三维立体石墨烯/多孔黑色TiO2复合材料的制备及其光催化性能

采用水热还原法制备黑色多孔TiO_2(PBT)。以PBT和氧化石墨烯为原料,经一步水热合成三维立体石墨烯(RGO)/PBT。通过XRD、SEM、TEM、BET以及DRS等对复合材料的物相、颗粒粒径、形貌及比表面积进行了表征,研究了该复合材料在可见光下对罗丹明B(RhB)的光催化降解活性。结果表明,Ti~(3+)的存在大大提高了可见光的吸收;所制备的RGO/PBT复合材料的可见光催化活性均高于PBT;当RGO掺杂量为1%时制备的催化剂具有最高的光催化性能。     

石墨烯/碳黑复合材料的制备及其超电容性能

采用水热法将氧化石墨烯和氧化碳黑均匀分散体系还原,制得石墨烯/碳黑复合材料。用X射线衍射、场发射扫描电镜、循环伏安法、恒流充放电和电化学阻抗谱等技术,对该复合材料的结构及其电化学性能进行表征。结果表明:纳米碳黑颗粒成功插入到石墨烯片层之间,且有效抑制了石墨烯的团聚,增大了石墨烯片层间距,形成具有开放纳米通道的三维结构;该复合材料的比电容和倍率性能明显优于单一的石墨烯。     

石墨烯/二氧化锰复合材料的制备及其电化学性能的研究

以氧化石墨烯、硫酸锰和高锰酸钾为原料,通过控制原料的配比、水热反应的时间与温度以及体系的p H值,制备了不同反应条件下的石墨烯/二氧化锰(RGO/MnO_2)复合材料.采用傅里叶红外光谱(FT-IR),X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)以及X射线能谱(EDS)对复合材料的形貌和结构进行了表征.结果发现:复合材料呈现出一种包覆状结构,二氧化锰有效嵌入石墨烯片层之间和包覆在其表面,既阻止了石墨烯片的团聚又能够很好地发挥协同效应;水热反应的时间和温度是影响复合材料形貌和结构的主要因素;通过循环伏安曲线和交流阻抗谱分析复合材料的电化学性能,测试结果表明二氧化锰的加入提高了复合材料的比电容量,在1 mol/L的Na_2SO_4电解液,2 mV/s扫描速率下,材料的最佳比电容量达到380 F/g.     

石墨烯/磷酸银复合材料的制备及其光催化性能研究

采用改进Hummers法制备氧化石墨,将氧化石墨烯与硝酸银溶液搅拌处理一段时间后,滴加适量磷酸氢二钠溶液,制备得到石墨烯/磷酸银(GO/Ag3PO4)复合材料.利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱仪(XPS)等手段对制备的复合材料进行了表征,并以有机染料罗丹明B的降解反应为模型评价催化剂在可见光下的光催化活性.测试结果表明,该方法不仅合成过程简单,而且石墨烯表面所负载的Ag3PO4纳米颗粒尺寸小、分散性好,与石墨烯的结合牢固.由于氧化石墨烯优异的吸附性能和对载流子的高迁移率,GO/Ag3PO4复合光催化剂显示出较高的可见光光催化活性和光稳定性.在可见光下对10mg/L的罗丹明B作用20min,降解率可达98%,降解效率较Ag3PO4颗粒提高近一倍.     

功能化石墨烯及其聚苯乙烯复合材料的制备及其性能

利用苯乙烯作为液相,超声剥离鳞片石墨,在石墨烯片层表面引发苯乙烯原位聚合,最终得到聚苯乙烯修饰的石墨烯片层。为测试该功能化石墨烯的填充效果,通过溶液共混的方法制得功能化石墨烯聚苯乙烯复合材料。测试表明:功能化石墨烯片层能够均匀稳定地分散于聚苯乙烯基体中,且经功能化石墨烯增强的聚苯乙烯复合材料的热稳定性、拉伸性能以及动态力学性能均有所提高。     

改性石墨烯/氯丁橡胶复合材料的制备及性能

以γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH-570)改性石墨烯(GE)为分散相加入氯丁橡胶(CR)基体中,混炼制备出改性石墨烯/氯丁橡胶(KH-GE/CR)复合材料.采用傅里叶红外光谱仪,X射线衍射仪和扫描电镜对改性前后石墨烯的结构进行表征,考察了硫化温度、不同含量KH-GE对KH-GE/CR复合材料力学性能和导电性能影响.结果表明:KH-570改性后的GE层间距增大,改善了在CR基体中的分散性;KH-GE/CR复合材料较佳硫化温度为180℃;KH-GE含量为1.5g时力学性能和导电性能良好,拉伸强度、断裂伸长率和弯曲强度较未添加KH-GE分别提高了123%、32%和29%.     

