关键词： 空位   电子结构   类石墨烯   第一性原理计算  

摘要： 采用基于密度泛函理论的第一性原理方法，对三种类石墨烯材料（即 T 石墨烯、HOT 石墨烯和 net W 碳单层）中单空位和双空位的形成能以及电子结构性质进行了计算。结果表明，这三种类石墨烯中双空位的形成能总是低于单空位的形成能，并且HOT石墨烯具有最小的单空位和双空位形成能。当存在单空位时，T石墨烯由金属转变为半导体，HOT石墨烯由半金属转化为金属，而net W碳单层仍为金属，双空位则不改变体系的电子性质。此外，对于这三种类石墨烯，单空位体系都具有弱磁性和平带，平带处的态密度主要来自px轨道，py轨道或px，py轨道的共同贡献。差分电荷密度图显示，空位的存在对整体电荷密度的影响是相当局域的。

关键词： 分子动力学模拟   氧化石墨烯   沥青   复合材料   界面力学性能   黏结性能  

摘要： 本文采用分子动力学模拟方法，研究了氧化石墨烯改性沥青的界面力学性能。首先搭建氧化石墨烯沥青复合材料模型，然后通过界面的模拟拉拔实验，计算得到氧化石墨烯改性沥青的界面力学性能，探讨了温度、氧化率、石墨烯氧化类型及拉拔速率对界面力学性能的影响。结果表明，当温度低于玻璃化转换温度时，界面应力最大值随温度升高而增大，当温度超过玻璃化转换温度后，界面应力最大值随温度升高而减小，温度对氧化石墨烯改性沥青界面力学性能具有较大影响。当氧化率从0逐步增加到10%时，界面应力最大值不断增大，对界面的黏结性能有促进作用。当氧化率从10%逐步增加到30%时，界面应力最大值不断减小，导致界面黏结性能下降。在氧化率不变的情况下，界面应力最大值随着羧基占比增加而减小，羟基和羧基两种含氧官能团的比例对界面黏结性能有较大影响。随着拉拔速率提高，界面应力最大值增加，拉拔速率对界面黏结性能也有影响。

关键词： 水泥砂浆   石墨烯   原位生长   力学性能   微观结构  

摘要： 将纳米材料掺入水泥基材料中可提高水泥基材料力学性能，其中石墨烯因其高比表面积和优异的物理性能而备受关注，但其高成本和易团聚的缺点限制了其在水泥基材料中的应用。为此，使用腐殖酸作为碳源降低石墨烯的制备成本，并通过在水泥颗粒上原位生长石墨烯，提升其在水泥基材料中的分散性。实验结果表明水泥颗粒表面原位生长石墨烯比直掺进相同含量石墨烯对水泥砂浆性能增强效果更好。碳源为4.75 wt%的试验组3 d抗压强度和抗折强度分别提高了58%和60%，28 d抗压强度和抗折强度分别提高24%和15%，初始吸水率和次级吸水率分别下降72.95%和77.39%。通过腐殖酸在水泥颗粒表面原位生长石墨烯可以提高石墨烯在水泥砂浆中的分散性，促进水泥砂浆水化产物生成，并优化水泥砂浆孔隙结构，在降低水泥砂浆总孔隙率的同时降低了有害孔和多害孔所占比例，进而增强水泥砂浆性能。

关键词： Cr(VI)   差分脉冲伏安法   金纳米颗粒,还原氧化石墨烯  

摘要： Cr（VI）是一种广泛存在于环境体系中的重金属离子，对人体有着很强的毒性，开发选择性检测Cr（VI）的技术，对保护环境和人类健康至关重要。该文通过一步电沉积法在玻碳电极上原位生长了石墨烯/纳米金复合物修饰电极（Au/RGO-GCE），通过差分脉冲伏安法（DPV）对水体Cr（VI）进行检测。结果表明，在最佳条件下（富集电位为-0.9 V，富集时间为210 s，pH=6 NaAc-HAc缓冲液）Au/RGO-GCE电极对浓度范围为5～95 μg · L-1的Cr（VI）进行检测，线性方程为Y=1.438 9+0.016 13X，相关系数R2=0.992，呈现良好的线性关系。基于3倍信噪比，计算得到Au/RGO-GCE电极对Cr（VI）的检出限为1 μg · L-1。对同一电极进行连续九次测量，相对标准偏差为1.88%，水体中常见金属离子对检测影响较小，以实际水样进行加标回收检测时，回收率均保持在90%～110%之间，表明所制备电极具有较强的稳定性和抗干扰能力。将所制备电极搭配江苏天瑞仪器股份有限公司的便携式水质重金属分析仪，到广西壮族自治区柳州市某复合污染场地（经度109°379997″，纬度24°329288″）进行现场测试。10 μg · L-1和20 μg · L-1浓度Cr（VI）的加标回收测试中，回收率分别保持在95%～115%和100%～105%，表明所制备电极搭配便携式水质重金属分析仪器被成功应用于地下水中Cr（VI）的现场原位检测。该文开发的Au/RGO电极具有巨大的应用前景，为地下水中Cr（VI）的现场快速检测提供了新途径。

