关键词： 吸附   氧化石墨烯(GO)   盐酸四环素(TC)   吸附动力学   等温吸附模型  

摘要： 本文通过借鉴CDIO工程教育理念,从四个方面对实验进行了改革,使简单的验证性实验转变为综合性实验。首先,构思(Conceive)具有专业特色的实验体系。以氧化石墨烯对盐酸四环素的吸附代替活性炭在醋酸中的吸附,增强实验内容的专业性及社会意义;其次,设计(Design)综合实验方案。提高实验的可操作性和实验结果的稳定性;再次,实现(Implement)学生自主可控的实验过程。提高学生的实验主动性和科学思维的养成;最后,实施(Operate)科学合理的实验过程。在注重实验操作的同时,引导学生运用相关理论知识解决实验问题,使理论与实验有机结合,从而提高实验课的教学效果。

关键词： 热界面材料   聚合物   石墨烯   高导热   设计方法  

摘要： 电子设备和器件的过热问题已严重影响其稳定性、可靠性和使用寿命,热界面材料对于降低电子设备和器件的工作温度至关重要.聚合物与石墨烯复合制备的高导热性能热界面材料广泛应用于消费电子产品、信息技术、医疗设备等方面.在阐述聚合物热界面材料导热机理的基础上,总结了石墨烯的本征特性对聚合物/石墨烯热界面材料导热性能的影响,重点介绍了提高聚合物/石墨烯热界面材料导热性能的方法,最后展望了该材料的发展方向.

关键词： 氧化石墨烯   水泥基材料   力学性能   微观结构   分子动力学模拟  

摘要： 通过力学性能试验及扫描电镜(SEM)、 X射线衍射(XRD)等测试手段研究氧化石墨烯(GO)对水泥基材料力学性能及微观结构的影响。结果表明:相对于空白试样,掺量为0.02%的GO能够明显提高水泥净浆试块早期的抗压、抗折强度;同时,GO的掺入改变了氢氧化钙(CH)晶体的聚集状态,细化了CH晶体尺寸,使水泥石结构更加致密。为了从原子/分子层面探究GO对水泥水化反应的影响机理,采用分子动力学模拟软件Materials Studio(MS)模拟水泥水化产物CH在GO表面的移动和聚集状态,以及掺入GO前后CH力学性能的变化。模拟结果显示:随着水化反应的进行,钙离子与氢氧根离子向着亲水含氧基团位点处移动,逐渐聚集在GO分子周围,加速CH晶体的形成;掺入GO后,CH微观结构模型的杨氏模量相比未掺入GO的模型提高了26.9%,说明GO能够有效提升CH水化产物的力学性能。模拟结果与力学和微观性能试验结果具有较高的吻合度。

关键词： 石墨烯-ZnSn(OH)_(6)复合材料   染料,俘获剂,活性物种  

摘要： 采用改进Hummers法制备氧化石墨烯(GO)和共沉淀法制备的ZnSn(OH)_(6)及其一系列不同配比的GO/ZnSn(OH)_(6)纳米复合材料(0.2%、0.5%、1%、2%、5%,质量分数)。研究了GO/ZnSn(OH)_(6)纳米复合材料对亚甲基蓝、甲基橙、刚果红、罗丹明等不同染料溶液的降解效果及其自由基作用机理。结果表明,复合光催化剂石墨烯-ZnSn(OH)_(6)与单一的光催化剂相比具有更优异的光催化性能,对于降解不同染料表现略有不同,降解亚甲基蓝时5%复合性能最优,实验中的其他三种染料则是2%复合较好。活性物种俘获实验说明,降解亚甲基蓝中电子是主要的活性物种,而在降解亚甲基蓝中超氧自由基可能是主要的活性物种;在降解偶氮染料刚果红和甲基橙中,空穴和超氧自由基可能起主要作用。

关键词： 二氧化铈   氧化石墨烯   热分解   复合材料   光催化  

摘要： 通过一步水热法制备了CeCO_(3)OH-rGO(还原氧化石墨烯),并在氩气(Ar)气氛下焙烧制备得到CeO_(2)-rGO复合材料。采用X射线衍射、扫描电子显微镜、X射线光电子能谱以及紫外可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)等研究了复合材料的物相组成、微观形貌、空位缺陷和光电化学特性等。对比研究了不同GO(氧化石墨烯)负载量和NH_(4)HCO_(3)添加量下所制备材料的光催化性能,发现GO负载量为10 mg、NH_(4)HCO_(3)添加量为15 mmol的样品(CeO_(2)-10rGO-15)具有最窄的禁带宽度(3.17 eV),对亚甲蓝(MB)的光催化降解率达80.66%。适宜的rGO负载量有利于促进CeO_(2)空位缺陷的形成,也有利于光生载流子的分离,进而促进光催化性能。

