关键词： 石墨烯   液相剥离   超声   环保  

摘要： 以纯水为溶剂,以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为助剂采用液相剥离法超声剥离制备石墨烯,研究在不同超声时间下石墨烯的剥离情况。采用X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)等手段对石墨烯进行形貌及结构分析,利用特征Raman图谱计算出各强度比及层数。其中I_(D)/I_(D)′小于3.5,说明缺陷小;I_(2D)/I_(G)小于0.55,即层数小于7。随着超声时间加长,剥离出来的石墨烯层数减少。此次研究为绿色环保制备石墨烯提供借鉴。

关键词： 钾离子电池   负极材料   多孔石墨烯   造孔   电化学性能   活性位点   碳热还原   储能特性  

摘要： 石墨烯钾离子电池(PIBs)具有原料储量丰富及与锂离子电池接近的标准电位的优势,在储能领域受到广泛关注。快速储能特性对于钾离子电池的应用具有重要意义。石墨烯具有良好的导电性及较短的离子电子扩散路径,是钾离子电池负极材料的理想选材之一。与离子插层相比,石墨烯基于吸脱附机制的储能更有利于快速充放电,且具有较长的电极寿命。不同于石墨烯的结构调控、掺杂及无序化等改性方法,制备多孔石墨烯有利于增加更多的缺陷活性位点及更大的比表面积,进而提升其基于吸脱附机制的快速储能性能。首先将少层石墨烯纳米片阵列(GNS)负载超细ZnO纳米颗粒,然后采用碳热还原法制备出多孔石墨烯纳米片阵列的电极(P-GNS),并将其用于钾离子电池。结果表明,P-GNS可有效地提升钾离子电池的倍率性能,在较大电流密度(3 A·g^(−1))下的容量达到181.6 mAh·g^(−1),在电流密度1 A·g^(−1)下经1000次循环后的容量保持率仍有80.6%,表现出优异的循环性能。全电池在1 A·g^(−1)电流密度下也表现出较好的大倍率性能,循环50次后的容量仍有87.4 mAh·g^(−1)。储能机理研究表明,石墨烯电极造孔可使基于吸脱附电容性储能的活性位点明显增多,进而有效地提升了电池大倍率充放电性能。另外,基于脱吸附的储钾过程不会破坏材料,有利于石墨烯维持结构的稳定,进而大幅提升了电池的循环寿命。本研究为构建石墨烯基快速储能材料,以及发展大倍率长寿命钾离子电池提供了参考。

关键词： 石墨烯   导电剂   三维导电网络   磷酸铁锂  

摘要： 炭黑(CB)、多壁碳纳米管(MWCNTs)、石墨烯(Gr)和单壁碳纳米管(SWCNTs)导电剂材料的结构和尺度具有明显区别。CB、MWCNTs和Gr在极片导电网络结构中负责构建短程导电网络结构,SWCNTs司职构建长程导电网络通路。文章依据导电剂材料特点设计磷酸铁锂正极片三维导电网络结构,对极片导电网络结构进行表征及确认。结果表明,Gr片径大于MWCNTs长度,相比CB、MWCNTs和SWCNTs复合,CB、Gr和SWCNTs复合构建的三维导电网络结构具有短程导电网络结构尺度优势,在性能上对电芯循环寿命无劣化,可降低直流内阻,提升4 C倍率充放电性能4%以上。

关键词： 微波   废旧电池   杂质去除   膨胀石墨   石墨烯  

摘要： 在实现国家“双碳”目标的背景下,锂电池市场发展迅猛,随之带来的问题是废旧锂电池数量逐渐增加,因此对于废旧锂电池的回收利用是一项紧迫而必要的任务。然而,目前市场只注重回收有价值的金属,石墨材料通常被丢弃或作为燃料燃烧,造成有价值的碳材料被大量浪费。由于石墨具有优异的微波吸收能力和导电性,微波辐射在废旧石墨上产生焦耳热放电-等离子体耦合效应,这种特殊的功能能够以有效的方式帮助去除杂质,结构修复和石墨嵌入和剥落。因此,本文综述了微波辅助去除杂质,修复受损石墨结构的进展,并讨论了微波辅助制备膨胀石墨、石墨烯及石墨烯基材料等方面的突破。旨在为废旧石墨的增值资源利用和新型储能材料的制备提供参考,以促进电池产业的可持续发展。

关键词： 石墨烯薄膜   传感器标定   应变监测   沙粒冲击力  

摘要： 为了在结构监测领域探索新型的传感材料和技术,对一种以多层石墨烯薄膜作为敏感材料的柔性传感器展开了研究,进行结构应变和冲击力信号监测。基于相似三角形的性质,设计了柔性传感器大应变范围内的标定实验,并通过悬臂钢梁实验对柔性传感器和电阻应变片的应变监测结果进行了比较。此外,还搭建了沙粒冲击实验平台,实现了沙粒在不同下落高度的冲击响应。实验结果表明:柔性传感器具有大变形的监测能力,可代替电阻应变片测量结构的应变,并可用于沙粒冲击力的测量,在结构监测领域具有广泛的应用前景。

