关键词： 石墨烯   氧化石墨烯   水泥基复合材料   分散工艺  

摘要： 石墨烯水泥复合材料不但具有低密度和高比表面积等优点,同时也结合了二维碳纳米材料自身的柔软性和优良的力学、电学性能。由于石墨烯在水中的分散较为困难,易于团聚,导致其对水泥性能的提升作用有限,因此石墨烯的分散问题是优化水泥基材料性能的关键。本文主要阐述了石墨烯在水泥基材料中的分散工艺、对水泥基材料性能的增强,并总结概述了现阶段石墨烯水泥基复合材料在多个领域中的应用研究进展。

关键词： 石墨烯微米条   金属光栅微米条   光致栅控效应   测辐射热效应  

摘要： 光电探测器在通信、检测和医疗等领域应用广泛,随着航空航天、夜视、遥感、热成像、汽车互联和消费电子等行业的发展,人们对超宽带探测器的需求也越来越迫切。现有的超宽带探测是使用不同材料、不同探测频段的多个光电探测器,集成度不高,阻碍了上述应用的发展。因此设计了石墨烯微米条–金属光栅复合结构的光电探测器,该器件在太赫兹、红外和可见光波段都可产生光电响应。在可见光范围内,金属光栅将探测器的探测灵敏度从1.1 mA/W显著提高至2.5 mA/W。该研究为基于石墨烯的超宽带光电探测器的设计提供了新的思路。

关键词： 超级电容器   金属有机框架   聚吡咯   石墨烯   气凝胶  

摘要： 具有丰富多孔结构的金属有机框架(MOF)差的导电性限制了其在超级电容器电极材料中的实际应用。将MOF晶体材料内嵌于石墨烯(GE)气凝胶三维网络结构中,协同聚吡咯(PPy)的共轭长链构筑3D分级多孔结构的同时可实现导电PPy的高水平及稳定掺杂,进一步提高复合气凝胶的超电容性能。首先以Co(NO_(3))_(2)·6H_(2)O和Ni(NO_(3))_(2)·6H_(2)O为金属源,均苯三甲酸(H_(3)BTC)为有机配体,水热制备得到单金属CoMOF、Ni-MOF和双金属CoNi-MOF晶体材料;然后将MOF晶体材料与吡咯(Py)、氧化石墨烯(GO)通过一步水热法制备得到MOF/PPy/GE三元复合气凝胶,采用SEM、TEM、FTIR、XRD、Raman和XPS等技术对复合材料的形貌、化学结构、掺杂结构进行表征。结果表明:双金属CoNi-MOF材料更易内嵌于气凝胶三维网络结构中,与石墨烯片层和PPy共轭长链共同构筑稳定的三维多孔网络结构,可有效抑制GE片层的堆积。电化学测试结果表明,CoNi-MOF/GE/PPy复合气凝胶(GPMOF-CoNi)比电容可达447 F/g,且循环10000圈电容保持率高达97%,表现出良好的超电容特性。

关键词： 氧化石墨烯   C-S-H凝胶   含氧官能团   分子动力学   力学性能  

摘要： 氧化石墨烯(GO)边缘的大量含氧官能团具有更好的反应活性,能够有效的增强水泥基材料的性能。本文为探究氧化石墨烯中各含氧官能团对水泥基材料性能的影响,建立了GO/C-S-H、GO羧基/C-S-H、GO羟基/C-S-H和GO环氧基/C-S-H模型。采用分子动力学的方法对复合材料的力学参数、界面吸附能、动力学特性进行研究。结果表明:GO的加入使复合材料的杨氏模量提高了10.7%,泊松比提高了12%。GO中的环氧基有助于复合材料界面的稳定性,羟基有助于复合材料内部原子间作用更紧密。含氧官能团与钙原子间的钙氧键是粘聚力的来源之一,钙氧键键长的顺序为Ca-OH

