氧氮共掺杂石墨烯光催化降解高浓度亚甲基蓝性能研究

本文采用原位合成法及混酸氧化法制备氧氮共掺杂石墨烯(ONG).通过透射电子显微镜分析(TEM)、X射线能谱分析(XPS)、紫外可见光漫反射(UV-vis DRS)、光致发光光谱(PL)等测试方法对所制得催化剂进行了表征,并以亚甲基蓝为目标降解物探究了材料的光催化活性及降解机理.结果表明:混酸氧化法制备的氧氮共掺杂石墨烯...     

微波固相法快速制备氮掺杂石墨烯

以鳞片石墨为原料, 首先通过Hummers法制备氧化石墨, 再将洗涤至中性的氧化石墨分散液与乙二胺反应得到功能化石墨烯。干燥后的功能化石墨烯在微波辐照下能瞬间产生高热, 促使接枝的乙二胺分子分解并实现对石墨烯原位掺杂制备出氮掺杂石墨烯。利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)、X射线衍射(XRD)、X射线能谱(EDS)对样品的形貌、结构和组成进行了表征。结果表明:该合成途径能成功实现对氧化石墨烯的还原和掺杂, 所合成的氮掺杂石墨烯呈现透明绢丝状结构。     

微波固相法快速制备氮掺杂石墨烯

以鳞片石墨为原料,首先通过Hummers法制备氧化石墨,再将洗涤至中性的氧化石墨分散液与乙二胺反应得到功能化石墨烯。干燥后的功能化石墨烯在微波辐照下能瞬间产生高热,促使接枝的乙二胺分子分解并实现对石墨烯原位掺杂制备出氮掺杂石墨烯。利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)、X射线衍射(XRD)、X射线能谱(EDS)对样品的形貌、结构和组成进行了表征。结果表明:该合成途径能成功实现对氧化石墨烯的还原和掺杂,所合成的氮掺杂石墨烯呈现透明绢丝状结构。     

氮掺杂石墨烯负载锰催化分解高湿臭氧性能

以三聚氰胺为氮源,通过热退火氧化石墨烯（GO）合成氮掺杂石墨烯（NG）,使用浸渍沉淀法制备NG负载锰（Mn/NG）。在相对湿度（RH）为80%,臭氧初始浓度为85.7 mg·m^-3条件下,反应24 h后,臭氧的分解率依旧保持在80%以上。在低RH环境下,其催化活性又能恢复到初始状态。氮掺杂不但为催化剂制造了结构缺陷,同时氮原子的孤对电子增大了氧空位电子密度,降低了水分子的吸附能,提高了催化剂的抗湿性能。     

钌/氮掺杂石墨烯催化硼氢化钠水解制氢的研究

本文采用原位合成法制备了钌/氮掺杂石墨烯(Ru/NGR)催化剂,并采用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、透射电子显微镜(TEM)等手段对催化剂的结构形貌进行了表征。将Ru/NGR催化剂应用于硼氢化钠水解制氢体系,考察了钌的负载量、硼氢化钠的浓度、反应温度等对硼氢化钠产氢的催化性能的影响。研究结果表明:当温度为25℃,硼氢化钠浓度为2 wt%,钌负载量为3.9%时,产氢速率可达32.95 L·(gRu·min)^-1。通过对Ru/NGR催化剂催化硼氢化钠水解反应动力学数据研究研究得出该催化剂的活化能为46 kJ·mol^-1。     

氮掺杂石墨烯修饰电极的制备及对鸟嘌呤的电催化氧化

采用高温热退火方法制备了氮掺杂的石墨烯,并制备了氮掺杂石墨烯修饰玻碳电极(NG/GCE),研究其对鸟嘌呤的电催化氧化作用.实验考察了溶液pH值、扫速、鸟嘌呤浓度的影响.结果表明,鸟嘌呤在NG/GCE上的氧化是不可逆过程,修饰电极可以增强鸟嘌呤在电极表面的吸附,对鸟嘌呤具有很好的电催化氧化性能,降低了鸟嘌呤氧化电位.在pH=7.0的磷酸盐缓冲溶液中检测鸟嘌呤,其氧化峰电流在5.0×10-6～1.0×10-4 mol/L浓度范围内呈良好的线性关系,检出限(3σ)为1.0×10-6 mol/L.     

氮掺杂石墨烯的制备及其超级电容性能

以氧化石墨烯(GO)为原料, 尿素为还原剂和氮掺杂剂, 采用水热法合成了氮掺杂石墨烯. 利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、傅里叶变换红外(FTIR)光谱、X 射线衍射(XRD)、X 射线光电子能谱(XPS)、氮气吸脱附分析、电导率和电化学测试对样品的形貌、结构、组成以及电化学性质进行表征. 结果表明:水热条件下尿素能有效地化学还原GO并对其进行氮掺杂; 通过调节原料与掺杂剂的质量比, 可以得到不同氮掺杂含量的石墨烯, 氮元素含量范围为5.47%-7.56% (原子分数); 在6 mol·L^-1的KOH电解液中, 氮元素含量为7.50%的掺杂石墨烯的超级电容性能最优, 即在3 A·g^-1电流密度下首次恒流充放电比电容可达184.5 F·g^-1, 经1200次循环后的比电容为161.7 F·g^-1, 电容保持率为87.6%.     