关键词： 氧化石墨烯   天然有机物   钙镁离子   凝聚动力学   沉降动力学   再分散  

摘要： 氧化石墨烯（Graphene oxide,GO）是应用最为广泛的碳纳米材料，可造成潜在的水生态环境风险。进入水体后，GO将受各类环境因子的影响诱发凝聚和沉降而改变其稳定性和生态毒性。其中，最重要的影响因素为天然有机物（Natural organic matters,NOMs）和电解质。目前NOMs特性及其与金属离子间复合作用对水中GO稳定性的影响机制尚不清晰。通过对水中GO凝聚、沉降和再分散过程的动力学分析，研究了典型NOMs和电解质对水中GO稳定性的复合影响。结果表明，电解质可压缩GO表面双电层引发其在水中凝聚。凝聚后GO可进一步沉降并从水中分离，沉降速度与凝聚速度呈正相关。相较于Mg2+,Ca2+与GO的亲和力更强，可使GO更快地凝聚和沉降。NOMs不会直接诱发GO凝聚，但可通过空间位阻作用抑制凝聚。相较于海藻酸钠，腐殖酸（Humic acid,HA）更易被GO吸附，抑制凝聚作用更强。HA可与Ca2+发生络合凝聚；GO、Ca2+和HA共存时，引发了多种凝聚过程的协同，使凝聚速度加快。有机物分子量越大，对GO凝聚和沉降的抑制作用越强。再分散过程使GO凝聚体分解，再分散后的GO可再次自发凝聚和沉降，但速度变慢。有机物存在进一步增强了再分散后GO在水中的稳定性。该研究可为全面评估GO在水中的稳定性和生态风险提供理论依据。

关键词： 石墨烯   玻璃纤维织物   双辐射体   新型红外辐射加热体  

摘要： 红外辐射是一种无需介质、穿透性强、兼容性高、应用广泛的热管理技术.随着该领域的不断发展,人们对先进红外辐射材料的需求不断增加.石墨烯作为一种新型柔性导电材料,具有优异的红外发射性质和辐射可调控的特点;玻璃纤维作为一种良好的灰体辐射材料,发射率可达～0.7.因此,由石墨烯与玻璃纤维复合得到的蒙烯玻璃纤维有望成为一种良好的红外电加热材料.本工作采用化学气相沉积方法,以玻璃纤维为衬底,在其表面生长了一层连续态石墨烯薄膜,制备得到一种新型红外热辐射材料——蒙烯玻璃纤维（graphene-skinned glass fiber fabric,GGFF）.蒙烯玻璃纤维织物具备轻质、柔性的结构特点和可调的红外辐射特性.这种由石墨烯和玻璃纤维结合组成的“双辐射体”具有很高的红外发射率（～0.90）和电热辐射转换效率（～80.2%）.由GGFF制成的电加热元件在4.5 W cm-2的电功率密度下能够以～255.5°C s-1的响应速率迅速升温至～580°C,实现快速的电热响应并达到均匀的加热温度.这种新型电加热材料综合了石墨烯和玻璃纤维良好的红外辐射性质,其红外辐射性能明显优于传统商用电加热片,有望实现电热辐射领域高效节能的目标.

关键词： 智能   石墨烯   地震计   3D打印  

摘要： 针对传统地震计保温罩在低温下既不能满足仪器工作环境指标，也不能保持地震计工作环境恒温的问题，结合地震计观测环境需求，采用石墨烯材料，应用现下流行的3D打印技术研制了一款地震计智能保温罩。经室内外测试分析表明，地震计智能保温罩能满足地震计监测环境要求，温度浮动小于1℃，12 V通用供电，智能恒温，仪器轻便，操作简单，适用性广，可在条件较差的摆房和低温户外环境使用。

关键词： 石墨烯   聚合物基复合材料   取向结构   导热界面材料  

摘要： 随着电子设备功耗和热量的不断增加，对热管理材料的性能提出了更高的要求。石墨烯作为导热填料，被广泛用于制备导热复合材料。与传统的石墨烯与聚合物直接共混相比，取向结构的石墨烯更有利于获得高导热性能的复合材料。因此，如何在聚合物复合材料中构建取向结构石墨烯以实现高导热性能成为研究的热点。综述了近年来基于取向结构石墨烯的高导热界面材料的制备方法及其应用，并对其今后的研究和未来发展进行了分析与展望。

关键词： 功能化氧化石墨烯   摩擦学性能   接枝氨基   复合材料   磨损  

摘要： 针对环氧树脂（EP）涂层在实际应用中因磨损而效能受限的问题，本研究运用乙二胺（EDA）改性氧化石墨烯（GO）得到功能化氧化石墨烯（RGO-EDA），将RGO-EDA作为EP添加剂制备了耐磨性能显著提升的RGO-EDA/EP复合材料涂层，并探讨了RGO-EDA添加量对EP复合材料耐磨性能的影响。研究结果表明，当RGO-EDA添加量为1wt.%时，与纯EP涂层相比，复合涂层的摩擦系数由0.835锐减至0.47，磨损率同样大幅度降低，展现了优异的抗磨损性能。本成果为开发高耐磨、长寿命的防护涂层材料提供了新途径，并为GO增强高分子材料耐磨性能提供了理论依据，具有广阔的应用前景。