关键词： 氧化石墨烯   生物炭   吸附   重金属   有机染料  

摘要： 重金属和染料废水产生的危害已经被广泛报道,因其持久性与富集性很难自然降解,不仅会污染环境,还会富集在海鲜中危及人类健康,水体中污染物的去除已经成为必须解决的问题。吸附法因操作方法简便,不会形成二次污染常用于去除污染物。碳基吸附材料因其成本低、易制作和吸附效率高等特点,成为目前的研究热点。本工作主要研究羧基氧化石墨烯/金属有机骨架纳米复合材料（GO-COOH/MOF-808）和桂花生物炭（OBC）这两种碳基材料吸附剂去除水体中的重金属离子和有机染料的过程及可能机制。主要内容如下: （1）采用水热法成功制备了GO-COOH/MOF-808以吸附水体中的重金属离子。采用SEM、XRD、FTIR和TGA等对GO-COOH/MOF-808的结构进行表征,探究初始浓度（C0）、p H和反应时间等因素对吸附过程的影响。结果表明:在溶液p H为5.5、C0为100 mg·g-1的环境下,GO-COOH/MOF-808吸附Pb（Ⅱ）、Cd（Ⅱ）、Cu（Ⅱ）、Ni（Ⅱ）和Co（Ⅱ）的最大吸附容量分别为157.23、136.43、91.74、90.99和82.35 mg·g-1,而且可以在20 min内达到吸附平衡。整个吸附过程均与准二级速率方程和Langmuir等温线吸附模型相符合,说明吸附过程以离子交换和化学吸附为主。利用FTIR和XPS分析了吸附重金属离子可能的机制,包括离子交换、静电吸附、化学吸附、π-π相互作用和配位络合,表明GO-COOH/MOF-808有望成为去除重金属离子的有效吸附剂。 （2）以桂花为原料,用水热和碳化相结合的方法将低成本桂花制备成OBC用于吸附水体中的有机染料,并研究了OBC吸附各种染料过程中的影响因素（C0、p H和时间）。结果表明:OBC对孔雀石绿(MG,C0=800 mg·L-1,p H=7)、刚果红(CR,C0=1000 mg·L-1,p H=8)、罗丹明B(Rh B,C0=500mg·L-1,p H=6)、甲基橙(MO,C0=1000 mg·L-1,p H=7)、亚甲基蓝(MB,C0=700 mg·L-1,p H=8)和结晶紫(CV,C0=500 mg·L-1,p H=7)六种染料的吸附容量分别为6501.09、2870.30、554.93、6277.72、626.50和3539.34 mg·g-1,符合准二级速率方程和Langmuir等温线模型,表明吸附过程是离子交换和化学吸附占主导地位。通过BET表征分析OBC具有优异的比表面积(2063.09m2·g-1),利用FTIR和XPS分析,氢键、π-π键和静电吸附都是吸附有机染料的可能机制。OBC可能成为吸附有机染料的潜在吸附剂。

