关键词： 木质素磺酸钠   相对分子质量   石墨烯量子点   Fe3+   Stern-Volmer方程  

摘要： 相对分子质量是影响聚合物性能的重要因素,以不同相对分子质量木质素磺酸钠和柠檬酸为原料制备了4种木质素磺酸钠-石墨烯量子点(SL/GQDs)。将相对分子质量不定、5000、10000、50000时,制备的SL/GQDs溶液分别标记为SL/GQDs1~SL/GQDs4。利用紫外可见光谱、红外光谱、透射电镜和荧光光谱对4种复合量子点进行了光学性能、结构与形貌的比较分析。研究结果表明:制备的SL/GQDs表面富含羰基、羟基等亲水基团,SL/GQDs1~SL/GQDs4的平均粒径分别为1.34、1.78、2.13和2.26 nm。相对分子质量50000的复合量子点SL/GQDs4总体性能最优,光致发光效应最强,对其进行金属离子检测,发现SL/GQDs4对不同金属离子均具有良好的选择性和灵敏性,在不同金属离子的共存体系中仍可检测Fe^(3+),可以作为检测Fe^(3+)的荧光探针。SL/GQDs4由于Fe^(3+)的加入,产生了荧光猝灭效应,当Fe^(3+)浓度在10~400μmol/L范围内,Fe^(3+)浓度与荧光强度(F/F0)存在良好负相关关系,通过数据拟合得Stern-Volmer线性回归方程F/F0=0.89366-0.00119C(Fe^(3+)),R2为0.98。

关键词： 氧化石墨烯   花青素   石墨烯   氧化还原  

摘要： 石墨烯是一种具有单原子层结构的二维纳米材料,它具有优异的电学、光学、热学和机械特性,同时还具有比较大的比表面积。自2004年被研究发现至今,石墨烯在未来技术改革方面的重大作用一直是研究者所探究的课题。石墨烯被称为是未来能够代替硅的一种21世纪的新型电子材料。本论文首先介绍了石墨烯及黑枸杞的各种性质,潜在应用价值,并对还原氧化石墨烯的各类方法和研究进展进行了综述。实验中采用高原植物黑枸杞,提取绿色植物色素花青素作为还原剂,通过超声加热分散,离心清洗,干燥处理,得到还原了的石墨烯。

关键词： 锂离子电池   LiFePO4材料   正极材料  

摘要： 锂离子电池是现代便携式电子设备和电动汽车的重要能源存储系统,其性能可直接影响应用效率和可靠性。Li Fe PO4材料在安全性、资源丰富度及循环寿命方面的优势显著,并且石墨烯的电导率和结构调控性能优异。本研究通过多元化的制备技术,系统地研究石墨烯包覆程度、添加含量及其在复合材料中形态对Li Fe PO4电化学性能的影响,研究复合材料的多种制备方式,调整石墨烯包覆能,提升Li Fe PO4的电导率和锂离子扩散效率。此外,研究还发现石墨烯的三维导电网络结构对提升材料的倍率性能和循环稳定性起到关键作用。

关键词： 石墨烯   掺杂   吸附   脱氮   模拟   表面  

摘要： 采用密度泛函方法,研究了Ti、Zr和N掺杂及本征石墨烯对柴油中典型碱性氮化物吡啶的吸附行为,讨论了相应的吸附能、吸附构型、马利肯电荷转移、差分电荷密度和态密度。结果表明,金属Ti、Zr掺杂能显著增强吡啶在石墨烯表面的吸附能,非金属N掺杂可略微增加吡啶和石墨烯表面间的吸附能。吡啶在不同原子修饰的石墨烯表面的吸附能大小顺序为Ti掺杂石墨烯>Zr掺杂石墨烯>N掺杂石墨烯>本征石墨烯,吡啶可与Ti、Zr掺杂石墨烯发生N−Ti、N−Zr和π−π作用,与N掺杂石墨烯、本征石墨烯发生N−N、C−N和π−π作用。进一步分析发现,吡啶和金属Ti、Zr掺杂石墨烯表面存在明显的电子转移和化学键的形成,而和非金属N掺杂石墨烯及本征石墨烯间并无化学键形成。吡啶与Ti、Zr掺杂石墨烯发生化学吸附,与N掺杂石墨烯、本征石墨烯发生物理吸附。吡啶更稳定的吸附在Ti、Zr掺杂石墨烯表面。

关键词： 石墨烯   纳米纤维素   柔性电极   超级电容器  

摘要： 本研究选用球形碳(GS)作为插层剂,还原氧化石墨烯(rGO)作为导电基质,纤维素纳米纤丝(CNF)作为绿色柔性基底,制备了具有三明治结构的石墨烯/纳米纤维素复合导电纸(rGO/GS/CNF),并探讨了GS和CNF的加入对rGO/GS/CNF的影响。结果表明,与纯石墨烯导电纸相比,CNF和GS的存在改变了复合纸的微观结构,使rGO/GS/CNF具有更好的力学强度(53.7 MPa);GS的嵌入增加了rGO的片层距离,有效改善了rGO/GS/CNF的倍率性能和电容性能。在0.5 mA/cm^(2)的电流密度下,rGO/GS/CNF电极的面积比电容为227.8 mF/cm^(2),经过1000次充放电循环测试后,电容保留率为82.1%,且具有较大的能量密度(62.0μWh/cm2)和功率密度(2080μW/cm2),在柔性超级电容器领域具有良好的应用潜力。