关键词： 氧化石墨烯   量子点   佐剂   吸附   抗体  

摘要： 利用改进的Hummers法氧化鳞片石墨,获得富含羟基和羧基的氧化石墨烯量子点(GOQDs)。通过透射电子显微镜、X射线衍射、红外光谱及拉曼光谱测试表征其理化性质。此外,利用鸡卵清蛋白(OVA)作为模式抗原,构筑GOQDs/OVA纳米疫苗并评估其载量、安全性、免疫效力等。结果显示,GOQDs/OVA纳米疫苗直径在5 nm左右,具有高度的水分散性和稳定性。其对OVA的最大负载量约为500 mg·g^(-1),在pH=5.5和7.4环境下24 h的释放率分别为74.65%和56.93%,表现出pH刺激响应释放性能。当GOQDs浓度在500μg·mL^(-1)以下时,不会引起溶血、细胞损伤、重要组织发生病变等现象。免疫后,与OVA单独免疫对照组相比,GOQDs/OVA纳米疫苗可以诱导产生高水平的免疫球蛋白G(IgG)、免疫球蛋白G1(IgG1)及免疫球蛋白G2a(IgG2a)抗体,提高白细胞介素(IL)-1β、IL-2、IL-4和IL-6、肿瘤坏死因子-α(TNF-α)和γ干扰素(IFN-γ)的分泌,同时促进脾中辅助性(CD4+)和细胞毒性(CD8+)T淋巴细胞百分比的增加。

关键词： 微生物燃料电池   阴极催化剂   硫掺杂还原氧化石墨烯   毒性检测   苯扎氯铵  

摘要： 采用水热法制备了硫掺杂还原氧化石墨烯(S-rGO),表征发现S原子的掺杂会导致结构缺陷的形成,这些结构缺陷会增加活性位点。通过电化学测试,S-rGO的氧还原反应(ORR)性能优于rGO,其极限电流密度为4.08mA/cm^(2),高出rGO(3.48mA/cm^(2))17.3%,这表明S原子的掺杂能够有效提高rGO的ORR活性。将S-rGO与活性炭(AC)、炭黑(CB)以0.1∶0.25∶1的质量比混合作为微生物燃料电池阴极催化剂。结果表明,S-rGO催化的微生物燃料电池反应器每个周期可持续27h,输出电压为0.33V,而rGO催化的反应器每个周期可持续24h,输出电压为0.30V;CB催化的反应器每个周期可持续23h,输出电压为0.26V。以苯扎氯铵(BAC)为生物毒性物质,探讨了S-rGO修饰的微生物燃料电池作为毒性传感器的相关性能,根据电压与BAC浓度的线性拟合结果,发现S-rGO具有更高的毒性检测灵敏度和稳定性(相关系数为0.996),而传统的Pt/C阴极催化剂的相关系数为0.932,表明S-rGO在毒性检测领域具有巨大的应用潜力。

关键词： 团队开发   蒙特利尔大学   石墨烯   碳原子   化学气相沉积   论文发表   《自然》杂志   21世纪  

摘要： 石墨烯被称为“21世纪的神奇材料”。自2004年发现以来,这种单层碳原子材料一直因其众多独特性能而备受推崇。但目前生产的石墨烯有个缺点:质量不高。近日,美国哥伦比亚大学和加拿大蒙特利尔大学联合研究团队开发出一种新方法,利用无氧化学气相沉积(OF-CVD)法来净化石墨烯,从而大规模生产高质量石墨烯。相关论文发表在《自然》杂志上。

关键词： 3D打印   碳纤维   热塑性聚氨酯   力学性能   微波处理   协同效应  

摘要： 为研究“碳纤维-石墨烯”(carbon fiber-graphene,CF-G)增强热塑性聚氨酯(TPU)复合材料3D打印试件的力学性能以及微波后处理的影响,通过螺杆挤出工艺制备了CF-G增强TPU(G+CF/TPU)复合材料线材,然后采用熔融沉积成型技术和微波后处理工艺,制备了G+CF/TPU复合材料3D打印试件。研究表明,CF-G异质结构能够协同提高TPU复合材料的力学性能,特别是采用新型微波后处理工艺后,G+CF/TPU试件的拉伸强度和韧性得到进一步提高。其原因是CF-G异质结构与微波的协同作用促进了增强相与基体之间的界面黏结,减少了3D打印过程中点、层和道之间的内部缺陷。研究结果对于探索3D打印材料的力学性能强化和后处理工艺优化具有积极的意义。

关键词： 石墨烯   铝基复合材料   热处理   显微组织   耐磨性能  

摘要： 本文以石墨烯为增强相,采用高能超声辅助铸造法及后续热处理制备了铝基复合材料,并研究石墨烯和热处理对复合材料显微组织、力学性能和耐磨性能的影响。结果表明,石墨烯促进了复合材料晶粒细化,且热处理后Si相进一步细化及圆整。经热处理后复合材料的屈服强度和抗拉强度(245和319MPa)比基体(119和202MPa)分别提高了105.9%、57.9%。磨损试验结果表明,添加石墨烯和T6热处理后复合材料的磨损率最低,磨损机制由剥层磨损转变为磨粒磨损。