关键词： 护栏   热浸镀锌   石墨烯纳米复合防腐涂料   抗腐蚀  

摘要： 针对常用镀锌公路护栏抗腐蚀性能一般、易变色且其镀锌工艺易影响防腐效果等问题,提出将石墨烯纳米复合防腐涂料用于公路护栏防腐。通过对传统镀锌、镀锌喷塑防腐涂层和石墨烯纳米复合防腐涂层做对比试验,并分别进行抗腐蚀、耐紫外线和机械性能试验。结果表明石墨烯纳米复合防腐试件抗腐蚀性能和机械性能均明显优于镀锌试件和镀锌喷塑试件,三者抗紫外老化性能几乎一致。由此得出石墨烯纳米复合防腐涂料满足工程使用要求并优于镀锌及镀锌喷塑防腐。

关键词： 过渡金属硫化物   纳米石墨烯片   量子限域效应   石墨烯薄膜   石墨烯量子点   非线性光学   太阳能电池   层状材料  

摘要： 以石墨烯、过渡金属硫化物等为代表的二维层状材料,因其独特的结构和优异性能,受到广泛关注,推动了材料领域的深入发展.对层状材料的尺寸和维度进行工程设计是赋予其新特性,并拓展其应用领域的关键.以石墨烯量子点为例,其独特的量子限域效应和边缘效应等,使其具有与大尺寸石墨烯薄膜截然不同的光学与电学性能,在非线性光学、太阳能电池和电催化等领域中具有广泛的应用前景.

关键词： 二维材料   单晶   绝缘衬底   石墨烯   化学气相沉积  

摘要： 二维材料因其原子级的厚度而展现出优异的电学、光学、磁学和热学性质,在电子、光电和能源等领域具有广阔的应用前景.随着传统硅基器件逼近物理极限,摩尔定律的延续面临着巨大挑战,二维材料被寄望于超越硅基材料以实现新一代电子器件的构建.可控制备大尺寸单晶二维薄膜是实现其高性能和大规模应用的关键.过去十几年来,研究人员在二维单晶的材料生长方面付出了大量努力,典型的二维导体石墨烯、半导体过渡金属硫族化合物和绝缘体六方氮化硼的生长尺寸已经由微米级扩展到晶圆级.然而,二维材料薄膜通常需要覆盖在绝缘衬底上才能充分发挥性能,因此在绝缘衬底直接生长二维单晶材料是实现高性能电子和光电子器件的终极目标.本文从绝缘衬底上不同种类二维单晶材料的生长行为展开探讨,回顾了近十年来过渡金属硫族化合物、石墨烯和氮化硼在绝缘衬底上的生长策略以及机理,对绝缘衬底上制备高质量二维单晶材料面临的挑战和未来发展进行了总结和展望.

关键词： 导电粒子   电磁特性   吸波性能   纳米纤维复合膜   静电纺丝   石墨烯  

摘要： 选用氧化锌、石墨烯和铜粉等导电粒子作为电磁介质,采用“静电纺丝+喷雾法”制备导电粒子掺杂聚乳酸纳米纤维复合膜,对复合膜的结构和电磁特性进行表征,并研究导电粒子种类及其含量、膜材厚度对复合膜电磁参数的影响,进而预测膜的吸波性能。结果表明,导电粒子掺杂复合膜的电磁参数特征与导电粒子含量有关,导电粒子质量分数增加,膜材的介电常数实部和虚部明显表现出增大的趋势,石墨烯掺杂复合膜具有较大的介电参数,介电损耗远大于磁损耗,石墨烯质量分数为25%的复合膜在膜材厚度为10.0 mm时的反射损耗为-27.51 dB。掺杂膜材厚度增加,同质量分数下反射损耗的峰值逐渐从高频向低频移动,复合膜倾向于选择吸收波长更长、频率更低的电磁波;导电粒子含量增加,最小反射损耗值逐渐减小,较多的导电粒子能够形成较完整的导电网络,极化能力和介电损耗增强,电磁损耗增加。反射损耗值和吸收带宽与导电粒子含量和膜材厚度有关,可通过调节导电粒子含量和膜材的厚度来调控膜材料的电磁吸收性能。

关键词： 石墨烯   还原氧化石墨烯   聚丙烯腈   气体传感器  

摘要： 石墨烯材料被广泛用于应变传感器的制备中,但是如何使其具备更高的灵敏度一直是研究人员的一个困扰。基于石墨烯优异的导电性和拉伸性,结合质量轻且多孔的聚丙烯腈(PAN)纳米纤维膜制备一种高灵敏度柔性应变传感器。通过设置定量的PAN与三个梯度质量的石墨烯形成对照实验,探究石墨烯含量对复合材料的性能影响。结果表明,石墨烯质量分数增加,会促使PAN/rGO复合材料的孔隙结构变大且均匀,石墨烯含量越高,复合材料电阻变化率越大,电导率越大,在吹气实验中,2 s内就可以完成一次气体压力检测,是制备高灵敏度形变传感器的理想材料。