关键词： 超高分子量聚乙烯纤维   蠕变行为   共混改性   支化改性   分子链滑移   石墨烯  

摘要： 超高分子量聚乙烯(PE-UHMW)纤维因其优异的性能广泛应用于多个领域,但其在长时间负载下易蠕变的问题限制了其更广泛的应用。关于PE-UHMW纤维的研究多关注于纤维本身的蠕变性能优化,对蠕变过程和蠕变行为讨论较少。通过石墨烯共混改性和支化改性两种方法制备得到了不同性能的耐蠕变纤维样品,通过力学性能表征、40%断裂载荷下3 h的蠕变测试和差示扫描量热(DSC)测试,探讨了不同纤维的蠕变行为和对应的蠕变机理。实验对比了常规纤维、掺杂不同含量石墨烯的PE-UHMW纤维以及不同支化度的PE-UHMW纤维和商业耐蠕变纤维Dyneema DM20纤维,研究发现,共混改性和支化改性均能提高PE-UHMW纤维的耐蠕变性能,但表现出不同的蠕变行为和机理。石墨烯的添加能够有效降低PE-UHMW纤维的初始蠕变量,尤其是在石墨烯质量分数为8%时,纤维的蠕变变形减少了37.6%,当石墨烯质量分数大于8%后,初始蠕变量反而增加;支化改性对纤维蠕变性能的影响主要体现在恒定载荷下的抗形变能力。包含支链的纤维初始蠕变量要大于未改性纤维,但其在第二阶段的蠕变速率显著降低,显示出更好的耐蠕变性能。通过对蠕变曲线进行时间外推验证了改性纤维在长期载荷下的稳定性。石墨烯共混改性使纤维的DSC吸热峰值升高至146℃以上,支化改性纤维则展现3个独立吸热峰,表明支链引入新的微观结构。最后讨论分析了不同改性方法对PE-UHMW纤维蠕变行为的影响机制。

关键词： 激光诱导石墨烯   银纳米颗粒   分散性   导电性   电磁屏蔽  

摘要： 随着高频通信技术的快速发展,由电磁波造成的电磁干扰问题日益严重,亟需开发针对5G频段的电磁屏蔽材料。以两次激光诱导法直接在固体材料上快速制备了银纳米颗粒/多孔石墨烯柔性复合薄膜:首次激光制备的亲水性激光诱导石墨烯(LIG)能够高效吸附AgNO_(3)溶液,二次激光照射实现了银纳米粒子在多孔石墨烯上的原位生成和均匀负载。进一步研究了不同AgNO_(3)浓度对所制得Ag/LIG材料的微观形貌、结构性质和导电特性的影响。结果表明:当AgNO_(3)浓度为0.5 mol/L时,复合薄膜中银纳米颗粒保持小尺寸的同时分散性最好,其展现出2788 S/m的高电导率;同时,材料屏蔽效能从LIG的18~26 dB增加到复合材料的36~40 dB。在26 GHz频段处,Ag/LIG的屏蔽效能达到38 dB,经200次弯曲循环后效能保有率在90%以上。

关键词： 石墨烯   复合材料   NMR  

摘要： 纳米材料具有优异的物理性能特征,其中,纳米级石墨烯就是一种具有良好介电吸收性能的材料,且导电性能优异。将纳米材料作为分散相添加入基体材料中形成复合材料,能有效改善基体材料的性能。文章分别将质量分数为1.0%、3.0%、5.0%的纳米石墨烯分散到中温固化环氧树脂中制备形成涂层。使用NMR测试仪对复合材料进行探测研究,得到了该复合材料的NMR响应曲线,并对涂层表面电阻进行测试。结果表明:分散入石墨烯的环氧树脂涂层有效改善了原树脂材料的导电性,NMR响应曲线能有效反映出添加物的浓度信息,且可进一步使用NMR技术分析复核材料的核磁响应特性。

关键词： 石墨烯   水泥   材料性能   应用  

摘要： 本研究旨在探究石墨烯掺配对水泥材料性能的影响及其潜在应用,通过对比传统水泥材料结构与纳米材料增强后的水泥材料结构,深入分析石墨烯掺配对水泥材料性能的改善作用。研究采用实验方法,首先通过石墨烯的制备与优化分散技术,确保石墨烯在水泥基体中的均匀分布,进而详细考察了石墨烯水泥材料的流动性、水化性能和耐久性表现。结果表明,石墨烯的加入显著提升水泥材料的流动性,优化水化过程,从而增强材料的耐久性。结论是,石墨烯作为一种高效的纳米增强剂,能够显著提升水泥材料的各项性能,其在水泥材料中的应用开辟了传统水泥性能提升的新途径,为水泥材料的未来发展提供了新的思路和技术支撑。此项研究不仅拓展了石墨烯的应用领域,也为构建更加坚固耐用的建筑材料提供了科学依据。

关键词： 石墨烯   Pt掺杂   氰化氢   第一性原理   吸附  

摘要： 采用基于密度泛函理论的第一性原理方法研究了本征石墨烯、Pt掺杂石墨烯在不同吸附位点和方向上对氰化氢(HCN)的吸附作用。计算、分析了本征石墨烯和Pt掺杂石墨烯的几何结构,以及吸附单个HCN分子后的吸附能、吸附高度和态密度的变化。研究发现,本征石墨烯吸附时,C—C键长由1.42变为1.416~1.430;垂直吸附相较于平行吸附,吸附能提高。Pt掺杂后,石墨烯的几何结构改变明显,C—Pt键长由1.42增加至1.838~1.839,对HCN的吸附性能显著提高,吸附能增大,吸附距离减小,最佳吸附位点为H位。Pt掺杂石墨烯与本征石墨烯相比,掺杂后的石墨烯与HCN分子之间的电子态密度杂化效果增强,表明Pt掺杂石墨烯提高了对HCN分子的吸附作用。