关键词： 超表面   石墨烯   传感器   太赫兹  

摘要： 提出一种基于石墨烯与周期性金属微结构谐振器相结合的超表面生物传感器,并利用该传感器对L-精氨酸(L-Arg)和D-酪氨酸(D-Tyr)进行了透射光谱检测。结果表明,该传感器对L-Arg和D-Tyr的检测限(LOD)均达到了200 fg/mL,表现出很高的检测精度。石墨烯的引入显著提升了传感器的检测灵敏度,待测物质通过调控石墨烯狄拉克点附近的费米能级(E F)实现灵敏响应。通过引入小波变化对测得信号进行分析,并利用二维小波系数强度图有效识别不同浓度的L-Arg和D-Tyr。基于石墨烯和超表面结合的复合结构生物传感,为进一步提升THz生物传感器的检测精度提供了新的路径。

关键词： 氧化石墨烯   大豆蛋白   复合膜   阻湿性  

摘要： 采取改良型Hummers法合成氧化石墨烯,通过溶液共混的方法将得到的氧化石墨烯与大豆蛋白进行混合,经处理后得到氧化石墨烯/大豆蛋白复合膜。利用XRD和FTIR对所制备的复合膜进行表征,并通过紫外可见分光光度法和拟杯子法分析复合膜的透明度和透水率。结果表明:添加氧化石墨烯可提高大豆蛋白膜的阻湿性,其原因可归结于添加氧化石墨烯后,氧化石墨烯中丰富的含氧基团包裹在大豆蛋白的亲水基团表面,使得大豆蛋白的亲水基团与外界水分相隔开,从而增强膜的抗湿作用所致。在拟杯子法测试下,当氧化石墨烯添加量为0.4%时,复合膜的阻湿性达到最佳,其水蒸气透过率和水蒸气透过系数分别为5.46 g/(h·m^(2))和7.92g·mm/(m^(2)·kPa)。

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： 六价铬(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(GCE)上原位生长石墨烯/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为6的醋酸钠-醋酸缓冲液),Au/RGO-GCE电极对浓度范围为5~95μg·L^(-1)的Cr(Ⅵ)进行检测,线性方程为Y=1.4389+0.01613 X,相关系数R^(2)=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1μg·L^(-1).对同一电极进行连续9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.10μg·L^(-1)和20μg·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： 掺杂   氧化石墨烯   第一性原理   吸附  

摘要： 基于第一性原理的密度泛函理论,系统地研究了氧化石墨烯及其Ag与Cu掺杂对NH_(3)分子的吸附特性.通过计算电荷分布、态密度、能带结构和吸附能,研究了含氧基团及金属掺杂对氧化石墨烯气敏性能的调控效应.通过对掺杂Ag原子的氧化石墨烯的态密度进行分析,发现Ag原子与NH_(3)中的N原子的s,p和d轨道之间存在共振,表明Ag原子和N原子之间形成了化学键.这种化学键导致Ag对NH_(3)的吸附作用明显强于含氧基团,从而使得掺杂后的氧化石墨烯的吸附能提升了数倍.此外,Cu掺杂氧化石墨烯同样能够显著地提升其对NH_(3)的吸附性能.在掺杂浓度均为3.13%的条件下,Cu掺杂的氧化石墨烯对NH_(3)表现出更强的吸附能力.同时,Ag或Cu掺杂的氧化石墨烯中,羧基和环氧基对NH_(3)的吸附模式由物理吸附转变为化学吸附;而羟基则在掺杂前后始终显示出化学吸附特性.综上所述,金属掺杂的氧化石墨烯的吸附能会受到含氧基团和金属原子共同作用影响,且Ag或Cu原子掺杂能显著提高氧化石墨烯对NH_(3)的吸附性能.

关键词： 还原氧化石墨烯   滑动磨损   分散稳定性   界面润滑  

摘要： 为解决机械磨损引起的能源损耗问题,通过共价作用将还原氧化石墨烯(rGO)与十二烷基三乙氧基硅烷、十六烷基三乙氧基硅烷和十八烷基三乙氧基硅烷进行烷基化,制备了不同链长的烷基化还原氧化石墨烯[rGO-C(N),N=12、16、18]。结果表明,rGO-C(16)在15#工业白油中具有良好的分散稳定性。在多种负载条件下,rGO-C(16)展现出优异的摩擦学性能。其中,在400 N条件下,与15#工业白油相比,其摩擦系数和磨斑直径分别降低了38.0%和17.0%。