关键词： 溶解性有机质   氧化石墨烯   荧光猝灭   光谱分析  

摘要： 溶解性有机质（Dissolved organic matter,DOM）在自然和人工环境中广泛存在,对环境中污染物的迁移、转化和降解有非常重要的影响。近年来,碳基纳米材料环境污染问题越来越引起的人们的关注,考虑到氧化石墨烯（Graphene oxide,GO）的使用和生产不断增加,且GO在水体中具有良好的分散性,一旦被释放到水体和沉积物中,可能会带来更为严重的生态问题。因此,深入探究DOM与GO的相互作用机制可为科学评估GO在环境中迁移、转化、归趋等地球化学行为提供理论基础和科学依据,为未来GO进入环境后引发的环境污染问题提供科学支撑。 本研究以GO、标准DOM样品（Pahokee peat fulvic acid,PPFA）和不同深度同源沉积物DOM为研究对象,利用三维荧光（Three-dimensional excitation-emission matrix fluorescence spectroscopy,3D-EEM）、紫外可见吸收光谱（Ultraviolet visible absorption spectrum,UV-Vis）、平行因子分析（Parallel factor analysis,PARAFAC）等技术手段,结合非线性Ryan-Weber荧光猝灭滴定模型、密度泛函理论（Density functional theory,DFT）等方法,明确DOM样品与GO的相互作用机制和作用力类型,阐述湖泊沉积物同源DOM随深度变化后的结构特征以及同源沉积物DOM与GO的相互作用效果。主要结论如下: （1）揭示了DOM与GO的相互作用机制:基于Stern-Volmer模型拟合得到的猝灭常数Ksv随温度升高而降低、分子猝灭速率常数KQ大于极限扩散速率常数、以及DOM与GO相互作用前后荧光寿命基本不变（5.07 ns～5.24 ns）等现象,明确了DOM与GO之间的相互作用机制为静态猝灭,两者形成了DOM-GO配合物。 （2）明确了DOM与GO之间的相互作用力类型:3D-EEM结合PARAFAC探究了不同pH值条件下不同荧光组分与GO相互作用的结合常数logK变化特征,在pH值2.00～12.00范围内C1、C2和C3三种组分和GO的logK从2.74增大到3.98 l/mol;进一步结合Zeta电位和粒径分析,排除静电作用是DOM-GO之间的主要作用力。在不同温度条件下,通过Van’t Hoff模型发现,在DOM-GO系统中,ΔH<0,ΔG<0;DFT密度泛函理论计算表明,FA-GO形成氢键且键长为1.814～2.049?,FA和GO的相互作用能ΔE为-26.601 kcal·mol-1,与Van’t Hoff方程得到的热力学参数ΔG分析结果一致,证明两者之间通过自发的放热反应形成配合物,氢键和π-π作用可能是主要作用力。 （3）阐述了不同深度同源湖泊沉积物DOM与GO的相互作用效果:结合紫外指数、荧光指标和PCA主成分分析等,发现表层沉积物DOM样品腐殖化程度、芳香度和分子量较高,而深层沉积物DOM样品表现出更强烈的自生源特征以及更小的分子量;使用非线性Ryan-Weber荧光猝灭滴定模型不同深度同源沉积物DOM与GO的相互能力评估时,结合常数logK受到金属离子、腐殖化程度等的影响,Ryan-Weber荧光猝灭模型可以有效识别不同深度同源DOM与GO相互作用能力的细微差别。且在基于静态猝灭的前提下,Ryan-Weber模型相关系数均大于0.98,进一步证实了DOM与GO之间的相互作用机制。

关键词： “点-面”碳结构   原油清理   蒸发发电   聚电解质原位凝胶化海绵  

摘要： 改变对传统化石能源的过度依赖,大力开发清洁绿色能源是实现“双碳”战略目标的关键。太阳能作为绿色能源,取之不尽用之不竭,但是其综合利用的成效远未达到预期。近年来,利用光热界面局域效应,太阳能转化利用效率得到了极大提升,从而促进了太阳能海水淡化、污水净化、蒸汽发电等领域发展。该技术中太阳能光热转化利用效率取决于光热转化体系的设计及其能量管理,为此本文提出了一种多级低维碳组装结构,即将零维煤基碳点（CDs）与二维还原氧化石墨烯（r GO）进行“点-面”耦合,组装在三聚氰胺海绵框架上（MS）。不仅提高了太阳光的捕获,还使CDs的热辐射性能与r GO的热传导性能进行了协同,极大地提高了光热转化和利用率。然后,用于泄漏原油回收清理、同时海水淡化与发电两个方面,实现了太阳能的综合高效利用。具体研究内容与成果如下: （1）开发了一种光热和电热耦合海绵,用于以最小的热损失快速清理回收原油。在1 k W·m-2光强下,以1:1的比例负载r GO和CDs两种光热剂在海绵内部,达到97.4 g·g-1的最佳吸附量,高于目前报道的大部分原油清理应用。通过成本计算,得出1 h内回收的原油价值是材料成本的3.15～4.43倍,可以同时实现高吸附率和良好的成本效益。在输入适当的电压下,海绵吸附原油速率显著增加,太阳能—吸附原油转化效率达到248%。结合理论模拟计算分析,同时负载r GO和CDs的海绵与负载单一光热剂相比,可以更快的将热量传递到底部,证明了两种光热剂组装海绵具有高效的光热转化与管理的能力。机理研究表明:在r GO上组装CDs不仅增强了太阳能光热吸收能力,而且还抑制电子通过电荷转移过程的带间跃迁,产生的可见光和红外发射有效减少了能量损失。当施加电压时,可以通过促进电荷转移来进一步阻止辐射复合,促进太阳能光热转换。 （2）构建了聚电解质水凝胶功能化的CDs与r GO耦合光热海绵双功能蒸发器,用于海水淡化的同时持续稳定发电。聚电解质水凝胶使水的蒸发焓降低到1005k J·kg-1,加之高效的太阳能捕获,在1 k W·m-2光强下,蒸发器展现出3.53 kg·m-2·h-1的蒸发速率和98.6%的太阳能-蒸汽转换效率,高于目前报道的大部分蒸发器。此外,蒸发器在17.5 wt%的盐浓度下达到0.972 V的开路电压以及172.38μA cm-2的短路电流,有效输出功率可达94.28μW·cm-2。通过简单地并联和串联单元,不需要任何其他辅助设备,足以为许多普通电子设备供电。发现了水溶液中一价碱金属离子和多价阴离子可以显着提高电力输出,极好的适用于海水环境下。通过理论计算与实验相结合,提出了蒸发器长时间持续发电机制。即聚电解质解离出质子分布在中间态水中并随着水蒸发形成电势差,蒸发过程中不断发生解离和结合循环反应过程,形成了稳定连续的发电。在盐溶液中,质子会在自由水（FW）和中间水（IW）附近形成双电荷层（ED）,诱发额外的离子电场从而提高输出电量。

