Synthesis of Flexible Graphene/Polymer Composites for Supercapacitor Applications

In this paper, the graphene was synthesized using biocompatible cellulosic component from onions. Onion epidermal cells were chosen as raw material. During heating at high temperature, the bonding among atoms in material was rearranged and forms two-dimensional hexagonal carbon layer (graphene). The characterization of synthesized graphene was done by x-ray diffractometer, Raman spectrometer and field emission scanning electron microscopy, respectively. An attempt has been taken to form the capacitors with two different current collector electrodes, anticipating the performance of the supercapacitors. The observed capacitance values as-obtained for Al and Au current collector were 1.3 μF and 6.08 μF, respectively. However, when thermally exfoliated graphene was used as an electrode on Al and Au current collector, the capacitance value was drastically increased and found to be 1.6 and 41.25 μF, respectively.     

聚苯胺原位聚合改性氧化石墨烯制备复合涂层及其耐腐蚀性能研究

目的 提高聚苯胺(PANI)涂层的腐蚀防护性能,并明确其防腐机理.方法 通过原位聚合的方法,采用PANI对氧化石墨烯(GO)进行功能化修饰,并对其在GO表面的生长状态进行调控.利用傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱仪(XPS)、拉曼光谱仪(Raman)和场发射高分辨扫描电镜(FESEM),对功能化GO的结构和形貌进行表征和分析;然后将其引入到聚苯胺涂层中,制备PANI/GO复合涂层.采用电化学阻抗谱(EIS)详细研究PANI涂层以及不同的PANI/GO复合涂层对不锈钢基材的腐蚀防护效应,并对其耐腐蚀机制进行探讨.结果 PANI均匀地生长在GO片层上,其结构与形貌可以通过控制苯胺的添加量进行有效调控,且PANI的原位聚合促进了GO的片层剥离及舒展,改善了其分散性以及与涂层间的相容性.与单一PANI涂层相比,PANI/GO复合涂层的稳定开路电压值较大,且当苯胺与GO的质量比为5︰1时,获得的功能化GO的分散效果最佳,对聚苯胺涂层的腐蚀防护性能增强效果最为显著.此时复合涂层表现出最大的容抗弧直径,且电化学阻抗谱拟合后的电荷转移电阻最大,双电层电容最小.结论 PANI涂层本身可以在金属表面形成具有屏蔽作用的保护层,但其非致密的形态结构及腐蚀环境下的分子构型变化损害了涂层的腐蚀防护性能.通过功能结构化GO的复合,尤其是在GO分散性最佳的状态下,可有效提高涂层的致密性和抗渗透性,并且可抑制因质子反应导致的分子构型变化对涂层结构的破坏,从而增强涂层的腐蚀防护性能.     

超高分子量聚乙烯/石墨烯复合涂层制备及其在海洋装备防护中的应用

目的采用热喷涂技术制备涂层,通过材料选择和结构设计,有效延缓海水对金属基底的腐蚀和冲蚀,并抑制海洋材料表面生物污损等对海洋材料的严重破坏。方法采用高能球磨法制备了聚乙烯-石墨烯(UHMWPE-graphene)复合粉末,用火焰喷涂技术在E235B碳钢基底表面制备UHMWPE和UHMWPE-graphene复合涂层。通过扫描电子显微镜和透射电子显微镜对原始粉末和涂层微观组织进行表征,并通过摩擦磨损实验、电化学测试、生物污损检测,分别评价涂层耐海水冲刷性能、耐腐蚀性能以及抗生物污损特性。结果相对于碳钢和UHMWPE涂层,UHMWPE-graphene复合涂层的腐蚀电位提高和腐蚀电流减小,预示着样品的耐腐蚀特性增强。由于UHMWPE-graphene复合涂层呈现疏水性以及更低的表面能,使其表现出优异的抵抗海藻贴附的能力。添加石墨烯的复合涂层的摩擦系数和磨损率比纯UHMWPE涂层均有一定程度的降低。添加石墨烯质量分数为0.5%时,涂层的摩擦系数由0.236降低到0.195,且磨损率下降了约26%。结论利用火焰热喷涂技术在碳钢表面成功制备了组织致密的UHMWPE涂层、UHMWPE-0.2%graphene和UHMWPE-0.5%graphene复合涂层。石墨烯的添加,能够有效提高涂层在模拟海洋环境中的耐蚀性、抗生物污损性及耐磨性。     

