关键词： 石墨烯   氮掺杂   纤维负极   锌离子电池  

摘要： 本文采用改进的Hummers方法合成氧化石墨烯(GO)纳米片,并将其均匀涂覆在棉线表面,通过高温还原制得还原氧化石墨烯(rGO)包覆碳的复合纤维。同时,通过化学气相沉积法在GO中引入氮基团,制备了氮掺杂石墨烯纤维(N-rGO)。N-rGO负极表现出优异的电化学性能,在1 A·cm^(-3)电流密度下循环1000 h后仍保持稳定电位,远优于rGO负极。此外,N-rGO负极在4 A·cm^(-3)的高电流密度下依然表现出高稳定性。研究表明:氮掺杂能有效提高电极材料亲锌性,从而诱导稳定的锌沉积行为。

关键词： 石墨烯   双网络水凝胶   电磁屏蔽   微波吸收  

摘要： 在聚乙烯醇-聚丙烯酰胺(PVA-PAAM)双网络水凝胶中引入不同负载量(4.0%,6.5%,12.0%,16.8%,20.9%,质量分数)的石墨烯片(GF)制备GF/PVA-PAAM复合双网络水凝胶,研究了GF负载量对该水凝胶电磁屏蔽和微波吸收性能的影响。结果表明:随着GF负载量的增加,GF/PVA-PAAM水凝胶的电磁屏蔽效能、吸收效率和反射效率均先增后减,反射损耗基本先减后增,微波吸收能力先升后降。当GF负载量为16.8%时电磁屏蔽效能最高,达27.29 dB;当GF负载量为6.5%时,2.5 mm厚水凝胶在9.6 GHz处的反射损耗最低,达-23.36 dB,有效吸收宽度约为2.12 GHz。GF的引入提高了双网络水凝胶的电磁屏蔽和微波吸收性能以及拉伸强度。

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Mg^(2+),Ca^(2+)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Ca^(2+)发生络合凝聚;GO、Ca^(2+)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： 三维石墨烯气凝胶   Co_(3)O_(4)纳米线   过氧化物酶样活性   比色传感器  

摘要： 为了提高过氧化物酶模拟物的催化活性以及设计新颖的检测策略,从而实现农产品中农药残留的高性能、低成本的可视化检测。该文利用三维石墨烯气凝胶/Co_(3)O_(4)纳米线作为人工纳米酶,设计了一种可视化传感器用于甲基对硫磷的检测。1)通过一锅水热法合成了3D GA/Co_(3)O_(4) NWs敏化结构。2)基于3D GA/Co_(3)O_(4) NWs优异的类过氧化物酶活性,以及有机磷农药对AChE的抑制作用,构建一种比色传感器。3)将比色传感器用于甲基对硫磷的可视化检测。结果表明在30~1 000 nmol/L浓度范围内,3D GA/Co_(3)O_(4)纳米线比色体系的吸光度和毒死蜱浓度呈现良好的线性关系,检出限为10 nmol/L。该比色传感不仅为利用三维结构的石墨烯气凝胶(GA)作为新型敏化剂,提升过氧化物酶模拟物的催化活性提供了新思路,而且为农药残留可视化检测开辟了有前景的方法。

关键词： 石墨烯   再生胶原蛋白纤维   混纺比   灰色近优法  

摘要： 为了探究黏胶基再生胶原蛋白纤维与石墨烯涤纶纤维混纺比例对混纺纱线及其织物性能的影响,特设计了3种混纺比(35/65、50/50、65/35)进行纺纱实验,测试了成纱质量指标和混纺面料的性能。运用模糊数学中的灰色近优综合分析法,对纱线条干CV值,面料抗菌性能、手感等指标进行评估,得出最优混纺比为35/65。这一结果综合考虑了纱线及面料的综合性能,为实际应用提供了重要参考。

关键词： 甘蔗   石墨烯肥料   农艺性状   光合生理特性   产量  

摘要： 为了使石墨烯在农业领域的应用有新突破,实现从实验室研发到田间实践的关键跨越,开展了石墨烯肥料在甘蔗种植中的应用效果研究,具体考察了石墨烯肥料对宿根蔗与新植蔗的农艺性状、光合生理特性、产量等关键生长指标的影响。结果表明,施用石墨烯肥料可提高甘蔗的出苗率、分蘖率及促进早期生长,还通过改善土壤微环境有效抑制了病害的发生。同时,石墨烯肥料能明显提高新植蔗的光合速率,对宿根蔗光合速率的提高作用较小。施用石墨烯肥料明显改善了甘蔗的农艺性状,包括叶片数、株高、叶片厚度及叶片宽度,提高了甘蔗产量,较不施用石墨烯肥料对照增产30.32%。石墨烯肥料可在甘蔗种植中推广应用。

