关键词： 三磷酸腺苷   DNA纳米探针   氧化石墨烯   荧光检测   盐酸阿霉素   药物递送  

摘要： 癌细胞内三磷酸腺苷(ATP)浓度异常与肿瘤发生发展过程密切相关,因此,快速、准确地检测细胞内外ATP水平具有重要意义。盐酸阿霉素(DOX)是一种广泛使用的抗癌药物,能嵌入DNA碱基对,并通过抑制DNA复制和转录诱导细胞凋亡。氧化石墨烯(Graphene oxide, GO)由于具有毒性低、比表面积大和易功能化,可以有效、稳定地负载DNA纳米探针进入细胞等优点而被广泛应用。然而,复杂环境中的生物分子容易通过物理吸附竞争性结合到GO表面,导致假阳性信号。基于此,提出了一种新型的GO-DNA纳米探针,并将其应用于ATP的检测与抗癌药物DOX靶向递送。以ATP的核酸适配体与其互补链杂交形成双链DNA(dsDNA),并通过G-C碱基对负载DOX,利用互补链延伸的poly A序列吸附到GO表面构建了GO-dsDNA-DOX纳米探针,能极大程度地降低复杂环境中物理吸附引起的干扰,减少假阳性信号产生。ATP与适配体特异性结合会导致DOX释放,根据其荧光“off-on”实现ATP的定量分析,DOX荧光强度与ATP含量在0.08~8.0 mmol/L范围内呈现良好的线性关系,线性方程为IF=3.0897c+129.08,检测限(3σ/k)为0.059 mmol/L,且方法具有良好的选择性和抗干扰能力。细胞毒性及荧光成像结果表明,负载DOX的纳米探针在人乳腺癌细胞(MCF-7)内有明显的药物释放,显著诱导细胞凋亡。该研究建立了一种免修饰、简单和快速的ATP含量检测分析方法,并利用癌细胞内高浓度ATP实现靶向药物递送,降低了对正常细胞的毒副作用,为癌症的治疗提供了新思路。

关键词： 锂离子电池   硅负极   石墨烯   复合材料   制备  

摘要： 阐述了硅负极在充放电过程中的失效机制,以及硅负极失效对电极整体的影响。石墨烯的加入能有效提升硅的循环稳定性和倍率性能,综述了各种硅/石墨烯复合材料制备方法的原理及取得的研究进展,主要包括高能球磨法、热还原法、化学气相沉积法、静电自组装法、喷雾干燥法和水热法。针对硅/石墨烯复合材料作为锂离子电池负极材料在规模化应用中存在的不足进行了展望。

关键词： 石墨烯   环氧云铁中间漆   阻隔效应   防腐涂层   水工钢结构防腐  

摘要： 为了进一步提高环氧云铁中间漆的阻隔效果,解决其在高湿和夏天高热的水工环境中防护长效性不足的问题。将薄层石墨烯添加到环氧云铁中间漆中,利用二维纳米石墨烯比表面积大的特点,研究了石墨烯添加量对涂层附着力、耐冲击性、耐淡水性、耐盐水性和电化学性能的影响。结果表明:纳米级石墨烯和微米级云母氧化铁的片层结构相结合提供了微纳协同屏蔽的机理,添加微量石墨烯后明显提高了涂层的各项性能,尤其是耐水渗透性、耐冲击性和在水中浸泡后涂层的附着力,使得石墨烯改性环氧云铁中间漆对处于高湿高热应用环境的水工钢结构能够提供更有效、更耐久的腐蚀防护。

