关键词： 石墨烯   催化   燃料电池   专利  

摘要： 【目的】燃料电池目前主要使用贵金属催化剂,这极大地增加了成本,而石墨烯有望取代目前被广泛使用的商业Pt/C催化剂。因此,有必要对石墨烯在燃料电池催化剂上的应用技术进行相关探究。【方法】以石墨烯基燃料电池催化材料的发明专利文献为基础,统计并分析了其专利申请发展态势和重要申请人,并对相关产业中的重点主题进行专利技术演进分析。【结果】主要专利申请人集中在高校和科研机构,中国的技术水平在国际地位上处于领先地位。【结论】石墨烯基燃料电池催化材料目前仍处于基础研究阶段。

关键词： 石墨烯   片径   天然橡胶   复合材料   力学性能   压缩生热   耐磨性能  

摘要： 在目前的石墨烯/橡胶复合材料的研究和应用中,关于石墨烯横向尺寸对橡胶增强效果的影响鲜见提及。本工作利用炭黑杂化不同片径的石墨烯实现其均匀分散,并探讨石墨烯片径对炭黑-石墨烯/天然橡胶复合材料力学性能、压缩疲劳生热性能和耐磨性能的影响。结果表明:当用1份石墨烯替代5份炭黑时,小片径石墨烯更有利于提高复合材料的拉伸强度和耐磨性能,而大片径石墨烯则有利于改善复合材料的抗撕裂性能,降低压缩生热。

关键词： 相转移配体交换   硫化铅量子点   石墨烯   光电探测器   红外探测  

摘要： 纳米材料硫化铅量子点(PbS QD)以其高光吸收率和尺寸可调的带隙,被视为短波红外(SWIR)光电探测器的重要候选材料。将卤素配体置换的PbS QD薄膜与单层石墨烯结合制备了石墨烯/硫化铅量子点异质结光电探测器。采用液相配体交换技术结合单步旋涂工艺,实现了PbS QD薄膜的均匀沉积。该技术不仅减少了缺陷态的产生,而且通过单步旋涂工艺能够实现所需薄膜厚度的快速沉积,简化了器件制备流程,满足工业化生产要求。测试了器件在SWIR波段的性能,结果显示该光电探测器在1550 nm处响应度为1.26×10^(4)A/W,显著高于其他波段,证实器件在1550 nm波段附近具有窄带探测的能力。此外,在1550 nm处比探测率高达1.49×10^(12)Jones。该结果表明器件在SWIR波段具备高探测灵敏度和实际应用的潜力。

关键词： 石墨烯岛   氢氩比   化学气相沉积   液态铜   生长机理  

摘要： 材料的结构在决定其性能方面起着关键作用。石墨烯的性能除了受到层数的调控之外,石墨烯岛的形状也是影响其性能的一个重要因素。文章使用低压化学气相沉积技术,在液态铜表面生长出石墨烯岛。然后通过调节氢气(H_(2))和氩气(Ar)的比率,最终实现了多种形状石墨烯岛的可控制备。研究结果表明,正六边形石墨烯岛的生长速率远低于其他形状的石墨烯。基于此,提出了一个涵盖不同形状石墨烯岛生长机理的理论模型。这一模型不仅有助于理解石墨烯生长的基本原理,也将进一步指导未来的实验设计和石墨烯材料的开发。

关键词： 分子动力学模拟   石墨烯   水化硅酸钙   界面脱粘性能  

摘要： 本文采用分子动力学(MD)模拟研究了石墨烯(G)在水化硅酸钙(C-S-H)基体上的界面脱粘行为。研究了界面水分含量对石墨烯在水泥基复合材料上脱粘行为的影响。模拟结果表明,石墨烯与硅酸钙水合物之间仅存在范德华力,界面粘结强度较弱,脱粘性能较差。石墨烯的脱粘能随着界面含水量的增加而降低,这表明水分侵入会削弱石墨烯与水化硅酸钙之间的粘结作用,并降低石墨烯在水化硅酸钙基底上脱粘的难度。在纳米尺度下探究湿度影响下石墨烯在水化硅酸钙上的粘附行为,对于理解基本的粘附机制、优化复合材料性能以及推动相关学科的发展都具有重要意义。This paper investigates interface debonding behavior of graphene (G) on calcium silicate hydrate (C-S-H) substrate using molecular dynamics (MD) simulations. Effect of interfacial water content on the debonding behavior of graphene on cement-based composites was studied. Simulation results reveal that there is only van der Waals force between G and C-S-H, the interface bonding strength is weak, and the debonding properties are low. The debonding energy of graphene decreases with the increase of interfacial water content, indicating that water intrusion will weaken the binding effect of G and C-S-H, and reduce the difficulty of graphene’s debonding on C-S-H substrate. Exploring the adhesion behavior of graphene on CSH under the influence of humidity at the nanoscale is of great significance for understanding the basic adhesion mechanism, optimizing composite material properties, and promoting the development of related disciplines.