关键词： 涡旋光束   Pancharatnam-Berry相位   超构透镜   多路复用   自组装石墨烯  

摘要： 由于携带轨道角动量的涡旋光束属于特殊类型的光束,其光场呈现旋转相位结构。这种光束不仅具备传统的自旋角动量,还带有额外的轨道角动量即沿着光束轴向的轨道角动量。涡旋光束的显著特征在于其相位结构呈螺旋状,正如螺旋桨在水中的运动轨迹。这使得涡旋光束成为一种独特的工具,可用于在光学和通信领域实现一系列创新应用。在未来的高容量通信、光学成像、激光雷达、光学传感以及自由空间通信等领域,涡旋光束具有巨大的前景。 基于几何相位(Pancharatnam-Berry phase)的微波调控因其具备极高的相位操作灵活性,几乎完美契合涡旋光调制需求。对PB相位控制的超表面结构设计成为研发具有出色相位控制能力器件的关键。传统超表面存在加工难度大、制备流程繁琐以及制备周期长等问题。因此,我们采用了激光烧蚀技术和激光诱导石墨烯薄膜技术来制备所需结构。借助石墨烯加工技术,实现了低成本、快速、大面积的功能器件制备。本文中首先基于激光直写技术设计了的透射式双路复用涡旋超透镜发生器,然后基于激光诱导石墨烯薄膜技术的多路复用透射及反射控制的涡旋超透镜发生器。这些设计不仅具备良好的相位控制能力,同时也具有超薄易于集成应用的优点。主要研究内容如下: (1)基于激光烧蚀技术的三层石墨烯透射式双路涡旋发生器。该器件在介质基板的上下两层采用相同旋转角度的工型石墨烯薄膜,经过特定的相位算法分布而成。通过使用商用电磁仿真软件,对所选介质的损耗正切、厚度以及工型结构的尺寸等参数进行分析,使此结构透射效率和相位响应达到预期。随后,对设计的结构进行全波模拟仿真和数值计算,并结合设计相位分布设计器件。结果表明,基于激光烧蚀技术的石墨烯自组装薄膜结构在设计工作频率(23.5GHz)下展现出足够的透射效率(86%)和相位控制能力。验证了该器件作为全空间到达的携带不同轨道角动量模式的涡旋光束发生器的功能。这一结果证实了基于激光烧蚀的石墨烯微结构在复杂功能波束赋形器件中的应用具有潜力,并为其提供了新的思路和概念验证。 (2)基于激光诱导石墨烯薄膜技术,在这里设计并成功制备了一个多通道透射反射同时操作的薄板超宽带超构透镜涡旋光发生透镜。该器件能够在超宽带范围内实现均匀透射效率和相位控制,并具备透射反射同时操纵功能。随后,根据仿真结果选择合适的参数制备样品,并对设计的结构进行时域全波模拟、数值计算以及测试表征。结果显示,这种基于激光诱导石墨烯薄膜技术制备的器件能够实现超宽带(25.2～89GHz,相对带宽109%)范围内的均匀透反射效率(≥40%)和超均匀的相位控制能力。通过这一结构,实现了多波束涡旋超构透镜发生器,验证了多个频率(30 GHz、45 GHz、60GHz)的圆极化波激励下的响应。这一成果证明了将激光诱导石墨烯薄膜技术应用于复杂功能波矢赋形器件中的新思路和概念的可行性。