关键词： WC陶瓷   石墨烯   碳化硅纳米线   力学性能   增韧机理  

摘要： 石墨烯已被广泛应用于陶瓷材料的增韧,如何实现其在陶瓷材料基体的良好分散性是提高其增韧效率的瓶颈问题。本研究通过放电等离子烧结,制备了二维石墨烯(G)和一维碳化硅纳米线(SiC_(nw))协同增韧WC陶瓷材料;优化了烧结温度、保温时间及施加压力;重点研究了石墨烯和碳化硅纳米线在促进陶瓷材料致密化、微观结构演变及性能提升方面的协同作用。结果表明:采用60 MPa压强,在1900℃保温15 min,WC-0.15wt.%G-0.45wt.%SiC_(nw)可获得最优力学性能,硬度、抗弯强度和韧性分别为25.6 GPa、1499 MPa和11.6 MPa·m^(1/2)。主要增韧机理为:G/SiC_(nw)裂纹偏转、桥联和拔出。本研究有助于高强韧陶瓷基复合材料的发展。

关键词： N-doped TiO_(2)   N-doped graphene quantum dots   P-doped g-C_(3)N_(4)   porous hollow nanotube   heterojunction   photocatalysis  

摘要： Exclusive responsiveness to ultraviolet light (~3.2 eV) and high photogenerated charge recombination rate are the two primary drawbacks of pure TiO_(2). We combined N-doped graphene quantum dots (N-GQDs), morphology regulation, and heterojunction construction strategies to synthesize N-GQD/N-doped TiO_(2)/P-doped porous hollow g-C_(3)N_(4) nanotube (PCN) composite photocatalysts (denoted as G-TPCN). The optimal sample (G-TPCN doped with 0.1wt% N-GQD, denoted as 0.1% G-TPCN) exhibits significantly enhanced photoabsorption, which is attributed to the change in bandgap caused by elemental doping (P and N), the improved light-harvesting resulting from the tube structure, and the upconversion effect of N-GQDs. In addition, the internal charge separation and transfer capability of0.1% G-TPCN are dramatically boosted, and its carrier concentration is 3.7, 2.3, and 1.9 times that of N-TiO_(2), PCN, and N-TiO_(2)/PCN(TPCN-1), respectively. This phenomenon is attributed to the formation of Z-scheme heterojunction between N-TiO_(2) and PCNs, the excellent electron conduction ability of N-GQDs, and the short transfer distance caused by the porous nanotube structure. Compared with those of N-TiO_(2), PCNs, and TPCN-1, the H2 production activity of 0.1%G-TPCN under visible light is enhanced by 12.4, 2.3, and 1.4times, respectively, and its ciprofloxacin (CIP) degradation rate is increased by 7.9, 5.7, and 2.9 times, respectively. The optimized performance benefits from excellent photoresponsiveness and improved carrier separation and migration efficiencies. Finally, the photocatalytic mechanism of 0.1% G-TPCN and five possible degradation pathways of CIP are proposed. This study clarifies the mechanism of multiple modification strategies to synergistically improve the photocatalytic performance of 0.1% G-TPCN and provides a potential strategy for rationally designing novel photocatalysts for environmental remediation and solar energy conversion.

关键词： 石墨烯   铈氧化物   锰氧化物   NO   选择性催化还原  

摘要： 锰铈氧化物由于较强的氧化还原活性、优良的低温脱硝性能,已被广泛用于选择性催化还原(SCR)脱硝反应,但是锰铈氧化物存在活性组分易团聚、比表面积较低等问题,限制其催化剂活性的提高。本研究以介孔结构的石墨烯基SiO_(2)(G@SiO_(2))纳米材料为模板,采用水热法制备了系列石墨烯基介孔锰铈氧化物(G@MnO_(x)-CeO_(2))催化剂,并考察了该催化剂在低温下(100~300℃)的SCR脱硝性能。结果表明,与石墨烯基铈氧化物(G@CeO_(2))相比,G@MnO_(x)-CeO_(2)催化剂具有较高脱硝活性。当Mn、Ce与模板G@SiO_(2)质量比分别为0.35、0.90时,G@Mn(0.35)Ce(0.9)催化剂的脱硝活性最佳,220℃下NO转化率达到最高(80%)。添加适量MnO_(x),提高了G@MnO_(x)-CeO_(2)催化剂的比表面积、孔容,降低了催化剂的结晶度;并且MnO_(x)-CeO_(2)以纳米尺度(2~3 nm)较为均匀地分散于石墨烯片层表面。此外,由于MnO_(x)与CeO_(2)之间存在协同作用,Mn原子可以部分替代Ce原子掺杂于CeO_(2)的晶体结构中形成MnO_(x)-CeO_(2)固溶体,使G@Mn(0.35)Ce(0.9)催化剂表面存在较高含量的高价态Mn^(3+)和Mn^(4+)、Ce^(4+)以及较高的化学吸附氧浓度,从而展现出较高的脱硝性能。该工作为MnO_(x)-CeO_(2)基催化剂在低温NH3-SCR中的实际应用提供了基础数据。