氮掺杂石墨烯/多酚氧化酶修饰电极检测苯酚

制备了基于氮掺杂石墨烯的多酚氧化酶修饰电极,并将其应用于苯酚的检测。首先利用改进的Hummers方法制备氧化石墨,然后以聚苯胺为氮源,采用水热还原法制备了氮掺杂石墨烯材料,采用扫描电子显微镜、原子力显微镜对制备得到的氮掺杂石墨烯进行微观结构表征。将制备得到的氮掺杂石墨烯与多酚氧化酶复合,利用戊二醛交联的方法制备酶修饰电极,采用循环伏安法、差示脉冲伏安法等电化学方法研究了该酶修饰电极的电化学性能及最优运行条件,结果表明在pH值为6.5时酶修饰电极性能最优;该酶修饰电极对苯酚的检出限为1.21×10~(-6)mol·L~(-1)(S/N=3),线性检测范围为2×10~(-5)～7.7×10~(-4)mol·L~(-1)。同时,该酶修饰电极具有很好的抗干扰性能,可用于水中苯酚含量的检测。     

氮掺杂石墨烯的制备及其对氧还原反应的电催化性能

以氧化石墨烯（GO）为原料、丙酮肟（DMKO）为还原剂和氮掺杂剂,采用化学还原法制备了不同氮掺杂含量的石墨烯（NG）. 利用场发射透射电子显微镜（FETEM）、紫外-可见（UV-Vis）光谱、傅里叶变换红外（FTIR）光谱、X射线光电子能谱（XPS）、zeta 电位和纳米粒度分析、循环伏安（CV）和旋转圆盘电极（RDE）等手段对材料的形貌、结构、成分和电化学性质进行表征. 结果显示：DMKO能有效地还原GO,且通过调节GO与DMKO的质量比,可以得到不同还原效果的NG,其氮含量范围为4.40%-5.89%（原子分数）;GO与DMKO的质量比为1：0.7时制备的氮掺杂石墨烯（NG-1）在O₂饱和0.1 mol·L^-1 KOH溶液中对氧还原反应（ORR）的电催化性能最佳,其ORR峰电流为0.93 mA·cm^-2,电子转移数为3.6,这归因于其较高含量的吡啶-N增加了材料的ORR活性位点. 此外,石墨化-N由于其较高的电子导电性倾向于产生较高的氧还原峰电流,而吡啶-N较低的超电势倾向于产生较正的氧还原峰电位. 与商用Pt/C相比,该材料展现出了优异的抗CH₃OH“跨界效应”的特性.     

氮掺杂石墨烯的制备及其对氧还原反应的电催化性能

以氧化石墨烯(GO)为原料、丙酮肟(DMKO)为还原剂和氮掺杂剂,采用化学还原法制备了不同氮掺杂含量的石墨烯(NG).利用场发射透射电子显微镜(FETEM)、紫外-可见(UV-Vis)光谱、傅里叶变换红外(FTIR)光谱、X射线光电子能谱(XPS)、zeta电位和纳米粒度分析、循环伏安(CV)和旋转圆盘电极(RDE)等手段对材料的形貌、结构、成分和电化学性质进行表征.结果显示:DMKO能有效地还原GO,且通过调节GO与DMKO的质量比,可以得到不同还原效果的NG,其氮含量范围为4.40%-5.89%(原子分数);GO与DMKO的质量比为1:0.7时制备的氮掺杂石墨烯(NG-1)在O2饱和0.1 mol·L-1KOH溶液中对氧还原反应(ORR)的电催化性能最佳,其ORR峰电流为0.93 mA·cm-2,电子转移数为3.6,这归因于其较高含量的吡啶-N增加了材料的ORR活性位点.此外,石墨化-N由于其较高的电子导电性倾向于产生较高的氧还原峰电流,而吡啶-N较低的超电势倾向于产生较正的氧还原峰电位.与商用Pt/C相比,该材料展现出了优异的抗CH3OH"跨界效应"的特性.     

氮掺杂还原氧化石墨烯/四氧化三钴双功能催化剂的制备及表征

采用尿素作为氮源,通过热退火法制备氮掺杂还原氧化石墨烯,然后以乙酰丙酮钴作为钴源通过水热法制备氮掺杂还原氧化石墨烯/四氧化三钴杂化纳米片作为催化氧还原和氧析出反应的双功能催化剂。利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线电子能谱仪(XPS)等对其进行形貌结构表征,通过旋转圆盘电极等电化学测试对其电催化性能进行分析,可以看出该催化剂具有良好的氧还原和氧析出催化性能。     

Boosting Supercapacitor Performance of Graphene by Coupling with Nitrogen-Doped Hollow Carbon Frameworks