关键词： 镉砷复合污染   氧化石墨烯(GO)   铁锰   钝化   土壤修复  

摘要： 为修复受到镉砷复合污染的农田土壤,将铁锰氧化物负载于氧化石墨烯表面,制备得到了新型氧化石墨烯负载铁锰复合材料.在此基础上开展了为期60 d土壤培养试验,通过对pH、DOC含量、土壤有效态Cd和As含量动态变化,以及土壤Cd和As形态的测定,探究了氧化石墨烯(GO)和氧化石墨烯负载铁锰复合材料(GO-FM)在不同添加比例下(0.1%、0.2%和0.3%),对上虞和佛山两种理化性质和污染程度不同的土壤中Cd和As的钝化效果,并阐明其相应修复机制.结果表明,与空白对照相比,GO-FM提高了酸性上虞土的pH,但使佛山土pH降低.培养结束后,GO和GO-FM处理均增加了土壤DOC含量.GO-FM使佛山土可溶态Cd含量降低了5.08%~19.19%,有效态Cd含量降低了36.57%~42.8%,其主要钝化机制是静电吸附、络合和羟基化金属离子的形成.而酸性上虞土受静电斥力的影响使得GO-FM对Cd的钝化效果低于佛山土,但随着材料添加量的增加,GO-FM使氧化石墨烯增加土壤Cd有效性的趋势得到了抑制,添加0.2%和0.3%的GO-FM使上虞土有效态Cd含量降低了6.45%~13.56%.同时,复合材料通过锰氧化物对As的氧化作用以及As与铁氧化物表面羟基形成内表面螯合物的钝化机制,促使上虞土和佛山土的有效态As含量分别降低了4.34%~9.15%和0.87%~5.71%.总之,在佛山土中GO-FM对Cd的钝化效果优于上虞土,在上虞土中GO-FM对As的钝化效果优于佛山土.研究结果可为不同类型土壤镉砷复合污染防治提供理论依据和参考.

关键词： 轨道角动量   石墨烯   超宽带   螺旋天线  

摘要： 轨道角动量涡旋波束各个模态之间相互正交,可以很好地解决频谱资源紧张的问题。针对目前轨道角动量天线普遍存在带宽较窄的问题,设计了一种太赫兹频段的超宽带轨道角动量四臂螺旋天线。研究了馈电端口之间连续相位差与生成模态之间的关系,使用了一种石墨烯双环结构并通过调整优化天线的的结构尺寸来提高天线的性能。实验结果表明,通过简单调整馈电相位差,就能够产生模态数为0、1、2和3的涡旋波,并且不同模态下天线的增益均在7.5dBi以上。同时所设计的天线绝对带宽达到了8.85THz,在中心频率6THz处其相对带宽可以达到147%,S11为-50dB,与传统天线相比改善较大,为太赫兹频段的模态复用提供了一定的现实意义。

关键词： 石墨烯   环氧树脂   复合材料   电导率   电磁屏蔽  

摘要： 为提高环氧树脂的导电性能和电磁屏蔽性能,将石墨烯作为导电填料添加到环氧树脂中制备了环氧树脂/石墨烯复合材料,并研究了石墨烯含量对复合材料力学性能及微观形貌的影响。结果表明:添加石墨烯使复合材料的电导率和电磁屏蔽效率显著提高。石墨烯含量为10.0%(w)时,复合材料的电导率和电磁屏蔽效率分别为1.34×10^(-3)S/m,2.95 dB;石墨烯含量为7.5%(w)时,复合材料的冲击强度为1.67 kJ/m^(2),较纯环氧树脂提高了50%。

关键词： 氧化石墨烯   β-糊精   固相萃取   生活饮用水   苯并[a]芘  

摘要： 以自制的β-糊精氧化石墨烯(β-CD@GO)装填入10mL移液器吸头作为固相萃取剂,结合高效液相色谱法对生活饮用水中苯并[a]芘进行检测,并对固相萃取条件进行了优化。苯并[a]芘在0.1~50μg/L范围内线性关系良好(r=0.9996),检出限为3ng/L(S/N=3)。在加标水平为0.5、5、40μg/L时,方法回收率为89.2%~92.5%,相对标准偏差为3.7%~5.2%。该方法操作简便快速、选择性好、灵敏度高、有机溶剂消耗少,可用于生活饮用水中苯并[a]芘快速检测分析。

关键词： 养殖尾水   污染物的去除   处理工艺   排放标准   复合凝胶   石墨烯   三池   过滤  

摘要： 为解决现有“三池两坝”处理工艺中过滤坝填料难清理、处理效能低下问题,团队选用三种填料(石砾、多孔石、石墨烯复合凝胶)进行组合模拟试验,对比其对养殖尾水中常见污染物的去除效果,以期为实际生产中过滤坝填料的选择与应用提供参考,更加有针对性地去除尾水中的污染物,达到所需排放标准要求。

关键词： 氮掺杂还原氧化石墨烯   氧化石墨烯   水热法   导电性  

摘要： 以氨水为氮源,探究了水热反应时间不同情况下氮掺杂还原氧化石墨烯(NrGO)结构和性能的影响。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、拉曼光谱分析(Raman)、X射线光电子能谱分析(XPS)、比表面积分析(BET)等测试手段对其形貌和结构进行表征。结果表明,随着氮掺杂时间的增加,NrGO的氮元素含量从7.05%增加到9.22%。氮的掺杂导致了石墨烯结构缺陷增多、微观形貌褶皱增多及导电性变好,氮键构型也表现出不同的变化趋势。