关键词： 石墨烯   氮化碳   尼索地平   修饰电极   伏安法  

摘要： 该研究旨在制备石墨烯/氮化碳新型电化学传感器,并建立尼索地平高灵敏电化学测试方法。首先以尿素为原料制备氮化碳(g-C_(3)N_(4)),继而制备石墨烯/氮化碳复合材料以及相应的电化学传感器(GR/g-C_(3)N_(4)/GCE)。采用透射电子显微镜(TEM)、紫外-可见吸收光谱(UV-VIS)和循环伏安法对复合物(GR/g-C_(3)N_(4))进行表征。通过循环伏安法和线性扫描伏安法研究尼索地平的电化学行为,并优化测量条件例如支持电解质、pH值、扫描速度,考查尼索地平分析应用的线性范围和检出限等。同时,进一步研究GR/g-C_(3)N_(4)/GCE的选择性、重现性和稳定性。结果发现,在6.0×10^(-7)~2.8×10^(-4)mol/L浓度范围内,尼索地平峰电流与浓度呈良好的线性关系,检出限为2.0×10^(-7)mol/L。同一支传感器平行6次测定,结果的相对标准偏差(RSD)为3.20%,传感器存放一周后峰电流信号仅降低2.67%。所建立的电化学方法成功用于市售药品中尼索地平含量的测试,与高效液相色谱法测试结果一致。综上所述,该传感器具有良好的稳定性、重现性、抗干扰能力等优势,为尼索地平灵敏检测提供了一种可行的方案。

关键词： 石墨烯   磁力悬浮   磁感应强度   材料密度  

摘要： 石墨烯薄片具有形状薄(≤1μm)、质量轻(≤0.1mg)的特点。本文根据磁-阿基米德原理,设计了磁力悬浮装置。基于COMSOL磁场仿真软件,模拟磁力悬浮装置的磁场模型,通过对磁场中心轴线磁感应强度的分析,建立石墨烯密度与悬浮高度的关系;在恒定环境温度(23±1)℃和标准大气压下,以顺磁性液体MnCl_(2)溶液作为介质,分析石墨烯在溶液中的悬浮高度。结果表明:不同密度的石墨烯薄片均能稳定悬浮于溶液中,且根据悬浮高度差计算其密度差值为9kg/m^(3)。

关键词： 镍-石墨烯镀层   7075铝合金   耐磨性   耐腐蚀性  

摘要： 为探究镍-石墨烯复合镀层对7075铝合金性能的影响,利用单因素试验在无机溶剂体系下通过电沉积的方式制备出不同石墨烯添加量的镍-石墨烯复合镀层,并测试分析其耐磨性与耐腐蚀性。并利用扫描电子显微镜、X射线衍射物相分析、拉曼光谱对镍-石墨烯复合镀层的微观结构和组成成分进行了表征分析。结果表明:镍-石墨烯复合镀层能有效提高7075铝合金的耐磨性与耐腐蚀性,且当添加3 g/L石墨烯的复合镀层性能最佳,此时复合镀层耐磨系数为0.29,腐蚀电流密度为1.15×10^(-4)A/cm^(2)。

关键词： 石墨烯   盐胁迫   干旱胁迫   盐旱复合胁迫   一年生草本植物  

摘要： 为了研究石墨烯对梭梭人工林盐旱环境下一年生草本植物种子萌发的影响,本研究以河西走廊荒漠绿洲过渡带梭梭人工林下5种典型一年生草本植物(3种藜科植物雾冰藜、白茎盐生草、沙米和2种禾本科植物狗尾草、虎尾草)为研究对象,分析施用不同浓度石墨烯对盐胁迫、干旱胁迫及盐旱复合胁迫下一年生草本植物种子萌发的影响。结果表明,盐胁迫处理下,施用10 mg/L和20 mg/L石墨烯对白茎盐生草、虎尾草种子萌发效果最佳,施用20 mg/L和30 mg/L石墨烯对雾冰藜、沙米、狗尾草种子萌发效果最佳;干旱胁迫处理下,施用20 mg/L和30 mg/L石墨烯能够基本上缓解干旱胁迫对5种一年生草本植物的影响;盐旱复合胁迫处理下,施用10 mg/L和20 mg/L石墨烯对雾冰藜、白茎盐生草、沙米种子萌发效果最佳;归一化结果分析表明,石墨烯对盐胁迫和盐旱复合胁迫下禾本科一年生草本植物虎尾草种子萌发效果最好,对干旱胁迫下藜科一年生草本植物白茎盐生草种子萌发效果最好。研究表明,施用20 mg/L石墨烯处理效果最佳,整体上有利于促进盐旱环境下一年生草本植物的种子萌发。

关键词： 碳纤维   氧化石墨烯   过渡金属碳/氮化物   纤维表面改性   纤维增强复合材料   聚乳酸  

摘要： 为提高聚乳酸(PLA)的力学性能,以碳纤维(CF)为增强体,研究了CF、聚乙烯亚胺(PEI)和MXene-氧化石墨烯(MXene-GO)改性CF对PLA力学性能的影响。首先,通过PEI在CF表面引入活性胺基基团,得到PEI-CF;其次,通过MXene-GO改性CF-PEI;最后,通过双螺杆挤出机和注射成型方法制备了不同CF/PLA复合材料,探究了PEI和不同MXene-GO质量分数改性CF对CF/PLA复合材料力学性能的影响。结果表明:PEI和MXene-GO改性后CF/PLA复合材料的弹性模量得到了改善;由于纤维的长度小于临界增强长度,PEI和MXene-GO改性对CF/PLA复合材料的拉伸强度影响较小;此外,随着MXene-GO的添加及其质量分数的增加,CF-PEI/PLA复合材料拉伸断裂面越来越不平整,PEI-MXene-GO改性后的CF/PLA复合材料断裂面出现断裂碎片。