关键词： 氮杂石墨烯   油基钻井液   封堵润滑性   井壁稳定性  

摘要： 对川西海相雷口坡组地层破碎、水平井后期托压严重、井壁失稳突出等问题进行分析发现,现用油基钻井液体系的封堵润滑性不能有效满足施工需求。为提高油基钻井液的封堵润滑性,通过分子结构设计,采用氮掺杂改性与熔盐法相结合的方式,制备出氮杂石墨烯,并通过热稳定性、分散稳定性、XRD、红外光谱、粒径分析等手段表征其热稳定性、分散性、结构、基团和粒径大小。实验结果表明,当氮杂石墨烯在现场油基钻井液中的加量为0.5%时,高温高压滤失量降低率达到76.2%,润滑系数降低50%左右,抗温180℃,石墨烯与油基钻井液的配伍性好,能够很好地提高油基钻井液的润滑性和封堵性。现场应用表明,石墨烯可以显著改善油基钻井液在施工过程中存在的水平井托压、高摩阻、井壁失稳等问题。通过采用氮杂石墨烯封堵润滑油基钻井液技术,为川西海相易坍塌地层井壁失稳及水平井托压等当前实际问题提出了新思路和技术支撑。

关键词： 激光诱导石墨烯   四氧化三铁原位修饰   理化性能   超级电容器   电磁干扰  

摘要： 在复杂电磁干扰环境中提供增强的电化学储能性能对于稳定高效的集成电路和系统具有重要的研究意义。通过激光诱导石墨烯(LIG)技术在含碳聚合物上的二次扫描制备了四氧化三铁原位修饰多孔石墨烯复合材料(LIG/Fe3O4)。控制FeCl3溶液的浓度可以显著影响Fe3O4纳米颗粒的数量和尺寸,因此可以有效调控复合材料的理化性能。此外,对不同浓度合成的LIG/Fe3O4材料进行了形貌结构和理化性质分析,结果表明,当FeCl3浓度为0.6 mol/L时,复合材料的电化学和储能性能最佳,在1 mv∙s−1扫速下表现出较高的面积电容(617.5 mF/cm2),约为LIG的10倍。LIG/Fe3O4还具有21.2 emu/g的最高饱和磁化强度和1132.2 S/m的出色电导率,因此可以扩展到2.6~8.2 GHz的电磁屏蔽应用。

关键词： 球磨参数   石墨烯   缺陷   储氢  

摘要： 探究了球磨参数(球磨速度、球磨时间和球料比)对石墨烯储氢性能的影响,并利用X射线衍射仪(XRD)对球磨后的石墨烯进行了晶体结构分析。结果表明:采用合适的球磨参数可改善石墨烯的储氢性能,球磨时间过长、球磨速度过快、球料比过大会导致石墨烯团聚。当球磨时间为12h,球料比为320∶1,球磨转速为330r/min时石墨烯储氢性能较优,储氢容量为2.49wt%。

关键词： 电化学储能   介孔活性炭   石墨烯   锂离子电容器   接触电势差  

摘要： 【目的】设计同时具有高质量活性和高体积活性的锂离子电容器(lithium-ion capacitor,LIC)复合正极材料。【方法】借助扫描电子显微镜、透射电子显微镜、康塔全自动比表面和孔径分析仪、四探针测试仪,通过实验分析了颗粒之间的微观形貌、堆叠方式、接触模式和界面特性对复合电极的电导率、电学性质的影响规律。【结果】将介孔活性炭(mesoporous activated carbon,MC)与单分散石墨烯/单壁碳纳米管杂化物(graphene/single-walled carbon nanotube hybrid,GNH)混合,紧密压缩制成锂离子电容器正极材料。GNH均匀地包裹在MC颗粒表面,与MC面对面接触,增大接触面积;而且GNH在MC颗粒之间形成均匀的三维导电网络,提供了快速的电子传导。另外,GNH具有开放结构,会优先吸附电解液离子,与MC界面间存在浓度梯度;同时,GNH具有较高的导电性,与导电性较差的MC界面间存在接触电势差效应。两者共同促使GNH和MC界面之间形成快速的离子和电子双传输路径,促进离子在MC内部的扩散,从而避免了高电流密度下因离子扩散缓慢而造成的容量损失。【结论】添加5%GNH提高了倍率性能,并且在不牺牲堆积密度的前提下同时提高质量和体积能量密度。