Graphene as a suitable electrode has been extensively used for electrochemical double-layer capacitors based on its excellent properties, including high electrical conductivity and large specific surface area. However, one of the drawbacks is the unavoidable stacking tendency between the graphene nanosheets, resulting in limited electrochemically specific surface area. Herein, novel graphene nanosheets supported by hollow nitrogen-doped carbon frameworks derived from ZIF-8 (GPNC) were fabricated through a simple polyethyleneimine (PEI)-assisted pyrolysis strategy, to boost capacitance performance. Benefiting from the unique scaffold/support role of hollow nitrogen-doped carbon frameworks within the graphene interlayer, the GPNC with a large specific surface area, along with ample micropore/mesopore channels and high nitrogen content, is capable of facilitating electron and electrolyte ion migration kinetics and enhancing intrinsic electrochemical activity. Thus, the GPNC exhibits the highest charge storage of 218 F g⁻¹ and superior rate capability of 74 % when the current density increased from 0.5 to 20 Ag⁻¹ in comparison to pristine graphene and common ZIF-derived carbon/graphene electrodes. The assembled GPNC//GPNC two-electrode system further delivers a maximum power of 9080 Wkg⁻¹ with outstanding electrochemical retention of 84 % over 10 000 cycles.     

铁酞菁/氮掺杂石墨烯复合物的电化学传感研究

本文用快速简便的方法制备了铁酞菁/氮掺杂石墨烯（FePc/N-G）修饰电极,用于定量检测半胱氨酸. 采用电化学方法对修饰电极的性能进行了表征,结果表明氮掺杂石墨烯负载铁酞菁修饰电极对半胱氨酸具有更宽的线性响应范围和较高的灵敏度.     

Nitrogen-Doped Porous Carbon Materials Derived from Graphene Oxide/Melamine Resin Composites for CO2 Adsorption

CO₂ adsorption in porous carbon materials has attracted great interests for alleviating emission of post-combustion CO₂. In this work, a novel nitrogen-doped porous carbon material was fabricated by carbonizing the precursor of melamine-resorcinol-formaldehyde resin/graphene oxide (MR/GO) composites with KOH as the activation agent. Detailed characterization results revealed that the fabricated MR(0.25)/GO-500 porous carbon (0.25 represented the amount of GO added in wt.% and 500 denoted activation temperature in °C) had well-defined pore size distribution, high specific surface area (1264 m²·g⁻¹) and high nitrogen content (6.92 wt.%), which was mainly composed of the pyridinic-N and pyrrolic-N species. Batch adsorption experiments demonstrated that the fabricated MR(0.25)/GO-500 porous carbon delivered excellent CO₂ adsorption ability of 5.21 mmol·g⁻¹ at 298.15 K and 500 kPa, and such porous carbon also exhibited fast adsorption kinetics, high selectivity of CO₂/N₂ and good recyclability. With the inherent microstructure features of high surface area and abundant N adsorption sites species, the MR/GO-derived porous carbon materials offer a potentially promising adsorbent for practical CO₂ capture.     

铜/石墨烯复合材料的制备及催化性能

采用水热法制备铜/石墨烯(Cu/RGO)复合材料,通过XRD、FTIR、SEM和TEM对材料的结构和形貌进行表征,并考察了复合材料在H₂O₂辅助作用下对次甲基蓝(MB)的催化作用。结果表明,该复合材料中石墨烯所负载的铜颗粒尺寸较小且分布均一,对MB的催化效果良好,0.18 g·L^-1复合催化剂在300 min内对MB的脱色效果可达90.7%,经过5次循环仍有88.0%以上。     

铜/石墨烯复合材料的制备及催化性能

采用水热法制备铜/石墨烯(Cu/RGO)复合材料,通过XRD、FTIR、SEM和TEM对材料的结构和形貌进行表征,并考察了复合材料在H_2O_2辅助作用下对次甲基蓝(MB)的催化作用。结果表明,该复合材料中石墨烯所负载的铜颗粒尺寸较小且分布均一,对MB的催化效果良好,0.18 g·L~(-1)复合催化剂在300 min内对MB的脱色效果可达90.7%,经过5次循环仍有88.0%以上。     

Effect of Nitrogen Doping on the Optical Bandgap and Electrical Conductivity of Nitrogen-Doped Reduced Graphene Oxide

Graphene as a material for optoelectronic design applications has been significantly restricted owing to zero bandgap and non-compatible handling procedures compared with regular microelectronic ones. In this work, nitrogen-doped reduced graphene oxide (N-rGO) with tunable optical bandgap and enhanced electrical conductivity was synthesized via a microwave-assisted hydrothermal method. The properties of the synthesized N-rGO were determined using XPS, FTIR and Raman spectroscopy, UV/vis, as well as FESEM techniques. The UV/vis spectroscopic analysis confirmed the narrowness of the optical bandgap from 3.4 to 3.1, 2.5, and 2.2 eV in N-rGO samples, where N-rGO samples were synthesized with a nitrogen doping concentration of 2.80, 4.53, and 5.51 at.%. Besides, an enhanced n-type electrical conductivity in N-rGO was observed in Hall effect measurement. The observed tunable optoelectrical characteristics of N-rGO make it a suitable material for developing future optoelectronic devices at the nanoscale.