石墨烯/HDPE复合材料的制备及性能研究

以可膨胀石墨为原料,采用微波加热法和熔融共混法成功制备了石墨烯/HDPE复合材料.运用扫描电子显微镜(SEM)、差示扫描量热仪(DSC)、X-射线衍射仪(XRD)和拉伸测试等方法对其性能进行表征.结果表明：厚片石墨烯(TSG)与HDPE基体具有良好的相容性;同时片层结构的石墨烯为HDPE结晶提供异相成核剂,使其结晶度提高;当加入的TSG质量分数为0.3%时,HDPE拉伸强度由22.5 MPa提升到24.9 MPa,提升了10.7%,弯曲模量由443.5 MPa提升到510.4 MPa,提升了15.1%,冲击强度由55.3 kJ/m²提升到56.0 kJ/m²,提升了1.3%,明显提高了复合材料力学性能.     

MoS2/石墨烯纳米复合材料的制备及其锂电性能研究

采用一种简单的水热法制备MoS2/石墨烯纳米复合材料,通过XRD,SEM,TEM,XPS等对合成的复合材料的结构和形貌进行表征,在充放电电压为0.001～3V,恒电流密度为100 mA/g条件下对MoS2和MoS2/石墨烯复合材料的电化学性能进行测试和分析.通过对比发现,MoS2/石墨烯复合材料首次充放电容量分别677.6 mAh/g和835 mAh/g,库伦效率为81％,40次循环后其放电容量仍维持在753 mAh/g,较单纯的MoS2具有更高的可逆容量和更好的循环稳定性.对MoS2/石墨烯复合材料在不同电流密度下的充放电测试发现,即使在大电流条件下充放电,电极仍能保持稳定的循环行为,表明MoS2/石墨烯复合材料具有良好的倍率性能.     

石墨烯增强铝基复合材料的制备及其性能

采用球磨混粉及放电等离子烧结技术制备不同含量(石墨烯质量分数为0,0.2%,0.5%,0.8%,1.0%)的石墨烯铝基复合材料,利用扫描电子显微镜、能量色散谱仪、X射线衍射、拉曼光谱仪和X射线光电子能谱表征铝基复合材料的微观组成、缺陷及烧结样品表面元素的化学价态,研究石墨烯含量对铝基复合材料导热性能和显微硬度的影响。结果表明:添加石墨烯后铝基复合材料的显微硬度和导热系数均有提高,导热系数提高更为显著;当石墨烯质量分数为0.2%时,铝基复合材料的显微硬度和导热系数达到最大值,与铝基体材料相比其硬度提高24%,导热系数提高204%;但当石墨烯质量分数继续增加到0.5%,0.8%,1.0%时,铝基复合材料的显微硬度及导热系数并未明显提升,主要原因为随着石墨烯含量的增加,石墨烯片层间的团聚现象加重,从而导致铝基复合材料的显微硬度与导热系数无法再进一步有效提高。     

三维多孔石墨烯的制备及其吸附性能研究

传统的二维氧化石墨烯存在比表面积小、降解效率低、肉眼难以分辨的缺点,本文以改进的Hummers法制备的GO为前驱体,利用模板法,将GO包裹在三维模板聚苯乙烯微球上,去除模板得到三维多孔石墨烯,并以其作为吸附剂对亚甲基蓝进行吸附去除反应,评价吸附剂对亚甲基蓝的降解性能.研究结果表明:三维多孔石墨烯在60 min时,MB降...     

