关键词： 石墨烯材料   太赫兹波段   反射阵列天线   波束可重构  

摘要： 针对太赫兹通信,结合石墨烯材料在太赫兹波段下相较于金属具有利于阻抗匹配、电可控特性的独特优势与可重构反射阵列天线高辐射效率等优点,设计了一款适用于太赫兹波段基于石墨烯材料的波束可重构反射阵列天线。在天线移相单元辐射贴片缝隙嵌入石墨烯贴片,软件仿真中调节石墨烯贴片的化学势可改变其表面电阻值,达到动态调节天线单元补偿相位的目的。仿真结果表明,当中心频率为3.6976 THz时,移相单元在0.1、4.0 eV时具有180°的相位差,在0.1~4.0 eV内调节石墨烯贴片的化学势时,化学势与天线单元相位成正比。并设计了一款4×4的阵列天线,仿真结果表明,该阵列天线可实现(-30°,+30°)范围的波束扫描,且最大增益可达20.9 dBi。研究结果可为太赫兹波段反射阵列天线的研究及石墨烯材料在可重构通信器件中的应用提供新的思路。

关键词： 电化学传感器   激光诱导石墨烯   氯霉素检测   实验教学   仪器分析  

摘要： 以激光诱导石墨烯电化学传感器为例,将前沿科研成果融入仪器分析实验教学中。设计了以聚酰亚胺膜为基底,采用激光诱导石墨烯技术制备电化学传感器。通过工作电极的制备、微观结构的表征以及在氯霉素检测中应用,帮助学生理解电化学传感方法的原理,掌握相关仪器的操作,熟悉电化学分析流程。本实验是基础知识与现代科研手段的有效结合,实验可操作性强,检测结果直观,能够锻炼学生实验设计和分析数据的能力,进而提升学生的科学素养。

关键词： 铜基复合材料   壳核结构   石墨烯   耐磨性  

摘要： 如何充分发挥润滑组元和耐磨组元的协同作用以提高铜基复合材料摩擦学性能仍面临具大的挑战。以石墨烯为润滑组元,氧化铝为耐磨组元,对比了氧化铝和石墨烯组装为壳核结构前后对铜基复合材料摩擦学性能的影响。结果表明,与氧化铝和石墨烯分别以独立相分布于铜基体的情况相比,氧化铝和石墨烯组装为壳核结构后可以提高铜基复合材料的致密度、硬度,并有利于在磨痕表面形成连续且具有保护性的摩擦层。因此,在10~40 N载荷范围内干摩擦,后者比前者具有更低的摩擦因数和磨损率。

关键词： 石墨烯   材料   垂直接地  

摘要： 为研发一种新型高导电垂直接地材料,本文研究了石墨烯与优质钢材的烧结熔制。首先选择了单层石墨烯和优质钢材作为烧结熔制的原料,然后通过控制高温烧结的条件,使两种材料发生反应,形成石墨烯钢复合材料。并且,对烧结熔制后的石墨烯钢进行了一系列表征,结果显示石墨烯已经与钢材成功烧结,而且石墨烯钢的电阻率显著低于纯钢,导电性能得到了提高。

关键词： 锂离子电池   负极材料   四硫化钒   石墨烯   过渡金属硫化物  

摘要： 四硫化钒(VS_(4))作为具有高硫含量三明治结构的一维(1D)链状钒硫化合物,S_(2)二聚体与两个相邻的V原子配位,每个单链通过弱范德华力相互作用,松散堆叠的链有利于Li^(+)的快速扩散,因而被认为是有前途的锂离子电池负极候选者。通过水热法设计并合成了四硫化钒复合还原氧化石墨烯(VS_(4)@rGO)负极材料,VS_(4)纳米棒紧密地固定在氧化石墨烯薄片上,氧化石墨烯的加入一方面保证了良好的导电性,另一方面也抑制了VS_(4)纳米棒团聚成球以释放更多活性位点,从而有效提高锂离子电池的性能。作为锂离子电池负极,VS_(4)@rGO电池的充放电性能出色,进行倍率测试时,在0.2,0.5,1.0,2.0和5.0 A·g^(-1)的电流密度下,平均放电比容量分别为983,797,666,547和397 mAh·g^(-1)。在5 A·g^(-1)的高电流密度下可保持循环3000次,比容量稳定在141.6 mAh·g^(-1),平均每圈的容量衰减率仅为0.019%。这项工作为其他过渡金属硫化物的结构设计提供了新的思路。