关键词： 铜修饰石墨烯   镁基复合材料   微观结构   力学性能   摩擦学性能  

摘要： 随着工业文明的持续发展,不同行业领域对环境友好、轻质且高强度的镁基复合材料的需求逐渐攀升。鉴于石墨烯具备卓越的综合力学性能,它已成为金属基复合材料领域备受瞩目的理想增强体之一,由于石墨烯与镁的润湿性较差,两者只能形成结合强度较差的机械结合,使得石墨烯增强镁基复合材料的力学性能仍然低于预期。在石墨烯表面镀覆金属或金属氧化物的方法能够提高界面的润湿性和结合强度,有利于在镁基复合材料中充分发挥石墨烯的优异性能。 本文以石墨烯纳米片为原料,采用乙二胺四乙酸二钠法（EDTA法）和柠檬酸钠法（SC法）制备出Cu表面改性的石墨烯（Cu@GNPs）,利用FTIR、XRD与XPS等手段表征表面处理前后各元素的状态及所占比重;通过粉末冶金法将制备的Cu@GNPs添加到镁基体中,并对复合材料的微观组织、力学性能及摩擦学性能等进行测试,探究增强体对复合材料的影响规律;对其强化机制进行计算和分析,讨论复合材料的磨损机理,主要研究结果如下: EDTA法（Cu@GNPs-1）和SC法（Cu@GNPs-2）制备Cu表面改性的石墨烯的最佳镀液pH值均为9,最佳加热温度分别为50℃和60℃。两种方法获得的Cu@GNPs表面的镀层均由Cu2O、CuO和单质Cu组成,由于乙二胺四乙酸二钠与溶液中的Cu离子形成络合物,降低了镀液中Cu（OH）2的含量,Cu@GNPs-1的镀层中的Cu2O含量比Cu@GNPs-2中的低,CuO含量更高。总体而言,Cu@GNPs-2表面的镀层质量优于Cu@GNPs-1。 以Cu@GNPs（Cu@GNPs-1和Cu@GNPs-2）作为增强体,利用粉末冶金法制备了AZ31镁基复合材料。Cu@GNPs的添加为复合材料提供大量的动态再结晶形核位点促进晶粒细化,随着Cu@GNPs添加量的提高,Cu@GNPs-1/AZ31和Cu@GNPs-2/AZ31复合材料的晶粒尺寸逐渐减小,当Cu@GNPs的添加量为1.5 wt.%时晶粒最细小,但是当Cu@GNPs含量过高时（≥2 wt.%）,因为其自团聚特性导致Cu@GNPs无法分散均匀,显著降低了晶粒细化作用。Cu@GNPs表面镀层中适量的CuO有利于在界面处生成适量的MgO,在Cu@GNPs与镁基体之间形成半共格界面,提高其界面结合强度,有助于载荷由软质的镁基体中转移到硬质的Cu@GNPs增强体中,使得复合材料的性能得到极大提高。 以Cu@GNPs-2增强AZ31镁基复合材料为例,分析了复合材料的强化机制。复合材料力学性能的提高主要源于细晶强化和载荷传递强化。Cu@GNPs-2添加量为1.5 wt.%时,复合材料的性能达到最优,此时,增强体可以有效细化复合材料的晶粒,复合材料中细晶强化与载荷传递强化发挥主要作用,二者对总强化效应的贡献分别为32.7%与52.4%,随着Cu@GNPs-2含量的增加,复合材料中的热错配强化效果逐渐提高,Orowan强化对复合材料屈服强度的贡献相对较低。 随着Cu@GNPs-2含量、外加载荷和滑动频率的增加,Cu@GNPs-2增强AZ31镁基复合材料的摩擦系数和磨损率均先减小后增大,复合材料中Cu@GNPs-2的质量分数为1.5 wt.%、载荷为6 N、滑动频率为0.5 Hz时所对应的摩擦系数和磨损率最低,此时复合材料的磨损机制为轻微的磨粒磨损。Cu@GNPs-2增强镁基复合材料的耐磨性能提高依赖于Cu@GNPs-2在基体表面形成连续均匀的转移膜,阻止对偶球与镁基体的直接接触,从而提高复合材料的耐磨性能。当Cu@GNPs-2添加量过高、载荷和频率过大时,由于转移膜的力学性能下降导致基体发生大量塑形变形,复合材料的磨损机制包括黏着磨损、剥层磨损和氧化磨损。