关键词： 柔性压阻传感器   聚二甲基硅氧烷   碳纳米管   石墨烯   压敏层   拓印法  

摘要： 为了提高压阻传感器的传感性能,课题组开发了一种高灵敏度柔性压阻传感器。采用银粉、碳纳米管和石墨烯复合材料为导电材料,以聚二甲基硅氧烷(Polydimethylsiloxane,PDMS)为基底,利用溶液法和拓印技术制备压敏层,又利用物理气相沉积(Physical Vapor Deposition,PVD)技术在聚萘二甲酸乙二醇酯(Polyethylene Naphthalate,PEN)薄膜上制备叉指电极,进而将压敏层和叉指电极进行组装,获得柔性压阻传感器。该传感器在多种压强条件下均表现出较快的响应速度、卓越的稳定性和出色的重复性,并且具备优良的柔韧性和耐用性;在静态和动态压强检测中均表现出卓越的性能,能够准确记录压强变化。该传感器在智能机器人技术等领域具有较大应用潜力。

关键词： 大类招生   专业分流   科教融合   整体化教学   石墨烯  

摘要： 作为高等教育内涵式发展的重要举措,近年来兴起的“大类招生、专业分流”模式对高校人才培养体系产生了深远的影响,亦极大地加速了高校实验教学变革。新形势下,科教融合实验在帮助学生了解学科方向、减少专业分流的盲目性、建立“通才+专业”整体化教学体系等方面展现出独特优势。基于“大类招生、专业分流”模式特点,分析了新培养模式下科教融合实验的选题要求,提出科教融合实验在不同培养阶段的整体化实施路径。以“石墨烯制备与微区表征”实验项目作为教学案例,详细阐述了新培养模式下科教融合实验的具体教学流程,并对其教学效果进行了评价。

关键词： 氧化石墨烯   金属有机框架   复合材料   染料吸附  

摘要： 氧化石墨烯(Graphene Oxide,GO)与金属有机框架(Metal-Organic Frameworks,MOFs)的复合材料因其协同增强效应备受关注。GO的二维层状结构与丰富含氧官能团为MOFs提供成核位点,显著提升其水稳定性和机械强度;而MOFs的高比表面积与可调孔隙结构则赋予复合材料对染料污染物的高选择性和吸附容量。系统综述了GO/MOFs复合材料的构建策略及其染料吸附性能研究进展。

关键词： 石墨烯   干旱区   牧草   土壤理化性质   养分利用率  

摘要： 石墨烯能够有效吸附土壤水分和养分离子,对干旱区土壤改良具有积极作用。为探究石墨烯对干旱区牧草生长和土壤养分的影响,对盆栽沙打旺(Astragalus adsurgens)、老芒麦(Elymus sibiricus)和披碱草(Elymus dahuricus)分别添加0(C_(0))、25(C_(1))、50(C_(2))、100(C_(3))、200 mg·L^(-1)(C_(4))石墨烯,并测定牧草种子萌发、生长指标及土壤理化性质。结果表明:(1)石墨烯添加牧草种子萌发及生长表现为C_(1)、C_(2)促进,C_(4)抑制,C_(1)下老芒麦株高和叶长较C_(0)分别增加38.81%和31.55%(P<0.05),C_(2)下沙打旺总鲜重较C_(0)显著增加51.94%(P<0.05),而披碱草发芽势C_(4)较C_(0)减少45.46%。(2)石墨烯添加可以提高土壤含水量,并对土壤养分具有一定调节作用,C_(4)下老芒麦土壤有机质和全氮含量较C_(0)分别增加22.51%和17.82%(P<0.05);沙打旺土壤碱解氮和速效钾含量在C_(4)下较C_(0)分别增加52.56%和14.99%(P<0.05);披碱草土壤碱解氮和有效磷在C_(4)、C_(1)下分别较C_(0)增加48.37%和19.58%(P<0.05)。(3)沙打旺、老芒麦和披碱草石墨烯最适添加量分别为50、25、25 mg·L^(-1)。适度石墨烯添加可以促进牧草生长,提高土壤养分利用效率,但高浓度石墨烯添加将产生抑制作用。

关键词： 非线性自由振动   二次摄动法   石墨烯片   功能梯度材料  

摘要： 为了研究非线性弹性基础上功能梯度多层石墨烯片增强复合材料(graphene platelets reinforced composite,GPLRC)梁在轴向力和温度场共同作用下的非线性自由振动问题。基于虚功原理,采用一阶剪切变形梁理论和冯卡门非线性应变位移关系,建立了梁的非线性控制方程,并将3个方程简化为2个关于挠度和转角的非线性方程,利用二次摄动法进行离散,得到各阶摄动方程,逐阶求出渐进解,获得两端简支边界条件下频率的表达式。通过参数分析,探究了石墨烯片(graphene platelets,GPLs)的分布模式、几何形状、重量分数,以及弹性基础刚度参数、温度和轴向力对非线性自由振动的影响。计算结果表明:GPL质量分数越高增强效果越明显,采用GPL表面积更大、单层GPL较少、靠近顶部和底部的位置添加更多的GPL、增大线性弹性基础刚度都可以使固有频率增大,从而使梁的非线性与线性频率之比减小。非线性弹性基础刚度增大、温度升高和轴向压力增大会使非线性与线性频率之比增大。