关键词： 石墨烯   改性   电子束辐照   辐伏同位素电池   输出性能  

摘要： 石墨烯辐伏同位素电池是石墨烯在半导体和微电子领域中的一种应用,其中对石墨烯进行修饰改性是改善石墨烯在这些领域中应用的一项重要研究内容。本研究对比硝酸掺杂和电子束辐照两种不同石墨烯改性方法对石墨烯辐伏同位素电池输出性能的影响。同时,结合光镜、X射线光电子能谱仪(XPS)和拉曼光谱等分析测试手段,研究了两种不同方法对石墨烯材料改性的作用机理。结果表明,硝酸掺杂是一种表面电荷转移的过程,并不能使石墨烯中sp^(2)杂化碳原子转变为sp^(3)杂化,但能提高石墨烯辐伏同位素电池的短路电流;而电子束辐照石墨烯会在石墨烯中引入缺陷,使石墨烯中sp^(2)杂化碳原子转变为sp^(3)杂化,从而打开石墨烯的带隙,改善石墨烯辐伏同位素电池的开路电压和填充因子。以上结果可为石墨烯辐伏同位素电池的设计和制备提供实验理论依据,并为进一步提高石墨烯辐伏同位素电池的性能提供参考。

关键词： 氧化石墨烯   植酸掺杂型三聚苯胺   水性复合涂层   防腐性能  

摘要： 研究植酸掺杂型聚苯胺∕氧化石墨烯水性复合涂层的耐蚀性能。利用植酸掺杂型三聚苯胺(PA-AT)对氧化石墨烯(GO)进行非共价功能化改性,制得植酸掺杂型三聚苯胺∕氧化石墨烯(GO∕PA-AT),并将其作为填料添加至水性聚氨酯(WPU)中,进而制备功能化氧化石墨烯水性复合涂层(GO∕PA-AT∕WPU)。通过傅里叶变换红外光谱、扫描电镜对比分析该涂层的结构和微观形貌,并进行耐蚀性盐雾试验、耐蚀性极化曲线测试和附着力测试。当复合物中GO与PA-AT的质量比为1∶3,且GO∕PA-AT的添加量为0.8 g时,GO∕PA-AT复合涂层的耐腐蚀效率为99.90%。涂层的附着力为3.57 MPa,经过168 h盐雾试验后附着力的损失率仅为38%,涂层的硬度为4 H。纯WPU涂层的接触角为77.3°±1°,而加入GO∕PA-AT后涂层的接触角加大到105.4°±0.8°。植酸掺杂型三聚苯胺∕氧化石墨烯水性涂层具有良好的耐蚀性能,优于纯聚苯胺涂层和氧化石墨烯涂层。

关键词： 静电纺丝   聚己内酯   还原氧化石墨烯   PC12细胞   生物相容性  

摘要： 目的探索5种不同含量的聚己内酯/还原氧化石墨烯(Polycaprolactone/reduced graphene oxide,PCL/RGO)神经导管基底膜材料与PC12细胞的体外生物相容性。方法应用静电纺丝技术制备5种不同RGO含量的PCL/RGO神经导管基底膜样材料,并与PC12细胞共培养。使用CCK-8法测定PC12细胞的增殖情况,扫描电镜观察细胞的黏附与生长情况,活死细胞染色观察细胞活性。结果5组材料所对应的细胞增殖率有差异,但毒性分级均为0级(无细胞毒性),其中0.75%RGO/PCL组的细胞增殖情况最佳。5组材料培养7 d后,电镜观察显示细胞黏附生长明显较1 d、3 d增多,并铺满了材料表面。活死细胞染色结果显示,各组细胞存活率均在90%以上。结论5种不同RGO含量的PCL/RGO复合材料均具有良好的生物相容性,尤以0.75%RGO/PCL在促进细胞增殖、黏附方面有比较大的优势。

关键词： 石墨烯   第一性原理   吸附特性   掺杂   电荷转移  

摘要： 利用第一性原理方法研究了一氧化碳分子在本征和硼、氮、铝、磷掺杂的有限尺寸石墨烯上的吸附机理.结果表明,石墨烯作为一氧化碳传感器时的性能依赖于掺杂元素.本征、硼和氮掺杂石墨烯吸附一氧化碳时的吸附能较低,为物理吸附.铝、磷掺杂石墨烯的吸附能显著提高,比本征、硼和氮掺杂时高出约一个数量级,且铝和磷原子从石墨烯中突出,使其发生局部弯曲.铝掺杂石墨烯增强了石墨烯与一氧化碳分子之间的相互作用,可以提高石墨烯的气敏性和吸附能力,是一氧化碳传感器的最佳候选材料之一.

