关键词： 碳原子   弱相互作用   石墨烯   正六边形   纳米薄片   结构单元   金刚石   层状结构  

摘要： 化学元素构成了我们所生存的物质世界。许多元素与我们的生活息息相关,碳就是其中的典型代表。对纯碳物质而言,有历史记载以来,人类到18世纪才证明金刚石和石墨是碳的同素异形体。从化学键结构的角度来看,金刚石的碳均是由单键连接起来的,其最基本的结构单元可以看成是中心的1个碳原子与四面体顶点的4个碳原子通过单键相连接;而石墨可以看成是由石墨烯(早期称为“碳纳米薄片”)通过层间的弱相互作用有序堆叠形成的层状结构,其中,石墨烯的特征是每个碳原子与另外3个碳原子相连接,构成的六元碳环(正六边形)在同一平面不断重复而成。

关键词： 石墨烯   等离子熔覆   Fe基非晶合金涂层  

摘要： 为研究石墨烯添加对非晶复合涂层的组织与性能影响,采用等离子熔覆技术在Q235钢表面熔覆石墨烯、Fe、Cr、Nb、Mo、Si、B元素制备复合涂层,运用XRD、金相显微镜、SEM、热力学分析等手段分析涂层的物相结构组成、微观形貌、热稳定性和硬度。结果表明:复合涂层与基体冶金结合良好;复合涂层主要由NbC和少量Fe-Cr、Cr_(7)C_(3)及α-Fe的混合物组成;石墨烯的添加使得涂层晶粒细化,促进了非晶相和碳化物的形成,使得热稳定性和硬度大大提高;1%石墨烯含量的复合涂层组织最为细小致密,过冷液相区最大,热稳定性最好,涂层显微硬度达到6.28 GPa,在熔覆层中添加石墨烯提高了涂层的综合性能。

关键词： 微通道散热器   计算流体力学   分子动力学   石墨烯涂层   滑移速度   界面热阻  

摘要： 为提高微通道散热器的传热性能,笔者采用在流道内壁涂覆石墨烯的方法对微通道的传热效率进行了优化。通过将分子动力学(Molecular Dynamics, MD)模拟与计算流体力学(Computational Fluid Dynamics, CFD)相结合,研究了入口流速、通道长度对石墨烯微通道和普通微通道的固液界面总传热率的影响。结果表明:石墨烯的引入使流体分子相对壁面产生了滑移,增大了流动的平均速度,降低了流体分子间的速度差异性;使用石墨烯涂层和增大入口流速均可大幅提高界面传热能力;相比于普通微通道,石墨烯微通道的传热率最高提升了49%,最高平均热流密度可达730 W/cm^(2);界面总传热率随通道长度的增大而提高,最终达到其最大值并趋于稳定。研究结果对于高性能微通道散热器的设计有一定的参考价值。

关键词： 氟等离子体刻蚀   石墨烯基碳膜   表层结构重组   表面悬键钝化   摩擦磨损性能  

摘要： 针对石墨烯低摩擦特性在宏观应用中存在的机械强度低、磨损寿命短等问题,提出采用氟等离子体刻蚀加工调控石墨烯纳晶碳膜以提升其摩擦学性能。通过表征刻蚀加工对碳膜形貌和结构的影响,提出氟等离子体刻蚀加工机理包括原子去除和离子注入两方面。一方面刻蚀加工可通过物理轰击或发生化学反应去除碳膜表面原子,有效降低碳膜表面粗糙度。另一方面刻蚀加工可通过亚表面注入使碳膜表层结构重组,sp3键含量增加,氟原子含量增加。通过测试刻蚀加工对碳膜性能的影响,发现刻蚀后碳膜表层引入的氟原子使其表面悬键钝化、表面能降低,表层sp3键含量的增加使碳膜的硬度提高。最终相比石墨烯纳晶碳膜,刻蚀重构碳膜展现出优异的摩擦学性能:当法向载荷为2 N时,摩擦因数从0.22降低至0.08,磨损寿命从120圈增加至大于15000圈。并分析得到摩擦学性能提升原因在于表面粗糙度的显著降低、表面悬键钝化和机械性能的提升。

关键词： 三维石墨烯   碳纳米管复合材料   制备   超电容性能   协同效应  

摘要： 该研究旨在探讨三维石墨烯/碳纳米管复合材料的生产方法和其超电容特性。用平衡沉积法制备Ni-Mg-Al三元金属氧化物(TMO),并用一步化学气相沉积法(CVD),以CH4为碳源,Ar为保护气体,通过Ni的原位还原过程,成功制备出碳纳米管(CNTs),并且在Mg与Al的金属氧化物中形成石墨烯(GR)。最后采取水热处理方式,有效剔除TMO,成功生产出三维石墨烯(3DGR)/CNTs的混合物。同时通过调节Ni、Mg和Al 3种金属离子的摩尔比、生长温度和生长时间,并借助3DGR/CNTs复合材料的结构和电容特性,来对CNTs和GR 2种成分的生长动力学差异进行适当的管理和改善。经过研究,发现CNTs复合材料的电子传输路径得到CNTs与GR的共同作用,这对于显著提高其导电特性,进一步增强其电容性能具有积极影响。

关键词： hydrogen storage properties   MgH_(2)   graphene-loaded Ni−V bimetal oxides   catalytic mechanism  