关键词： Bi2WO6/RGO   光催化   苯甲醇   苯胺  

摘要： 水热法制备了钨酸铋-石墨烯光催化剂,利用X射线衍射仪、紫外可见分光光度计对所制备催化剂的结构和光吸收性能进行了分析,并在可见光照射下,测试了Bi2WO6/RGO光催化剂对苯甲醇与苯胺偶联反应制备亚胺的光催化性能。结果显示:50mg的Bi2WO6/RGO(3.0%)为催化剂,反应时长10h、反应温度(35±3)℃、反应溶剂为环己烷、1.2mmolCsCO3为碱源时,苯甲醇与苯胺偶联反应生成亚胺产率可达80.6%。

关键词： 氧化石墨烯   电触头   复合材料  

摘要： 为了探究不同含量的氧化石墨烯(graphene oxide,GO)对铜基复合材料性能的影响,采用金相显微镜、扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)、X射线衍射(x⁃ray diffraction,XRD)等进行观察分析测试,研究了GO对铜基复合材料微观组织和性能的影响,并且研究在不同电流条件下对触头材料的电接触性能影响。结果表明:添加GO有利于提高铜基复合材料的性能,使其具有高硬度、高强度、高导电性能和良好的电接触性能,且发现添加0.5%(质量分数)GO的铜基复合材料有着优异的性能。

关键词： Ag/AgCl电极   石墨烯/纳米银   交流阻抗   电位稳定性   吸水率  

摘要： 针对不同含量石墨烯/纳米银改性的Ag/AgCl电极分别进行交流阻抗、扫描电镜、吸水率和电位稳定性测试。实验结果表明:随着石墨烯/纳米银含量的增加,改性Ag/AgCl电极的界面结构参数弥散系数C_(dl)-P增大,电容值C_(dl)-T减小,动力学特征参数电荷转移电阻R_(ct)先减小后增大。基于交流阻抗测试得到的电极动力学特征信息及界面结构信息与电极的扫描电镜、吸水率以及电位稳定性测试结果基本吻合。石墨烯/纳米银对Ag/AgCl电极的改性主要体现在提高电极的表面均匀性和导电性,但是降低了电极的孔隙率,这3个方面影响的协同作用反映了石墨烯/纳米银对Ag/AgCl电极改性的内在机制。

关键词： 纳米复合材料   不锈钢   异质结   自润滑   石墨烯  

摘要： 为克服不锈钢摩擦副零件摩擦因数大、易磨损的不足,利用粉末冶金不锈钢基体贯通孔隙特征和异质结纳米润滑剂超滑效应,采用真空浸渍和水热合成两步法工艺制备出了MoSe_(2)/石墨烯-不锈钢自润滑材料,并对其摩擦学特性与减摩机理进行了研究。研究发现:摩擦过程中,加入到基体孔隙的MoSe_(2)/石墨烯异质结润滑剂在摩擦表面形成了均匀润滑膜,显著减小了摩擦副的摩擦因数和磨损率。在常温、载荷40 N、转速100 r/min工况下,MoSe_(2)/石墨烯-不锈钢自润滑材料的摩擦因数低至0.106,磨损率降至6.45×10^(-5)mm^(3)/(N·m),与不锈钢基体相比,其摩擦因数和磨损率分别降低了86%和93%。

关键词： 第一性原理   单原子催化剂   CO_(2)还原反应   HCOOH   碳中和  

摘要： 将CO_(2)高效转化为有价值的化学品(如CO和HCOOH等)是缓解环境问题、实现碳中和的重要措施。然而CO_(2)还原反应(CO_(2)RR)有着产物多样和路径复杂的特点,再加上目前难以确定影响CO_(2)RR活性的真正因素,使得设计对特定产物有高选择性和高活性的催化剂十分具有挑战性。本研究从第一性原理出发,系统研究了3d过渡金属单原子掺杂石墨烯单个空位(TM@CSV)和双空位(TM@CDV)电催化还原CO_(2)的潜力,具体涵盖基底的稳定性、中间产物热力学吸附以及与之竞争的析氢反应(HER)。通过对Sc,Ti,V,Cr,Mn,Fe,Co,Ni,Cu和Zn掺杂石墨烯缺陷后形成的20种催化剂进行筛选,发现Sc原子掺杂石墨烯单个空位的Sc@CSV和Sc、Ti原子掺杂石墨烯双空位的Sc@CDV和Ti@CDV同时具备吸附CO_(2)分子和抑制HER的能力。其中Sc@CDV对HCOOH表现出最佳的活性和选择性,速率决定步骤的吉布斯自由能差仅为0.96 eV。最后,通过电子结构分析进一步揭示了Sc@CDV优于其他催化剂的原因是Sc@CDV调整了费米能级附近的活性电子态,从而实现对CO_(2)的高效还原。