关键词： 氧化石墨烯   环氧树脂涂层   吸水率   防护机理  

摘要： 采用环氧树脂对混凝土表面实施防护,是提升其耐久性、延长使用寿命的常规方式。本研究创新性地引入氧化石墨烯(GO)对环氧树脂涂层进行改性,深入分析了改性涂层的基本特性,并系统探究了其对混凝土防护效能的影响机制及作用原理。研究揭示,GO在环氧树脂中实现了均匀散布,有效提升了涂层的接触角。随着GO含量的递增,混凝土吸水率最大降幅可达14.2%,抗渗深度则最大提升了27.2%。此外,GO虽加速了水化进程,却未改变水化产物的本质。比如GO通过促进水化反应速率,缩短了水化时间。GO凭借其构建的“迷宫效应”屏障,有效延长了有害介质渗透路径,从而显著强化了涂层对混凝土的防护效能。

关键词： 电磁屏蔽   石墨烯   仿真模拟   趋肤深度   磁控溅射  

摘要： 石墨烯薄膜因其独特的层状结构、高电导率及良好的柔韧性,在电磁屏蔽领域被广泛研究。然而,石墨烯薄膜存在趋肤深度大的问题,导致其难以兼顾超薄厚度和高屏蔽效能。针对以上问题,基于传输线理论对石墨烯薄膜进行表面修饰和多层阻抗失配界面设计,建立金属-石墨烯多层异质结构模型并开展电磁仿真模拟研究,探索了金属类型、厚度、周期数等结构参数对电磁屏蔽性能的影响规律;依据仿真模型,采用磁控溅射方式构筑了Ag-石墨烯-Ag三明治结构复合薄膜(A-G-A CF)并研究了其电磁屏蔽性能及屏蔽机制。结果表明:石墨烯薄膜表面镀Ag后,电导率提高了近两个数量级,使趋肤深度大幅度减小,4~18 GHz频率范围的屏蔽效能由24 dB提高至44 dB。同时,三明治结构的构筑也增强了电磁波的损耗,使屏蔽效能进一步提高至51 dB。随着金属镀层厚度增加,A-G-A CF的屏蔽效能逐渐提高,金属镀层厚度约580 nm的A-G-A CF的屏蔽效能高达65 dB,可以屏蔽超99.9999%的电磁波能量。

关键词： 二硫化钼   石墨烯   分散液   两步法  

摘要： 针对二硫化钼纳米片易团聚且导电性较差的问题,提出了一种创新的两步法成功制备出石墨烯/二硫化钼分散液,利用实验室自制羟基自由基发生装置制备前驱体后与分散助剂混合,结合超声辅助技术成功制备出高浓度且稳定的分散液。对电解液及分散助剂种类进行了优化,并深入研究其影响规律。使用X射线衍射(XRD)和紫外可见光谱(UV-Vis)对分散液进行定性分析;以浓度为指标,筛选出最优工艺。结果表明,相比其他电解液及分散助剂,以NaCl为电解液制备前驱体,乙醇为分散助剂制备的石墨烯/二硫化钼分散液,具有更高浓度且稳定存在超三个月。该方法在最优工艺下制备的石墨烯/二硫化钼分散液的电导率比同条件下制备的二硫化钼分散液提高了378%。

关键词： 液态金属   混合纳米流体   分散性   流动性   能量势垒   润湿性   范德华势  

摘要： 针对现有方法制备的液态金属基纳米流体存在分散性和流动性难以平衡的问题,本工作利用Mo纳米颗粒极高的表面能来改善液态金属与非金属混合纳米颗粒的相互作用能量关系,以期在保证流动性的前提下提高液态金属基混合纳米流体的分散性。理论分析了Mo纳米颗粒与液态金属在0.2~0.4 nm短特征距离的能量势垒变化,以及由此对SiC/石墨烯混合纳米颗粒的“捕获”机制,并设计润湿性实验和“捕获”实验予以证实。进一步分析了液态金属中Mo纳米颗粒与混合纳米颗粒之间在0.4~10 nm长特征距离范围内的相互作用,并得出正范德华势排斥作用带来的分散行为。以Ga_(68.5)In_(21.5)Sn_(10)为基础液,SiC纳米颗粒和物理法石墨烯(Graphene)为分散相,Mo纳米颗粒为中介物,制备液态金属基SiC/石墨烯-Mo混合纳米流体,遴选出稳定性良好的样品,利用SEM+EDS、涡流电导率仪、热常数分析仪和特制流变仪分析纯液态金属、新方法样品与传统氧化法样品的性能差异,并搭建液压回路测试不同介质条件下齿轮泵的温升特性,结果表明,新方法制备的样品分散性更好,导电性、导热性和流动性更佳,在齿轮泵中温升更缓。