聚苯胺/石墨烯原位复合水性防腐涂料耐蚀性能的研究

目的研究聚苯胺/石墨烯水性防腐涂料的耐蚀性能。方法采用盐酸为掺杂酸,以聚乙烯基呲咯烷酮(PVP-K30)为空间稳定剂,利用原位聚合法,以苯胺和石墨烯为原料,过硫酸铵为氧化剂,制备聚苯胺/石墨烯复合材料。将聚苯胺/石墨烯、纯聚苯胺、石墨烯分别添加到HG-54C乳液中制备水性防腐涂料,利用动电位极化曲线和盐雾试验对比分析聚苯胺/石墨烯、纯聚苯胺、石墨烯水性涂层的防腐性能,再通过傅里叶红外光谱(FTIR)、扫描电镜(SEM)对比分析其结构和微观形貌。结果聚苯胺均匀地覆盖在石墨烯的片层结构上形成氧化插层结构。当复合材料浸泡在3.5%Na Cl溶液中,腐蚀电流密度为2.3955×10-7A/cm2。盐雾试验表明,聚苯胺/石墨烯的防腐性能优于添加纯聚苯胺和石墨烯的性能。结论聚苯胺/石墨烯涂层具有良好的耐蚀性能,其耐蚀性能优于纯聚苯胺涂层和石墨烯涂层。     

Synthesis and Characterization of Ag/Graphene Nano- composite

采用氧化还原法制备不同银含量的银/石墨烯纳米复合材料 (银质量分数分别为0%, 30%, 46%, 56%, 63%)。并通过X射线衍射(XRD)、光电子能谱仪(XPS)、高倍透射电子显微镜(HRTEM)和拉曼光谱(Raman)分析银含量对银/石墨烯纳米复合材料形态和显微结构的影响。结果表明,氧化石墨和银离子被成功地还原成银/石墨烯纳米复合材料,所得石墨烯由3~4单层碳原子层堆砌缠绕而成,同时银纳米颗粒沉积在石墨烯的表面。银纳米颗粒的介入有效地阻碍了石墨烯的团聚,增大了石墨烯的比表面积。银纳米颗粒的尺寸与银含量相关,当银含量较低时,银纳米颗粒在石墨烯表面具有很好的分散性且粒度基本分布在25~50 nm之间,而当银含量超过46%时将会导致银纳米颗粒的团聚。另外, 银纳米颗粒增强了石墨烯的拉曼效应。     

还原氧化石墨烯对复合材料电阻焊接头强度的增强作用

目的通过还原氧化石墨烯(RGO)与不锈钢网的结合,改善不锈钢网作为电阻焊接玻璃纤维增强聚醚酰亚胺(GF/PEI)层合板植入体时的界面性能。方法在相同的焊接工艺下,对不同焊接时间的焊接强度进行比较。利用扫描电镜、红外光谱、拉曼光谱对改进的Hummers法合成的氧化石墨烯(GO)和水合肼还原的GO进行表征。使用扫描电镜和动态接触角对包裹不同次数RGO的不锈钢网进行测试分析。以包裹不同次数RGO的不锈钢网为植入体进行电阻焊接试验,并对焊接强度和失效模式进行分析。结果不同的焊接时间下,确定120 s左右时达到最高单搭接剪切强度,为26.6 MPa。由于RGO的疏水性,表面包裹不同次数RGO的不锈钢网动态接触角由89.8°增长到127.7°。在优化后的焊接时间下,用包裹5次RGO的不锈钢网为植入体的电阻焊接强度达到最高,为41 MPa。同时,RGO的加入使电阻焊接失效模式由最初的不锈钢网直接剥离失效向不锈钢网与层合板同时撕裂失效转变。结论 RGO包裹的不锈钢网有效地改善了纯不锈钢网作为植入体和PEI树脂的界面相容性,对电阻焊接接头强度有着明显的提高。     

