关键词： 硫化铋(Bi_(2)S_(3))   石墨烯   负极材料   钠离子电池  

摘要： 钠离子电池因钠储量丰富和成本费用低,有望取代锂离子电池成为新型储能电池。但由于缺少高性能的负极材料,钠离子电池的商业应用受到严重制约,导致其发展远远滞后于锂离子电池。硫化铋(Bi_(2)S_(3))因具有较高的比容量、对环境友好和成本低等优势受到了研究者们的广泛关注。将石墨烯与Bi_(2)S_(3)进行水热反应,获得具有优异电化学性能的Bi_(2)S_(3)/NSGr负极材料。与Bi_(2)S_(3)相比,Bi_(2)S_(3)/NSGr的电化学性能提升比较理想,拥有更小的阻抗值(57Ω)、更大的钠离子扩散速率(1.74×10^(-13)cm^(2)/s),在0.5 A/g的电流密度下循环100圈后容量稳定在370 mA·h/g。结果表明,引入石墨烯对提升Bi_(2)S_(3)材料的循环稳定性和导电性能具有可观的效果,并能够提升材料的整体性能,为开发高性能的Bi_(2)S_(3)基负极材料提供研究思路。

关键词： 三维结构   石墨烯晶体   宏观厚度   薄膜电极   超级电容器  

摘要： 三维石墨烯晶体膜具有高晶体质量、大比表面积和高导电性,成为理想的碳基超级电容器的电极材料。然而,传统石墨烯电极材料受限于表面活性位点数量和宏观尺度下的电化学体积效应,难以达到理论性能。为此,重点介绍通过高能束流(如CO_(2)激光和高能电子束)诱导技术制备宏观厚度的三维石墨烯晶体膜,并探讨其修饰与复合方法。在此基础上,详细阐述CO_(2)激光和高能电子束制备三维石墨烯晶体膜的基本原理及其可控制备策略。采用CO_(2)激光,通过调节激光参数和前驱体材料,能够实现石墨烯晶体膜的厚度调控和结构优化。高能电子束具有高穿透力和低反射特性,能够在宏观尺度下制备均匀的三维石墨烯薄膜。此外,还介绍了通过非金属原子掺杂、金属氧化物和导电聚合物复合等方法,进一步提升三维石墨烯晶体膜的电化学性能等方面的研究内容。在超级电容器应用中,三维石墨烯晶体膜表现出优异的体积比电容和循环稳定性,具有广阔的应用前景。然而,随着厚度的增加,三维石墨烯晶体膜的体积效应和离子传输效率等问题仍需解决,提出通过构筑梯度孔道和优化孔隙结构来增强离子传输能力的解决方案。最后展望了三维石墨烯晶体膜在商用超级电容器中规模化应用的机遇与挑战。

关键词： 聚酰亚胺   石墨烯   官能团   分子动力学   热力学  

摘要： 为改善聚酰亚胺的高温热稳定性和力学性能,使其在高度集成化的现代电子器件中得到更好的应用,利用接枝不同官能团的石墨烯(GN)对聚酰亚胺(PI)进行改性,提高其热力学性能。采用分子动力学模拟的方法,建立纯聚酰亚胺、未接枝的石墨烯掺杂聚酰亚胺和分别接枝羧基(GNCOOH)、羟基(GNOH)、氨基(GNNH_(2))3种官能团的石墨烯掺杂聚酰亚胺5种模型。结果显示,经过GN改性后的PI复合模型热力学性能得到显著提升,其中,PI-GNCOOH体系的改善效果最显著,与纯PI体系相比,玻璃化转变温度和热导率分别提高了34 K和14.81%,自由体积下降至17.79%,均方位移明显小于未经过掺杂的纯PI体系。与纯PI体系相比,掺杂后的复合体系的弹性模量、剪切模量和结合能均有不同程度的增强,其中,掺杂GNCOOH的复合体系增强效果最为显著,其次为GNOH、GNNH_(2)。

关键词： 石墨烯   复合材料   能源   新型材料   低碳  

摘要： 随着科技的飞速发展,新型材料的研究与应用日益成为推动科技进步的重要力量。在新型材料中,石墨烯因其独特的物理性质和化学性质,被誉为“奇迹材料”,在全球范围内引起了广泛关注。石墨烯是由单层碳原子以sp杂化轨道形成的六角形蜂窝状平面薄膜,具有极高的机械强度、良好的导电性和导热性、优异的光学性能,以及独特的量子效应,使用机械剥离法、氧化还原法、气相沉积法等制备方法,通过衬底转移法、自组装法、湿法纤维融合方法等组装方法,在复合材料、能源、材料、生物医学、航空航天等领域的应用提供了更多的可能性。作为一种具有广泛应用前景的新型材料,激光烧蚀法还可能在某些特定应用领域中展现出独特的优势,具有很大、更深层次的研究空间和未知领域,其制备、组装及应用研究具有重大的理论意义和应用意义,特别是在激光烧蚀法制备方法研究过程中,为未来石墨烯的研究和应用提供有益的参考和启示,可进一步推动能源领域低碳发展,为2030年碳达峰、2060年碳中和国家战略目标贡献能源力量。