关键词： 纳米零价铁负载还原氧化石墨烯   微生物反硝化   反硝化细菌   土工布负载  

摘要： 在现代城市化进程中,城市雨水径流问题日益凸显。针对城市雨水径流中氮污染导致的水华现象,实现有效的脱氮处理,显得尤为迫切和必要。在众多脱氮技术中,纳米零价铁因其独特的高还原能力,通常被用作电子供体,促进微生物反硝化过程,从而达到高效脱氮的目的。然而,在实际应用中纳米零价铁由于其易被氧化和易团聚的特性,导致其反应活性大大降低。还原氧化石墨烯因其出色的物理化学性质,可以作为载体材料。将纳米零价铁与还原氧化石墨烯复合,不仅能够有效防止纳米零价铁的氧化和团聚,还能进一步提升其反应活性。 本研究正是基于这一背景,提出利用纳米零价铁复合还原氧化石墨烯(nZVI-rGO)材料与微生物协同反硝化脱氮。深入考察了nZVI-rGO材料在微生物反硝化过程中的促进效果及其机制。同时,本研究还探讨了nZVI-rGO在宏观材料上的负载效果以及促进微生物脱氮的效果。 结果表明:(1)在复合材料配比为GO加入0.3 g时的材料对于微生物反硝化的促进效果最佳,在反应24 h可以达到GO加入0.1 g和加入0.5 g材料的5倍和1.6倍。(2)对比nZVI-rGO复合材料和nZVI单体材料对硝酸盐的还原反应时,nZVI-rGO复合材料的活性更高,且化学还原反应的最终产物是氨氮。(3)相较于nZVI对微生物反硝化的促进效果,nZVI-rGO对于微生物的反硝化效率的促进效果最好,在9 h能达到99.3%的硝酸盐去除效果,是单独微生物的3倍。(4)检测了协同系统中总铁和二价铁的含量,以及pH、ORP和DO值,发现在加nZVI-rGO后,系统中的铁离子可以有助于细胞的代谢。pH值、ORP值和DO值均可以表明在加入复合材料后使得系统适宜微生物脱氮。(5)通过电化学表征方法,验证了nZVI-rGO复合材料具有更好电子传递效果,同时与微生物的功能基因和细胞色素c的相对含量测定相佐证,发现nZVI-rGO可以刺激细菌产生细胞色素c加速胞内的电子传递,同时增加反硝化细菌的反硝化功能基因丰度。(6)在实际应用方面,将nZVI-rGO复合材料负载于宏观过滤材料表面,通过观察负载的效果和实际应用的条件,选择土工布作为负载的载体。(7)nZVI-rGO@土工布合成后进行了表征,表明材料均匀负载于表面,且合成过程并不影响土工布的机械性能。(8)同时,为探究负载后的脱氮效果,将负载后的材料nZVI-rGO@土工布与反硝化细菌协同,结果表明,相比于nZVI-rGO复合材料,负载后的材料的反应启动需要更长时间,但同样也可以在短时间达到99%的脱氮效果,证实了nZVI-rGO复合材料在实际应用方面具有较好的应用前景。(9)检测了加入负载后土工布系统中总铁和二价铁的含量,以及pH和ORP值,验证了负载后土工布也可以使系统维持在适宜微生物脱氮的的环境。证实了nZVI-rGO复合材料在实际应用方面具有较好的应用前景。