高疏水及超黏着性石墨烯薄膜的制备及表征

石墨烯因其特殊的二维结构和优异的力热光电性能而备受关注,因此研究石墨烯薄膜的表面性能具有重要的意义。以天然鳞片石墨为前驱体,采用化学氧化还原工艺制备石墨烯纳米片,利用原子力显微镜、拉曼光谱和红外吸收光谱等测试手段对样品进行表征。采用真空抽滤和喷涂两种方法制备石墨烯薄膜,并用光学接触角测量仪对其表面性能进行测试。结果表明:石墨烯纳米片的厚度约为0.8nm,并且表面有C=O、C-O、O-H等基团和缺陷。真空抽滤制备的石墨烯薄膜具有微纳结构,表现为高疏水性;喷涂法制备的石墨烯薄膜结构较为平整,其疏水性受基底影响。两种方法制备的石墨烯薄膜皆具有高黏着性。石墨烯薄膜所具有的优异性能为其在微纳功能部件、微流输运等高新技术领域的应用奠定了基础。     

富氧多孔石墨烯薄膜制备及其超级电容器性能

目的 改善传统的激光诱导石墨烯薄膜电极本身储电能力差、应用范围有限的问题。方法 利用CO2激光扫描自制的高含氧酚醛树脂薄膜制备了一种富氧的多孔石墨烯薄膜电极,并对其进行电化学活化处理,用以增强内部含氧基团的活性和含量,对石墨烯薄膜的形貌、组成以及电化学性能进行了表征。结果 在激光的高温高压下,酚醛树脂分解释放的大量气体会使石墨烯薄膜内部形成丰富的纳米孔隙结构,氮气吸附解吸曲线的结果显示其比表面积达到了324 m²/g。此外,在酸性电解质下采用电化学激活的方式,能够使石墨烯薄膜内部碳原子上的含氧基团发生转化反应,并且它们与碳原子的键合也为电极提供了更稳定的结构。在电化学性能测试中,石墨烯薄膜上的氧官能团发生高效的可逆氧化还原反应,在0.5 mA/cm²的电流密度下具有高达342.8 mF/cm²的面积比容量,组装成超级电容器后也保持了优异的储能特性和循环稳定性,在0.058 9 mW/cm²的功率密度下具有5.93 μWh/cm²的能量密度。结论 利用该方法制备的富氧多孔石墨烯电极材料兼具高稳定性和高比电容的优势,有望在实际应用中为后续赝电容材料的可靠负载和异原子的高含量稳定掺杂提供一种更可靠的石墨烯骨架,为构筑新型高性能储能器件提供了设计思路。     

氮掺杂石墨烯柔性薄膜的制备及其超电容性能

目的改善超级电容器用石墨烯薄膜的超电容性能。方法采用水热和高温热解法制备多孔氮掺杂的石墨烯柔性薄膜,采用SEM形貌、XRD图谱和等温曲线分析其结构,采用三电极体系测试循环伏安曲线和恒流充放电曲线,分析其超电容性能。结果氮掺杂石墨烯柔性薄膜保持了氧化石墨烯的褶皱透明,同时具有网络式的多孔洞结构。氮气吸脱附测试表明,氮掺杂多孔石墨烯的比表面积为280.78m2/g。氮掺杂石墨烯薄膜在1.0 mol/L硫酸钠溶液中,当电流密度为0.1 A/g时,其比容量达到169 F/g。结论氮原子的掺杂以及氮掺杂石墨烯柔性薄膜的多孔结构可以有效提高石墨烯材料的超电容性能。     