关键词： 评述   石墨烯   微波吸收   结构调控   多功能吸波材料   阻抗匹配  

摘要： 电子信息技术的迅速发展,致使电磁污染及干扰问题愈加严重,研制具有“宽、薄、轻、强”综合优异性能的吸波材料显得尤为重要。石墨烯材料因其具有轻质、高导电、大比表面积、强介电损耗等优点,但其阻抗匹配性能较差,损耗机制单一。对其进行异质元素掺杂或进行形貌结构设计,可有效改善其阻抗失配问题。本文基于电磁波吸收理论,阐述了不同维度石墨烯基吸波复合材料的研究进展,详细讨论了不同石墨烯基吸波复合材料的性能和吸波机理。还讨论了石墨烯吸波材料领域目前研究工作中存在的一些不足,最后针对石墨烯基吸波材料未来的研究方向和发展前景进行了展望。

关键词： 硒化钴   石墨烯   负极材料   锂离子电池  

摘要： 以葡萄糖和石墨烯为碳源,通过简便的水热工艺成功制备了一系列具有多孔结构的C@CoSe/rGO复合材料。电化学测试结果表明,在200 mA/g电流密度下进行150圈循环测试后,C@CoSe/rGO-2复合材料的可逆比容量为751 mAh/g;在1 000 mA/g和2 000 mA/g大电流密度下进行150圈循环测试,其比容量仍可达525 mAh/g和285 mAh/g。该工作提供了一种简单的方法用于制备比容量高、倍率性能好且循环稳定的锂离子电池负极材料。

关键词： 激光诱导石墨烯   阵列电极   曲美他嗪   电化学检测  

摘要： 曲美他嗪是一种广泛使用的冠状动脉扩张药物,然而却被《世界反兴奋剂条例》列入禁用清单。本文以聚酰亚胺胶带为基底,结合图案化设计和激光雕刻技术,简便地制备出一体化的石墨烯阵列电极。研究了激光功率对石墨烯阵列电极的结构和性能的影响。当激光功率从50%增加到70%时,石墨烯阵列电极的活性面积、电子交换能力以及对曲美他嗪的信号增强效应逐渐提高;激光功率继续提高到80%,这些性能反而逐渐下降。探讨了曲美他嗪的电化学氧化机理,其氧化过程涉及2个电子和2个质子的转移。基于激光诱导石墨烯阵列电极显著的信号增强效应,建立一种灵敏简便的曲美他嗪电化学测定新方法,线性范围为0.5~20μmol/L,检出限为0.15μmol/L。将该方法用于健康志愿者尿液样品分析,加标回收率在96.0%~106.2%之间。

关键词： 石墨烯   水泥材料   力学强度  

摘要： 石墨烯材料因其具有独特的物理性能以及突出的力学性能等,近些年被应用于水泥材料中。该篇文章综合评述了近年来关于石墨烯在水泥材料中的研究成果,简述了水泥材料的研究现状,归纳了石墨烯的结构特点和分散方法,以及石墨烯对水泥材料水化性能以及强度等基本性能的影响,此外,还讨论了石墨烯增强水泥材料所面临的主要挑战和未来的发展前景。