关键词： 氧化石墨烯   二茂钴   抗菌   耐药性   药物递送  

摘要： 细菌感染引起的疾病往往对人们的健康生活造成极大影响,抗生素的面世使这一问题得到了良好的改善,但随之而来的却是过度使用或不正确使用抗生素导致的细菌产生耐药性的问题。目前,抗生素耐药性已被认为是全球公共卫生最严重的威胁之一。新药的研制速度无法赶上耐药性的发展速度,我们将很可能进入一种“后抗生素时代”。所以面对这一重大挑战,亟需探寻新对策。本研究利用纳米材料的独特优良属性及抗菌特性,发挥金属阳离子二茂钴聚合物（PCo）及氧化石墨烯（GO）的优势作用,深入研究氧化石墨烯-二茂钴（GO-PCo）复合纳米片以及氧化石墨烯-二茂钴-青霉素（GO-PCo-Peni）复合载药纳米片的抗菌机制和药理学特性,为开发新型的抗菌剂以克服抗生素耐药性提供新的思路和策略。主要结果如下: （1）GO-PCo复合纳米片的制备。首先通过亲核加成、氧化裂解等一系列反应制备金属阳离子二茂钴,核磁共振氢谱验证其结构;再通过表面引发的可逆加成-断裂链转移聚合法将金属阳离子二茂钴聚合物接枝在氧化石墨烯纳米片的表面,利用热重分析、红外光谱及紫外可见光谱表征验证得到GO-PCo复合纳米片。最后通过金属阳离子二茂钴与青霉素G的静电吸引作用制备得到GO-PCo-Peni复合载药纳米片用以后续研究。 （2）GO-PCo复合纳米片及GO-PCo-Peni复合载药纳米片的体外抗菌研究。评价了GO-PCo复合纳米片及GO-PCo-Peni复合载药纳米片对一种革兰氏阳性菌和三种革兰氏阴性菌的体外抗菌效果,并进行了溶血试验评价。结果显示,GO-PCo-Peni复合载药纳米片具有优良的抗菌性能,抗菌效果显著优于青霉素G。以革兰氏阳性菌-金黄色葡萄球菌（***）为例,与青霉素G（17.4μg/m L）和PCo-Peni聚合物（7.2μg/m L）相比,GO-PCo-Peni复合载药纳米片的最低抑菌浓度（MIC值）降至1.9μg/m L;紫外可见分光光度仪测定600nm处的吸光度值(OD600)GO-PCo-Peni复合载药纳米片（0.053）相比青霉素G（0.272）降低了80%。场发射扫描电镜实验结果显示,加入GO-PCo-Peni复合载药纳米片与细菌共培养后,未观察到完整细菌,产生大量细胞碎片和死细胞。透射电镜结果进一步显示,细菌被大量的GO-PCo-Peni复合纳米片所包围,氧化石墨烯薄层结构可以像锋利的刀片一样切割细菌细胞膜,同时穿透细菌,使细菌细胞壁破坏甚至直接杀死细菌。上述结果表明本研究所制备的复合载药纳米片具有优良的抗菌性能。 （3）GO-PCo-Peni复合载药纳米片的体内抗菌研究。评价了在小鼠体内GO-PCo-Peni复合载药纳米片对抗药/非抗药金黄色葡萄球菌的抗菌效果。首先对青霉素G和GO-PCo-Peni复合载药纳米片进行了MIC测定以及抗菌活性测定,进一步研究了体内细菌分布情况和血液细菌分布情况。结果显示,GO-PCo-Peni复合载药纳米片相对于青霉素G显示出更高的对抗耐药菌株的优势抗菌性能。对于抗药菌株,青霉素G的MIC≥0.17,GO-PCo-Peni复合载药纳米片的MIC≥0.08。体内分布实验结果显示GO-PCo-Peni复合载药纳米片组小鼠的组织匀浆菌落较其他组呈现更低的菌落数;血液细菌分布实验结果显示penicillin G对抗抗药菌株24小时后仍有较多菌落（>1.0×10～8 CFU/m L）,抗菌效果较差,而GO-PCo-Peni复合纳米片产生了较好的抗菌效果（<0.3×10～8CFU/m L）。以上结果表明,GO-PCo-Peni复合载药纳米片用以对抗耐药菌株感染具有良好的应用前景,可进一步探究其临床应用潜力。 综上可以得出结论,本研究所制备的GO-PCo-Peni复合载药纳米片可增强抗生素抗菌效能,同时可用于抵抗耐药菌株,降低耐药性带来的风险或避免耐药性的产生,对于未来临床应用具有积极的参考价值。

关键词： 石墨烯/铜复合材料   化学镀铜   分散性   摩擦性能   润滑油  

摘要： 随着润滑领域研究的不断深入，人们发现复合润滑添加剂与单一添加剂相比，具有增强的协同润滑性能和优越的润滑效果。其中，石墨烯/铜(GR/Cu)纳米复合材料具有独特的结构和优异的力学性能，在润滑领域具有巨大的应用潜力。然而，石墨烯和纳米铜颗粒在润滑领域的应用受到易团聚、分散性差、石墨烯与铜之间界面润湿性差等诸多挑战的限制。本研究采用化学镀铜方法，用片状石墨烯(GP)和树枝状石墨烯(FG)制备了石墨烯/铜纳米复合材料。通过油酸和硬脂酸处理对复合材料进行表面改性，然后在酯类基础油中分散，生产出具有优异分散性的润滑油添加剂。结构分析证实了铜纳米颗粒在两种石墨烯表面的均匀分散，确保了增强的润滑效果。分散实验表明，制备的石墨烯/铜复合材料在酯类基础油中分散均匀。摩擦学实验表明，添加一定量(0.05wt%)的润滑油添加剂可在一定程度上降低摩擦系数和磨损疤痕直径。