关键词： 混凝土   氧化石墨烯   高温冷却   物理力学性能   微观结构  

摘要： 为探究氧化石墨烯改性混凝土的高温性能和不同冷却方式对混凝土性能的影响,对基准组和掺入0.05%氧化石墨烯的试验组进行FIB-SEM微观观察,并研究不同高温节点经自然冷却、浸水冷却和洒水冷却3种方式对混凝土质量损失率、试件的力学特征以及单轴压缩应力-应变本构方程的影响规律。结果表明,随着热处理温度的升高,基准组和石墨烯组的峰值应力和弹性模量均在逐步下降,质量损失率和峰值应变均在逐步上升,但氧化石墨烯通过细化孔径和调整水泥水化产物的微观结构来提升混凝土力学性能和耐高温性能,展现出更好的力学性能。不同冷却方式对力学性能的影响不同,与降温速率呈正相关关系,即浸水冷却>洒水冷却>自然冷却,单轴压缩应力-应变关系可通过分段式方程进行描述。

关键词： 氧化亚硅负极   磺化石墨烯   包覆  

摘要： 采用离心喷雾干燥法在氧化亚硅(SiO_(x))表面包覆磺化石墨烯(SGPE),将包覆后的氧化亚硅负极材料(SGPE-SiO_(x))制作成软包锂离子电池。结果表明,采用包覆了磺化石墨烯的氧化亚硅负极材料制备的软包电池,循环寿命显著提升,循环过程中的阻抗增长率也得到显著抑制,电池的热安全性能也得到显著改善。对循环100次后的负极片进行截面形貌分析可知,磺化石墨烯包覆层可以抑制循环过程中氧化亚硅负极材料表面SEI膜的厚度增长,从未包覆负极的800 nm降低至包覆负极的200 nm。

关键词： 杂原子掺杂石墨烯   能源存储   力学强度   电导率  

摘要： 目的综述杂原子掺杂石墨烯的研究进展,对杂原子掺杂石墨烯的未来研究方向进行展望,旨在为杂原子掺杂石墨烯的制备及应用提供参考。方法总结和分析了杂原子掺杂石墨烯的制备方法和潜在应用领域,对比了各种杂原子掺杂对石墨烯电子性质的影响,突出不同元素掺杂的独特性和效果。结果杂原子掺杂不仅提高了石墨烯的电导率和力学强度,还增加了它在特定应用中的稳定性和效率。结论杂原子掺杂石墨烯的发展前景广阔,有望在能源存储、生物医药、环境保护、传感器及印刷包装等领域实现重要突破。

关键词： 氧化石墨烯膜   溶液pH值   氢键相互作用力   π-π相互作用力   拉伸性能  

摘要： 相比石墨烯,氧化石墨烯(GO)在稳定性、可溶性、功能化修饰和作为载体的应用等方面颇有优势,使得其在催化、分离过滤、传感、储能等领域中更具实际可行性和应用价值。在GO的宏观组装过程中,溶液酸碱性强烈地影响GO自组装过程,但其中的影响规律尚不明晰。因此,通过调控高浓GO溶液的pH值制备GO厚膜,研究了GO与分散介质之间的相互作用力变化对GO组装及宏观组装材料性能的影响。研究结果显示,厚GO膜的各项性能随着溶液pH值的变化而有显著差异。当GO溶液的pH值为弱碱性(pH值为9)时成膜,GO膜的拉伸强度达到229.29 MPa,是pH值为4时GO膜强度的7倍以上,同时,当GO溶液的pH值为9时成膜,GO膜的电导率为27800 S/m,是pH值为4的1.7倍以上。一系列分析结果表明,当溶液pH值为弱碱性时,GO表面的部分羟基和羧基被还原,使得片层上同时存在氧化区域和sp^(2)碳区域,氢键作用力和静电排斥作用力诱导片层的面面排列,而π-π作用力驱动片层的紧密堆积,当sp^(2)碳区域的比例接近氧化区域时,其组装驱动力从氢键相互作用力主导转变为由氢键和π-π相互作用共同诱导。最终发现,当两种作用力的比例相差较大时,会导致片层堆积间距较大(氢键作用力更大)或堆积排列有序性降低(π-π相互作用更大)。因此,在以GO为主要成分制备宏观材料时,溶液的酸碱环境将极大影响组装结构的有序性和应用性能,本研究对石墨烯基宏观材料的结构设计和性能提升具有一定的启发意义,石墨烯薄膜具有优异的导热性和导电性、柔韧性和坚固性,可以作为电子产品的候选者。

关键词： 纳米金刚石   石墨烯   金刚石复合材料   薄膜电极  

摘要： 文章基于纳米金刚石薄膜电极的电化学领域研究,综述了本课题组的相关工作。内容关注于纳米金刚石薄膜中导电晶粒和晶界对电化学贡献规律,新型纳米金刚石/石墨烯复合薄膜电极的电化学性能研究及在能源催化领域的应用研究等。

关键词： 低黏度   无溶剂涂料   环氧   石墨烯   玻璃鳞片   防腐  

摘要： 针对现有环氧石墨烯玻璃鳞片涂料环境污染大、防腐性能周期短、漆膜柔韧性差、不能采用传统喷涂施工工艺等问题,以长碳链羰基化合物功能增韧树脂与低相对分子质量的液体双酚A环氧树脂作为成膜物,无溶剂改性脂环胺和腰果壳油酚醛胺作为固化剂,引入纳米级片状石墨烯,复配玻璃鳞片,共同构建三维立体屏蔽层,制备了低黏度无溶剂型环氧石墨烯玻璃鳞片重防腐涂料。探讨了树脂复配比例、固化剂复配比例、玻璃鳞片和石墨烯加量对涂层防腐性能的影响。结果表明:当m(E51环氧树脂)∶m(312树脂)=2∶1、m(CK-5106脂环胺)∶m(D0590腰果壳油酚醛胺)=10∶1、玻璃鳞片质量分数为20%、石墨烯质量分数为0.4%时,涂料常温下黏度低至90 KU,可直接采用传统的高压无气喷涂施工工艺,制备的涂层防腐性能优异、柔韧性佳,固含含量接近100%,较传统涂层厚度降低60%,可满足石油炼化、海洋等领域防腐蚀标准及需求。