活性.重复使用结果表明,纳米BiOI/AOCF重复使用5次后对罗丹明B的降解率仍然可以达到97%.由于BiOI/AOCF具备制备简单、光催化性能优良、易于从降解体系中分离等优点,同时可以多次重复使用,因而具有广阔的应用前景.     

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.     

基于石墨烯-壳聚糖/纳米金的酪蛋白电化学免疫传感器

将石墨烯和壳聚糖的复合物滴涂到玻碳电极表面,利用壳聚糖对纳米金的吸附将其修饰到上述电极,以纳米金对抗体的良好亲和力将酪蛋白抗体修饰到电极表面制成免疫传感器,利用循环伏安法对传感器进行表征.结果表明,石墨烯和纳米金有效地促进了电子的传递速度,提高了检测灵敏度.在优化条件下,响应电流与酪蛋白浓度的对数在10～10 000μg/L范围内呈良好的线性关系,检出限为2μg/L(S/N=3).     

碳/氧化锌纳米线阵列/泡沫石墨烯电化学检测叶酸

通过化学气相沉积法制备三维(3D)泡沫石墨烯(GF),然后利用水热合成法在泡沫石墨烯表面生长氧化锌纳米线阵列(ZnO NWAs),再利用化学气相沉积法在其表面沉积碳(C),得到碳/氧化锌纳米线阵列/泡沫石墨烯(C/ZnO NWAs/GF)复合材料.用该复合材料做电极,采用电化学方法检测叶酸(FA).结果表明,三维泡沫石墨烯具有和模板泡沫镍一样的三维孔状结构,ZnO NWAs均匀且垂直地生长在泡沫石墨烯表面,碳沉积在ZnO NWAs表面.在线性范围为0~60 μmol·L-1内,C/ZnO NWAs/GF电极检测FA时,灵敏度为0.13 μA·μmol-1·L,且在尿酸(UA)干扰下检测 FA具有良好的选择性.C/ZnO NWAs/GF电极有良好的稳定性和重复性.     

SnO_2/RGO纳米复合材料的NO_2气敏性能研究

以氧化石墨烯和氯化亚锡为原料,在简单的超声作用下,经过其自身间的氧化还原反应,使得纳米二氧化锡(SnO_2)颗粒均匀负载在还原氧化石墨烯(RGO)表面,从而获得了SnO_2/RGO纳米复合材料.气敏性能研究表明,在75℃的工作温度下,纳米SnO_2的复合极大改善了RGO对NO_2的气敏响应性能.此外,退火作用对SnO_2/RGO纳米复合材料的NO_2气敏性能有重要影响.     

铜纳米颗粒/石墨烯复合材料的高导电性及表面增强拉曼性能研究

用芘丁酸修饰氧化石墨烯,加入铜离子,与芘丁酸进行羧基耦合,将氧化石墨烯桥连成三维网状结构,形成电子的传输通道,从而增强石墨烯的导电性。对制备的复合材料退火,制备出纳米铜/石墨烯复合导电膜。利用扫描电镜、透射电镜、紫外、红外、X射线衍射和拉曼光谱,对纳米铜/石墨烯复合材料进行形貌、微观结构、成分表征。利用四探针法测量其导电率,用拉曼光谱研究其表面增强拉曼光谱特性。研究结果表明,纳米铜/石墨烯复合材料导电膜的电导率大大提高,导电率为1780.3 S/cm,且有明显的表面增强拉曼光谱的特性。     

制备超级电容器氧化石墨烯的MPCVD方法

以氢气、甲酸甲酯为原料,泡沫镍为基底,通过微波等离子体增强化学气相沉积(MPCVD)法,在450℃反应合成氧化石墨烯,将其作为超级电容器活性物质,在三电极体系下研究其电化学性能.使用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、X射线衍射仪(XRD)、拉曼光谱仪、X射线光电子能谱仪(XPS)和电化学测试等手段,对样品的形貌、结构以及电化学性能进行表征.结果显示:MPCVD法可以合成氧化石墨烯,合成过程不会产生有毒气体,并且合成时间短,生长的氧化石墨烯的形貌结构与传统化学氧化法合成的氧化石墨烯相似.电化学测试表明:氧化石墨烯的比电容在1 A/g具有197 F/g,将电流密度提高到100 A/g,比电容仍有134 F/g,在5 A/g下循环充放电2 000圈,容量保持率为94%.     