聚乙酰苯胺/氧化石墨烯纳米复合材料制备及其超级电容性能

采用改进的Hummers方法制备氧化石墨,在乙醇溶液中超声分散120 min得到氧化石墨烯悬浮液。采用滴涂法在玻碳电极表面得到氧化石墨烯薄膜,通过电化学技术在氧化石墨烯薄膜上沉积得到聚乙酰苯胺纳米线,成功制备了聚乙酰苯胺/氧化石墨烯纳米复合材料(PAANI/GO)。利用扫描电镜、循环伏安法和恒电流充放电测试技术对合成材料的形貌和充放电性能进行表征和测试。结果表明,直径为80 nm的聚乙酰苯胺纳米线均匀分散在氧化石墨烯表面,制备的复合材料在1 mol/L高氯酸溶液中,当循环伏安扫速为10 m V/s时,可以获得706 F/g的比电容,PAANI的比电容为285 F/g。聚乙酰苯胺/氧化石墨烯纳米复合材料具有优异的充放电稳定性,当恒电流为1A/g时,循环充放电1 000次比电容是初始值的90%。     

原位还原法制备石墨烯/聚苯乙烯复合材料及其性能

以超临界CO_2为介质,乙二醇为还原剂,将分散在聚苯乙烯基体中的氧化石墨烯(GO)还原,制备石墨烯/聚苯乙烯复合材料,并研究了超临界压力、温度、还原时间和还原剂用量等几个关键因素对还原程度的影响,探究了氧化石墨烯的还原程度与复合材料的导电性的基本规律。研究表明:在温度为130℃,压力15 MPa条件下乙二醇还原处理24h后,复合材料中氧化石墨烯的含氧官能团大幅降低,复合材料的导电性较还原前可增加90%以上。     

LiVO_3/石墨烯复合材料制备及电化学性能研究

为提高 Li VO_3的电化学性能,通过简易溶液法制备了一系列 Li VO_3/ 石墨烯( 质量分数分别为 0,3% ,5% ,7% ) 复合材料。借助 X 射线衍射( XRD) 、扫描电镜( SEM) 、电化学交流阻抗测试( EIS) 、恒电位间隙滴定( GITT) 等表征技术,考察石墨烯包覆以及石墨烯的含量对 Li VO_3的晶体结构、微观形貌和电化学性能的影响。结果表明: 通过溶液法可实现石墨烯包覆,石墨烯包覆能细化晶粒; 随着石墨烯含量的增大,样品颗粒尺寸减小,锂离子扩散系数增大,材料电子导电率提高,因而Li VO_3/ 石墨烯复合材料的倍率性能和循环性能都有一定程度的提升。石墨烯质量分数为 5% 的样品 LVO / Gr - 3 综合性能最优,首次放电容量可达 338 m Ah/g,在 200 m A/g 的电流下循环 100 次,容量保持率为 71. 4% 。     

石墨烯/ Pd复合材料的制备及其形成机制研究

采用氯化双乙二胺钯Pd(en)2Cl2为钯的前驱体、氧化石墨为炭的前驱体,先将Pd(en)22+插入氧化石墨层中,再用NaBH4化学还原插层的氧化石墨,从而制备出石墨烯/Pd复合材料。并用X衍射(XRD)、场扫描电镜(FE-SEM)、透射电镜(TEM)和N2吸附表征复合材料的结构,且在此基础上推导出石墨烯/Pd复合材料的形成机制。     

不同尺寸石墨烯/聚酰胺66复合材料的制备与性能

为了研究不同尺寸石墨烯对聚酰胺66(PA66)性能的影响,利用高速剪切的方法来改变石墨烯的尺寸,制备出不同片径尺寸的石墨烯;先将石墨烯分散在去离子水中,通过控制剪切时间来获得不同尺寸的石墨烯,利用熔融共混将石墨烯与PA66混合得到复合材料,再利用微型注塑机制备得到复合材料哑铃型样条;利用透射电镜、示差扫描量热仪、万能拉伸机、X射线衍射仪对石墨烯的尺寸、复合材料的结晶度、力学性能、晶粒大小进行测试分析。结果表明:PA66加入石墨烯,聚合物的熔点、力学强度和结晶度都有一定的提升,相比于纯PA66熔点提升了3～5℃,力学强度提高了100～180 N,结晶度提高了2%～3%;石墨烯的添加量质量分数为0.3%时复合材料的力学性能最佳,石墨烯尺寸在2～3μm时,复合材料的拉力达到949.11 N,结晶度为33.2%;PA66力学性能随着石墨烯尺寸的减小先增加后减小。     