关键词： 四氧化三钴   石墨烯   水热法   复合材料   电化学  

摘要： 四氧化三钴(Co_(3)O_(4))的电容特性高,功率特性、能量特性以及循环性能优良,但单纯的Co_(3)O_(4)导电性较差,电化学利用率低,而石墨烯不仅电学、热学和力学的性质优异,而且比表面积大。以石墨烯为载体可以改善Co_(3)O_(4)的导电性,提高Co_(3)O_(4)的电化学利用率。以氧化石墨烯(GO)为前驱体,采用热爆法合成Co_(3)O_(4)/还原氧化石墨烯(rGO)复合材料。采用X射线光电子能谱,扫描电子显微镜和X射线衍射仪对样品的表征进行测试和分析,同时对样品进行电化学性能的测试。结果表明:制备的Co_(3)O_(4)/rGO复合材料具有较高的电化学催化性能。

关键词： 功能化石墨烯   碳纤维复合材料   界面改性   界面性能   石墨烯改性  

摘要： 界面相是复合材料中基体相和增强相之间传递应力的重要桥梁,石墨烯作为一种具有优异力学性能的二维材料,可有效提高碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)的界面性能。但石墨烯的比表面积大、易团聚,通过功能化改性提高其分散性、相容性和物理化学活性是实现理想界面改性效果的重要前提。本文对石墨烯的功能化改性及其在CFRP界面增强增韧改性中的应用研究进行了综述,首先详细介绍了石墨烯化学和物理功能化改性方法及研究成果,这些方法有效改善了石墨烯的分散性,然后综述了功能化石墨烯改性CFRP界面性能的最新研究现状,主要包含沉积法、浸渍法以及化学接枝法等研究成果,这些方法可以有效改善CFRP的界面性能并提高其使用寿命,最后指出了石墨烯改性CFRP界面性能研究的不足,并对未来的发展方向进行了展望。

关键词： 石墨烯量子点   纳米金   原儿茶酸   碳纤维电极   修饰电极  

摘要： 本研究采用原位生长法合成石墨烯量子点-纳米金(Au-GQDs)复合材料,并通过恒电位沉积将其修饰在自制碳纤维电极(CFME)上,开发了高灵敏度的电极Au-GQDs/CFME用于原儿茶酸(PCA)检测。利用扫描电镜和透射电镜对电极及其修饰层进行表征,并通过差分脉冲法、循环伏安法和电化学阻抗谱法分析PCA的电化学特性。研究确定了最佳电沉积时间为10min,PCA浓度范围为6.0×10^(-7)~1.0×10^(-5)mol/L时,其氧化峰电流(i_(p),nA)与浓度(c,mol/L)具有良好的线性关系(i_(p)=1.2607c+2.3906,R^(2)=0.9983),检出限为1.83×10^(-7)mol/L,定量限为6.23×10^(-7)mol/L,在小鼠血清样品中检测PCA的回收率为95.2%~103.6%。该方法具有高灵敏度和优良重复性,适用于PCA的定量检测。

关键词： 纳米碳材料   煤基石墨烯量子点   煤炭   制备机理   应用  

摘要： 作为一种新型纳米碳材料,石墨烯量子点(GQDs)因其具有独特的物理化学性质而受到研究者的广泛关注。近年来,利用我国丰富的煤炭资源规模化地制备煤基石墨烯量子点(C-GQDs),并拓展其在各种领域的应用,已成为当前研究的热点。通过介绍利用煤炭资源制备C-GQDs的主要策略、制备方法等,深入探讨了C-GQDs的制备机理,揭示了煤炭结构在其制备过程中的演变规律,同时分析了C-GQDs在能源转换与存储、化学催化、传感技术、生物医药等多种领域中的应用与其性能优势,提出目前C-GQDs所面临的问题与挑战,并进一步预测了其未来发展趋势。

关键词： 石墨烯   聚吡咯   涂层   力学性能   电导率   电磁屏蔽效能  

摘要： 利用石墨烯材料与聚吡咯(PPy)对聚多巴胺(PDA)修饰的棉织物进行涂层整理，制备了石墨烯/PPy涂层棉织物，并对其微观形貌、力学性能、电导率及电磁屏蔽效能进行了表征和测试。研究表明：石墨烯材料可将PDA织物的质量增重率提升0.66%～1.25%；PPy涂层可将PDA织物质量增重率增至6.55%～7.62%。使用PDA和PPy对棉织物涂层可在棉织物表面形成涂层膜，并将石墨烯材料包覆其中。同时经PPy涂层的PDA-石墨烯织物，纤维缝隙被进一步填充，表面光洁度较好。涂层棉织物的力学性能、电导率及电磁屏蔽效能与石墨烯材料相关，其中相关性最高的是N-GO，最低的是RGO。涂层棉织物的电导率和电磁屏蔽效能随着涂层层数的增加而增加，当涂层层数低于3层时，电导率与电磁屏蔽效能增幅较缓；涂层层数为3～9层时，电导率与电磁屏蔽效能增幅较快；涂层层数超过9层时，电导率与电磁屏蔽效能再次趋于平缓。当涂层层数为9层时，石墨烯/PPy涂层棉织物的电磁屏蔽效能为34.65 dB，已具备较好的电磁屏蔽效能。

关键词： 石墨烯   导电水凝胶   制备方法   组织工程  

摘要： 水凝胶具有类细胞外基质的内在结构及理化特性，可增强细胞间交流，促进组织再生，目前在组织工程领域引起了广泛关注，已成为最有潜力的生物活性材料。石墨烯具有独特的导电、导热和力学性能，将石墨烯引入水凝胶基质构建石墨烯基导电水凝胶，大幅拓展了传统水凝胶的应用范围。近年来，石墨烯基导电水凝胶已广泛应用于组织工程、柔性传感器、超级电容器等领域。总结了现阶段石墨烯基导电水凝胶的制备方法及其在皮肤、骨、心肌、神经、骨骼肌修复领域的研究进展，以期为未来组织工程的相关研究提供借鉴。