三维炭/还原氧化石墨烯纳米片的制备及其电化学性能

采用水热合成法,将间苯二酚甲醛树脂涂覆在还原氧化石墨烯片层上,经冷冻干燥及炭化后构筑三维炭/还原氧化石墨烯纳米片。使用SEM、TEM、FTIR、XPS等对样品的形貌与结构进行表征,利用循环伏安、恒流充放电及电化学阻抗法测试了样品的电化学性能。结果表明,间苯二酚甲醛树脂成功将还原氧化石墨烯片包覆,二者构筑的三维炭/还原氧化石墨烯复合纳米片厚度为25nm;当循环伏安测试扫描速率为20mV/s时,三维炭/还原氧化石墨烯纳米片电极材料的比电容分别为还原氧化石墨烯与间苯二酚甲醛树脂炭电极材料相应值的1.8和2.8倍;在0.2A/g的充电电流密度下,三维炭/还原氧化石墨烯纳米片电极材料比电容为154.4F/g。     

中空硅球/石墨烯复合材料制备及电化学性能

锂离子电池中硅基负极材料具有极高理论容量和低充放电电压平台,作为代替石墨的最佳负极材料,成为当下研究中热门的锂电池负极材料。设计中空硅球/石墨烯复合材料,H-Si球与氧化石墨烯水热条件下形成三维多孔石墨烯气凝胶内嵌硅球复合物(H-Si/GA),H-Si球与聚二烯丙基二甲基氯化铵(poly dimethyl diallyl ammonium,PDDA)功能化的氧化石墨烯溶剂热条件下静电吸附形成包覆状复合物(H-Si/G)。借助结构表征和电性能测试,硅球与石墨烯紧密包覆状的H-Si/G展示出更佳的电性能。中空硅球由于静电吸附作用嵌入石墨烯纳米片中,石墨烯牢牢固定硅球,构建了稳定的导电通道,缓冲体积膨胀,并保持电极结构稳定。硅球内部的空隙空间为体积膨胀预留足够缓冲空间,缩短了电子和离子传输通道。     

超疏水/超亲油膜的制备及其油水分离性能

以金属铜丝网为基体，利用表面控制氧化法制备了新型超疏水/超亲油膜。首先用过硫酸钾和氢氧化钾溶液浸泡铜网制备氧化铜膜，然后用正十二硫醇和十四酸对其改性。结果表明，加入十四酸可改善膜表面微结构的尺寸和致密性，所制得膜的疏水性优于仅用正十二硫醇进行改性的膜；当十四酸的浓度为1mol/L时，所制备膜的疏水性最好，水在膜上面的接触角可达158.°。将所制备的膜用于油-水混合液的分离，起始含油量3g/L，当油相以半乳化状态存在于混合液中时，分离后水中含油量小于0.3g/L；当油相以完全乳化状态存在于混合液中时，分离后水样中含油量约为0.8g/L。     

石墨烯和氧化石墨烯对细胞脂膜破坏作用研究

石墨烯作为一种新型材料不断受到关注,如何与生物分子(如蛋白质、细胞脂膜等)发生作用是其生物相容性方面的重要问题之一.石墨烯以sp2杂化的碳为主的成键方式,形成独特的二维结构,具有显著的疏水特征.细胞脂膜主要是由双亲的磷脂分子在水环境中自组装而成.早期实验组观察到石墨烯的抗菌现象,认为锋利的侧边可能会以类似于刀片的方式插入、切割细胞膜.在理论上,我们阐述了一种可能的石墨烯的细胞毒性的分子机理:石墨烯不仅会通过主动插入、切割细胞脂膜,而且会将大量的磷脂分子抽离细胞脂膜,从而破坏细胞膜的完整性导致细胞死亡;尽管氧化石墨烯表面分布着大量的亲水氧化基团,但氧化基团高关联分布特点致使氧化石墨烯有着类似的破坏细胞脂膜的能力.本文综述了石墨烯、氧化石墨烯纳米片与细胞脂膜相互作用的理论研究进展,着重阐述石墨烯和氧化石墨烯从细胞脂膜中大量地抽取磷脂分子的过程以及在此过程中环境水分子所起的关键作用.在石墨烯、氧化石墨烯和细胞脂膜的相互作用中所表现出的特点有可能是一种共性,也会出现在其他疏水特性的纳米材料(如纳米碳管、碳纳米线和大面积的富勒烯等)与细胞脂膜的相互作用过程中.