石墨烯/钛酸锂复合材料制备研究

采用易于工业化的固相法合成Li4Ti5O12以及Hummers法制备氧化石墨烯,并以N2H4·H2O为还原剂制备石墨烯材料,在此基础上高能球磨合成Li4Ti5O12/Grephene复合材料。借助X射线衍射、扫描电镜、能谱分析对合成的样品进行结构和形貌表征,并采用恒流充放电、交流阻抗和循环伏安等测试方法检测其电化学性能。充放电结果表明:复合前后材料形貌不发生变化,石墨烯均匀地附着在Li4Ti5O12表面。由于石墨烯具有良好的导电性,材料的倍率性能得到大幅提高。在充放电倍率为20 C时,复合材料的比容量约为120.2 m Ah·g-1,而纯相钛酸锂的比容量只有61mAh·g-1。     

石墨烯及石墨烯/环氧复合涂层的防腐蚀性能

采用化学气相沉积法(CVD)在铜表面沉积石墨烯薄膜,研究了石墨烯及石墨烯/环氧复合涂层对金属铜的防腐蚀性能。采用透射电镜和拉曼光谱对石墨烯结构进行了表征。借助于Gamry电化学工作站测试样品的电化学阻抗谱。为了增强石墨烯的防腐蚀能力,在石墨烯表面旋涂环氧树脂涂层。结果表明,石墨烯对铜具有一定的保护作用;多层石墨烯在腐蚀初期对铜的防腐蚀效果较好,但到腐蚀中后期,少层数石墨烯的防腐蚀效果优于多层石墨烯;旋涂环氧树脂涂层在一定程度上提高了石墨烯的防护能力。     

镀锌层硅酸盐+虫胶复合转化膜的制备和表征

目的阻碍热镀锌板出现白锈,提高镀锌层的耐腐蚀性能。方法采用正交试验法优化出添加虫胶水溶液的有机无机复合钝化液。通过电化学Tafel极化曲线、交流阻抗(EIS)、乙酸铅点滴和中性盐雾试验,对比分析基体、硅酸盐+虫胶复合钝化膜与铬酸盐钝化膜的耐腐蚀性能。采用摩擦法测试对比分析基体和无铬钝化膜试样的附着性能,并通过扫描电子显微镜、X射线光电子能谱和红外光谱对形貌和结构进行分析。结果添加虫胶水溶液的复合钝化膜表面平整致密,72 h中性盐雾试验后的腐蚀面积小于10%。乙酸铅点滴试验和电化学测试显示,复合钝化膜的耐腐蚀性能较基体好。附着力试验测试显示,复合钝化膜具有良好的附着能力。结论因为复合钝化液中的虫胶与硅酸盐交织为O—Si—CH_2结构,与金属离子结合生成致密的膜层附着在镀锌层表面,使得复合钝化膜致密平整,且使腐蚀过程得到了强烈的抑制。     

纳米晶WC-6Co复合粉合成及特性研究

使用喷雾转化、煅烧和原位还原碳化技术制备了纳米晶WC-6Co复合粉末。通过XRD研究相组成发现,经过喷雾转化处理后粉末为无定形相、经煅烧后的粉末为WO3与Co3O4相、经还原碳化工艺后的物相是WC与Co相;由于Co对碳化过程的催化作用,将煅烧后的粉末置于氢气气氛中加热至900度还原碳化1个小时,即可将粉末碳化完全,制备出WC与Co相共存的纯净复合粉。文章还研究了还原碳化温度（700-900 ℃）对粉末相组成的影响,并通过SEM和HRTEM观察粉末形貌与微观组织。结果表明：制备的粉末具有球形结构,WC晶粒约0.36 μm,亚晶尺寸约为56 nm,说明WC晶粒是多晶体。同时发现粉末中的WC单颗粒被Co相互粘结在一起,且在WC与WC颗粒的接触部位发现存在烧结颈。文章还讨论了复合粉球形结构的形成过程和机理。     

Synthesis and Electrochemical Behavior of Composite Materials Based on Polyaniline and Manganese Compounds on Activated Graphite Foil

Protection of Metals and Physical Chemistry of Surfaces - Composite electroactive coatings (CEACs) are prepared on the basis of polyaniline (PANI) and manganese compounds (MnOx) by potentiodynamic...     