关键词： 石墨烯   羰基铁   纳米复合材料   吸波性能  

摘要： 石墨烯与羰基铁粉的复合不仅突破了铁粉作为吸收剂的斯诺克极限,还在一定程度上提高了其电磁阻抗匹配特性。本文利用氨基磷酸作为连接剂将石墨烯和片状羰基铁粉进行层状复合,通过一步法制备得到具有介电频散特性的羰基铁粉/石墨烯复合吸波粉体,研究了不同合成条件下(改性石墨烯含量、反应温度、氨基磷酸含量)羰基铁粉/石墨烯复合吸波材料的电磁参数和反射损耗的影响。结果表明,由于石墨烯的引入,复合粉体的电磁阻抗匹配性能明显增强,表现出较好的吸波性能,当氧化石墨烯(GO)含量为质量分数1%时,复合粉体(厚度为3.7 mm)在4.23 GHz的最小反射损耗值(RL_(min))为-43.90 dB,有效吸收带宽(RL≤-10 dB)为10.4 GHz(3.63~14.03 GHz);当反应温度为80℃时,复合粉体表现出良好的吸波效率,当厚度为4.5 mm,复合粉体在2.3 GHz处的最小反射损耗达到了-42.92 dB,有效吸收带宽(RL≤-10 dB)为6.7 GHz(2.0~8.7 GHz)。APSA的加入使复合粉体的电导率有了明显的提升,同时介电损耗获得了增强。其中APSA添加量为质量分数0.5%时,复合粉体的导电能力最强,介电损耗性能稳定,吸波改性效果较好,此时反射损耗为-42.92 dB,并且其在2~18 GHz内相应的有效吸收带宽(RL≤-10 dB)为6.7 GHz(2.1~8.8 GHz)。

关键词： 氧化石墨烯   电还原   酪氨酸   伏安法测定  

摘要： 基于电还原氧化石墨烯修饰玻碳电极(ERGO/GCE)构建了一种灵敏的酪氨酸(Tyr)伏安传感器,研究了Tyr在该传感器上的电化学行为。在0.1 mol/L硫酸溶液中,与裸GCE相比,Tyr的氧化峰电流在ERGO/GCE上显著增加,表明ERGO对Tyr具有较强的电催化活性。对实验条件进行了优化,并对氧化机理进行了探讨。在最佳实验条件下,Tyr的校准曲线在0.2-100μmol/L范围内呈良好的线性关系(R^(2)=0.9989),检测限(LOD)为0.06μmol/L (S/N=3)。此外,ERGO/GCE对Tyr的测定具有良好的重现性、稳定性、选择性和较高的灵敏度,可应用于食品中Tyr的测定。

关键词： 海水淡化   光热膜   界面光蒸汽脱盐  

摘要： 界面太阳能蒸发脱盐是一种低成本、环保、高效的海水淡化技术。通过自组装方法合成了2D-2D交联结构的石墨烯-MXene光热脱盐膜,讨论了不同厚度光热膜的微观结构、形貌、浸润性、光吸收等特性,以及这些特性与光热蒸发脱盐性能的关系。结果表明,1 kW/m^(2)太阳光辐照下,最优石墨烯-MXene光热脱盐膜在0.2 mol/L盐水中的最高蒸发速率可以达到1.68 kg/(m^(2)·h),效率为85.38%。

关键词： 氧化石墨烯   再生混凝土   力学性能   抗渗性能  

摘要： 研究了再生粗骨料替代率分别为0%、20%、40%、60%、80%、100%五种配比状况下氧化石墨烯再生混凝土的力学性能及抗渗性能。结果表明:再生粗骨料替代率为40%配比下再生混凝土与替代率为0%再生混凝土力学性能比较接近。再生骨料替代率为0%的混凝土抗压强度稍低于氧化石墨烯再生混凝土。抗压强度转折点出现在再生骨料替代率为80%时;且当再生骨料替代率小于60%时,普通再生粗骨料混凝土的抗折强度开始出现增加的趋势,当替代率大于80%时降低。抗渗性能方面,氧化石墨烯再生混凝土要优于普通再生混凝土。

关键词： 还原氧化石墨烯   还原方法   化学还原   热还原   维生素C  

摘要： 化学氧化还原法是工业上较为成熟的一种制备还原氧化石墨烯(Reduced graphene oxide,RGO)的方法。本研究首先采用改进Hummers法氧化剥离石墨,在喷雾干燥条件下获得了片状氧化石墨烯(Graphene oxide,GO),然后分别采用维生素C(Vitamin C,VC)化学还原、快速升温热还原、慢速升温热还原、VC还原结合快速升温热还原法对GO样品进行还原,得到了四种RGO样品,并对其进行了全面的物理化学表征。结果表明,还原方法对RGO形貌结构及导电性有显著影响:采用VC化学还原可得到比表面积较大且具有微/介多级孔道的球状RGO,其还原程度低,导电性差;采用热还原可得到还原程度较高、导电性良好的片状RGO,并且较快的升温速率有利于发生膨胀剥离,可有效提高相应RGO样品的比表面积;VC还原与快速升温热还原相结合则可以得到比表面积和还原程度都较高的多孔球状RGO,但由于RGO颗粒之间较大的接触电阻,其导电性不及热还原得到的片状RGO。

关键词： 氟化石墨烯   研究进展   制备方法   微观/宏观摩擦机理   润滑应用  

摘要： 氟化石墨烯(FG)作为1种石墨烯衍生物,兼具石墨烯材料低剪切、高承载的力学性能以及氟化碳材料独特的理化性能.相较于其他固体润滑材料,FG在极压性与减摩抗磨性等方面表现出了巨大的性能优势,成为当前固体润滑领域研究的热点材料.本文中梳理总结了近年来FG在制备方法、修饰改性、分散稳定性、润滑机制与润滑应用等方面的研究进展以及在应用过程中存在的主要问题,并对未来FG在摩擦学领域的主要研究方向与应用前景提出了一些建议和展望.