摘要： To modify the thermodynamics and kinetic performance of magnesium hydride(MgH_(2))for solid-state hydrogen storage,Ni_(3)V_(2)O_(8)-rGO(rGO represents reduced graphene oxide)and Ni_(3)V_(2)O_(8)nanocomposites were prepared by hydrothermal and subsequent heat *** beginning hydrogen desorption temperature of 7 wt.%Ni_(3)V_(2)O_(8)-rGO modified MgH_(2)was reduced to 208℃,while the additive-free MgH_(2)and 7 wt.%Ni_(3)V_(2)O_(8)doped MgH_(2)appeared to discharge hydrogen at 340 and 226℃,respectively.A charging capacity of about 4.7 wt.%H_(2)for MgH_(2)+7 wt.%Ni_(3)V_(2)O_(8)-rGO was achieved at 125℃ in 10 min,while the dehydrogenated MgH_(2)took 60 min to absorb only 4.6 wt.%H_(2)at 215℃.The microstructure analysis confirmed that the in-situ generated Mg_(2)Ni/Mg_(2)N_(i)H_(4) and metallic V contributed significantly to the enhanced performance of MgH_(2).In addition,the presence of rGO in the MgH_(2)+7 wt.%Ni_(3)V_(2)O_(8)-rGO composite reduced particle aggregation tendency of Mg/MgH_(2),leading to improving the cyclic stability of MgH_(2)during 20 cycles.

关键词： 石墨烯   石墨   类石墨烯石墨   锂离子电池  

摘要： 本文介绍了类石墨烯石墨在锂离子电池中的进展与应用,从背景、制备方法和原理探究等方面详细阐述了类石墨烯石墨的由来和优势,展现了其高容量和高倍率的特点;同时总结了类石墨烯石墨与石墨烯和石墨材料的关系和优劣势,展望了其作为下一代高能量密度和快速充电锂离子电池负极材料的可能性。

关键词： 二硒化钼   还原氧化石墨烯   超级电容器   电化学性能  

摘要： 开发高性能超级电容器电极材料在促进可再生能源的有效利用上起着重要作用,本工作采用简单一步水热法合成超级电容器用MoSe_(2)-还原氧化石墨烯(rGO)复合电极材料(MoSe_(2)-rGO)。研究表明,氧化石墨烯(GO)添加量影响着复合材料的电化学性能,随着GO添加量增加,复合材料比电容呈现先增大后减小的趋势,GO添加量为30 mg的复合材料MoSe_(2)-rGO-30在1 A·g^(-1)条件下具有最佳比电容(558.2 F·g^(-1)),在功率密度为990 W·kg^(-1)时能量密度高达84.4 Wh·kg^(-1)。反应动力学揭示出扩散电容主导MoSe_(2)-rGO的电化学储能过程。Randles-Sevcik方程计算的MoSe_(2)-rGO-30离子扩散系数是纯MoSe_(2)离子扩散系数的6.2倍。MoSe_(2)与高导电性rGO的协同作用赋予MoSe_(2)-rGO复合材料优异的电化学性能,表明MoSe_(2)-rGO复合材料具有作为高性能超级电容器电极材料的潜力。

关键词： 氧化石墨烯   SBR改性沥青   复合改性沥青   常规性能   高低温流变性能  

摘要： 为了研究不同产量的氧化石墨烯对SBR改性沥青的影响,制备氧化石墨烯/SBR复合改性沥青,采用三大指标试验进行氧化石墨烯/SBR复合改性沥青的常规性能测试,并利用动态剪切流变仪(DSR)和弯曲蠕变试验(BBR)分析复合改性沥青的基本性能、高温流变性能和低温抗裂性能。试验结果表明:一定掺量的氧化石墨烯可以提高SBR改性沥青的基本性能;剪切模量、相位角和抗车辙因子随着氧化石墨烯的掺量增加,呈现先增加后减小的趋势,说明氧化石墨烯可以提高SBR的高温流变性能,但是氧化石墨烯的掺量不能过多;增强了抗车辙能力和高温性能,还可以提高其低温抗开裂性能。In order to study the effect of different yields of graphene oxide on SBR-modified asphalt and prepare graphene oxide/SBR composite modified asphalt, three major index tests were used for the conventional performance tests of graphene oxide/SBR composite modified asphalt, and Dynamic Shear Rheometer (DSR) and Bending Creep Test (BBR) were used to analyze the basic properties, high-temperature rheological properties, and low-temperature anti-cracking of composite modified asphalt performance. The test results show that a certain amount of graphene oxide can improve the basic performance of SBR modified asphalt;shear modulus, phase angle and rutting resistance factor with the increase in the dosage of graphene oxide showed a trend of increasing and then decreasing, which indicates that graphene oxide can improve the high-temperature rheological properties of SBR, but the dosage of graphene oxide can’t be too much;it can enhance rutting resistance and high-temperature performance, and also can improve its low-temperature crack resistance.

关键词： 金属有机框架   氧化石墨烯   多巴胺   电化学检测  

摘要： 采用水热合成法制备了基于Cr的金属有机框架(Cr-MOFs),并加入树枝状大分子聚酰胺胺(PAMAM)调控其合成,扫描电镜和X射线衍射表征证明Cr-MOFs呈八面体形貌的晶体结构。Cr-MOFs与氧化石墨烯(GO)混合后经超声得到Cr-MOFs/GO复合材料。电化学还原得到Cr-MOFs/电化学还原氧化石墨烯/Nafion(Cr-MOFs/ERGO/Nafion)修饰电极用于检测多巴胺(DA),与ERGO/Nafion和Cr-MOFs/ERGO/Nafion修饰电极相比,DA的电流信号大大提高。在0.4~10μmol/L浓度范围内,DA的氧化峰电流与浓度呈良好的线性关系,检出限为0.1μmol/L。该方法展现了良好的重现性、稳定性及对尿酸(UA)和抗坏血酸(AA)的抗干扰能力,成功应用于人体尿样中DA含量的测定,加标回收率为84.0%~94.0%。