超顺磁性还原氧化石墨烯/Fe3O4空心球纳米复合材料的合成、表征及性能研究

本论文采用一种简单有效的静电自组装的方法成功合成出还原氧化石墨烯包覆Fe3O4空心球纳米复合材料（r-GO/Fe3O4）。运用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜(TEM)、高分辨透射电镜(HRTEM)、红外-可见光谱（FT-IR）以及拉曼光谱等手段对合成出的产物进行了系统的表征。r-GO/Fe3O4纳米复合材料表现出优良的超顺磁性,室温下的饱和磁化强度高达70.2 Am2 kg-1,并且在外加磁场下可以快速在水溶液中实现分散和分离。较高的饱和磁化强度和优良的水分散性使得这种新型的r-GO/Fe3O4纳米复合材料在包括磁共振成像、生物传感器、通信以及微波吸收等领域具有一定的应用价值。     

高氯酸掺杂聚苯胺复合阴极的制备及性能研究

目的 为提高聚苯胺海水电池正极的导电性和放电性能,研究各种制备工艺条件对电极性能的影响。方法 采用电化学的方法,以石墨纸为载体,在高氯酸体系中制备聚苯胺（PANI）/二氧化锰（MnO₂）/氧化石墨烯（GO）复合电极,研究复合电极制备的最优条件。采用X射线衍射仪、红外光谱仪和扫描电镜表征复合电极,采用交流阻抗法、循环伏安法和极化曲线研究电极的电化学性能。结果 石墨纸在室温下经30 mA/cm²的电流密度氧化60min后,在磺基水杨酸（SSA）质量浓度为15g/L,硫酸锰浓度为0.2mol/L的苯胺-高氯酸溶液里以电流密度18mA/cm²聚合20min,可制备出较优的PMGO复合电极,它与镁合金组成海水电池,以200 mA/g恒流放电至1 V,其比能量可达600 W·h/kg。PMGO复合电极的表面微观形貌是由纳米线组成的三维立体网状结构,聚苯胺与二氧化锰成功复合到氧化石墨烯表面。结论 高氯酸体系掺杂的聚苯胺导电性增强,氧化使石墨纸表面形成大量的氧化石墨烯,为苯胺聚合、复合提供大量活性点,复合后电极比表面积增大,与电解液充分...     

Simple Fabrication and Characterization of Discontinuous Carbon Fiber Reinforced Aluminum Matrix Composite for Lightweight Heat Sink Applications

The constant increase in power and heat flux densities encountered in electronic devices fuels a rising demand for lightweight heat sink materials with suitable thermal properties.In this study,discontinuous pitch-based carbon fiber reinforced aluminum matrix(Al-CF) composites with aluminum–silicon alloy(Al–Si) were fabricated through hot pressing.The small amount of Al–Si contributed to enhance the sintering process in order to achieve fully dense Al–CF composites.A thermal conductivity and CTE of 258 W/(m K) and 7.0 9 10-6/K in the in-plane direction of the carbon fibers were obtained for a(Al95 vol%+ Al–Si5 vol%)-CF50 vol%composite.Carbon fiber provides the reducing of CTE while the conservation of thermal conductivity and weight of Al.The achieved CTEs satisfy the standard requirements for a heat sink material,which furthermore possess a specific thermal conductivity of 109 W cm3/(m K g).This simple process allows the low-cost fabrication of Al–CF composite,which is applicable for a lightweight heat sink material.     

聚苯胺／环氧复合涂层的制备及其耐蚀性能

采用直接混合法简便地合成了纤维状聚苯胺纳米材料（PAni）,其电导率达1．299S·cm。电化学阻抗谱表明,在3．5％NaCl溶液中,聚苯胺添加量为0．4％～0．6％时,涂覆聚苯胺／环氧复合涂层（P／E）的A3钢有很好的耐蚀作用,浸泡2400h后阻抗值仍大于10^9Ω·cm^2。