一步法制备的还原氧化石墨烯/二氧化锰复合材料形貌控制及其电化学性能

提出了一种简易的一步水热法,通过原位合成的方法制备还原氧化石墨烯和MnO_2(rGO/MnO_2)复合电极材料。通过改变GO悬浮液的初始浓度对其形貌进行调控,制备了具有纳米花状、纳米棒状以及混合纳米结构MnO_2的rGO/MnO_2复合电极。MnO_2的形貌在提高电化学性能方面起着重要的作用。与其它两种形貌相比,纳米花状结构的rGO/MnO_2复合材料提供了更多的空间和氧化还原活性位点,因此具有更好的电化学能量储存能力。纳米花状结构的rGO/MnO_2在6 mol·L~(-1) KOH电解质中表现出高的比电容(在电流密度为1 A·g~(-1)时,比电容为310 F·g~(-1))、高扫描速率下超高的氧化还原反应活性和良好的循环稳定性(15 A·g~(-1)电流密度下循环1 000次后容量保持率为93%),表明纳米花状结构的rGO/MnO_2在储能领域具有良好的前景。     

三维石墨烯及其复合材料的环境应用研究进展

石墨烯材料的性能与其形状和结构有密切关系,二维石墨烯因其独特的结构和性能在许多领域得到广泛的应用,被认为是最有前途的纳米材料。由二维石墨烯组装成的三维石墨烯材料不仅保持了良好的物理化学性质,同时还具有高的比表面积和导电性、多孔性结构及易循环利用等特点,三维石墨烯及其复合材料的优良特性和独特的结构可进一步扩展石墨烯的应用范围。目前有关三维石墨烯及其复合材料的制备和应用已经成为当前研究的热点。文章综述了三维石墨烯及其复合材料的制备方法以及在环境中的应用,阐述了三维石墨烯及其复合材料应用在吸附、传感器、催化转化和去离子电容方面的研究进展,展望了三维石墨烯及其复合材料在环境应用中的发展前景。     

氧化石墨烯增强水性环氧形状记忆复合材料的制备及其性能

水性环氧树脂(Water-borne epoxy, WEP)具有优异的形状记忆性能,但其力学性能差、导热系数低。为了改善WEP的力学和导热性能,以氧化石墨烯(Graphene oxide, GO)为填料制备GO/WEP形状记忆复合材料,采用原子力显微镜(AFM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱仪(XPS)和X射线衍射(XRD)分析和表征GO的微观结构和化学性质,利用扫描电镜(SEM)、万能试验机、Hot Disk导热仪和热机械分析仪(TMA)测定和观察所得GO/WEP复合材料的微观形貌、力学性能、导热性能和形状记忆性能。研究结果表明:随GO含量的增加,制备所得GO/WEP形状记忆复合材料的力学性能与导热系数都得到显著提高;与WEP相比,GO含量为6 wt%的GO/WEP复合材料的拉伸强度与导热系数分别提高了80%和156%,但所得复合材料的断裂伸长率随GO含量的增加逐渐减小。     

氢氧化铜/石墨烯复合材料的制备与表征

为了减弱石墨烯纳米片的聚集并得到高性能的石墨烯基复合材料,先利用微波将氧化石墨烯还原为石墨烯,再与氢氧化铜进行复合得到氢氧化铜/石墨烯复合材料.用X射线衍射和扫描电子显微镜表征了复合材料的结构与微观形貌.结果表明氢氧化铜纳米颗粒均匀地分布在石墨烯表面,有效减弱了石墨烯纳米片的堆积聚集.并对氢氧化铜/石墨烯复合材料进行了染料吸附测试,复合材料对于甲基橙的去除率达到了91.77%.与单独的氢氧化铜相比,复合材料中石墨烯与氢氧化铜之间的相互作用使得复合材料具有高的吸附能力;与单独的石墨烯相比,复合材料中高密度的氢氧化铜使得复合材料容易从废水体系中分离回收,再次利用.这些特征使得氢氧化铜/石墨烯复合材料能被有效用于废水处理领域.     

聚苯胺/氧化石墨烯导电复合材料的制备

通过原位聚合非二次掺杂制备了高导电性聚苯胺/氧化石墨烯复合材料。采用盐酸为掺杂酸,研究了聚苯胺/氧化石墨烯的微观形貌;探讨了盐酸浓度及氧化石墨烯(GO)用量对反应过程和复合材料导电性的影响。结果表明:聚苯胺(PANI)以球状物的形式均匀地包覆在GO表面;盐酸浓度超过0.5mol·L-1,反应诱导期明显缩短,复合材料的导电性显著提高。在聚合体系中加入GO可延长聚合反应诱导期,但随着GO用量的增加反应诱导期缩短。当盐酸浓度为0.5mol·L-1,GO与苯胺单体质量比超过2%时,制备的PANI/GO复合材料中GO形成导电通路,电导率较纯PANI提高一个数量级,达到1.4S·cm-1。