关键词： 氧化石墨烯   盐胁迫   水稻   种子引发   萌发  

摘要： 为了研究盐胁迫下氧化石墨烯(graphene oxide,GO)处理对水稻种子萌发的影响，本试验以水稻‘哈粳稻15号’为试验材料，在正常条件和盐胁迫下(0.05 mol/L NaCl)采用不同质量浓度(0、25、50、100 mg/L)的GO引发处理，检测不同处理后水稻种子的抗氧化酶活性、丙二醛及其渗透调节物含量的变化。结果表明：（1）低浓度GO(25 mg/L)可以促进水稻种子的萌发，而高浓度GO(50、100 mg/L)则明显抑制其萌发。25 mg/L的GO可以增加盐胁迫下种子的生命力，提高出苗率；（2）高浓度GO与NaCl复合处理，可以进一步加重盐胁迫对水稻种子生长的抑制效应，同时提高抗氧化酶活性，降低丙二醛含量，减轻氧化应激反应；（3）GO处理促进了渗透调节物的合成与积累，增加水稻种子的渗透调节能力和抗盐害能力，强化幼苗的耐盐能力，显著提升其在盐环境下的出苗和成苗效率。低浓度GO可以促进水稻萌发，而高浓度GO对水稻生长具有一定危害。特别是在盐胁迫下，高浓度GO可以加大盐胁迫对水稻生长的毒害。建议盐碱地区在水稻生产实践中慎用高浓度GO相关肥料等。

关键词： 石墨烯   MoS2   量子电容   忆容器   气体传感器  

摘要： 在人类生活的各个领域,如日常生活、农业、工业和能源等,气体环境的变化扮演着重要角色,其不同的浓度、性质和地域分布对人们的作息习惯产生持续影响。因此,未来生活中对气体进行有效检测和利用显得尤为重要。近年来,二维材料如石墨烯和过渡金属硫族化合物(TMDs)因其独特的电子结构和高比表面积,以及对气体分子的高吸附和解吸敏感性,已被广泛应用于气敏器件领域。这些材料能够快速响应气体浓度变化,实现精确检测。因此,基于这些材料的二维半导体气敏电子器件在气体检测和利用方面展现出巨大的潜力和应用价值。 本文的研究核心在于深入分析气体吸脱附过程中二维半导体气敏电子器件载流子浓度的变化,使其在环境气体的检测和利用方面发挥有效作用。研究表明,气体的吸脱附作用会导致二维半导体材料的载流子浓度发生显著变化,这种变化进一步影响材料的能带结构和局域态密度等关键物理性质。通过精确测量气敏电子器件的电信号响应,可以更深入地理解气体与材料相互作用的机制。研究的关键在于利用材料在气体吸脱附过程中载流子浓度变化的特性,并通过应用多种增敏技术,实现气敏电子器件性能的有效提升。 第一部分提出了一种基于石墨烯量子电容的新型忆容器,在不改变忆容器物理结构(如电容器的介电常数、极板面积和板极距)的情况下,使器件获得高灵敏度性能。石墨烯作为一种零带隙半导体,展现出了双极化电场效应,使得电子和空穴之间的载流子浓度能够连续变化,从而在受到外界刺激下展现出灵敏的响应。基于此效应,验证了石墨烯量子电容在气体吸脱附(或光照、电场)作用下的记忆效应和多场耦合调控效应。此外,石墨烯量子电容忆容器在气体吸脱附(或光照、外加电场)过程中,模拟了一系列类似生物突触的人工突触行为,包括从短时增强到长时增强、从短时抑制到长时抑制的转变,以及高脉冲易化行为。通过分析气体吸脱附过程中的载流子浓度的变化,阐明了石墨烯量子电容忆容器在气体、光照和电场作用下电容变化的机制。 第二部分与石墨烯相比,二硫化钼(MoS2)具有明显的带隙,在气体吸脱附影响下,载流子浓度和费米能级将会有更显著的变化。因此,选择MoS2作为替代石墨烯的核心材料,设计了 MoS2量子电容忆容器。与石墨烯量子电容忆容器相比,基于MoS2量子电容的忆容器展现出了更优异的性能,具有更高的响应灵敏度和更显著的人工突触行为。MoS2量子电容忆容器展现了可被气体吸脱附、光照和电场等场域多场耦合调控和明显的记忆效应。该忆容器还模拟了一系列与生物突触相似的行为,包括短时记忆、长时记忆、短时抑制和长时抑制。这些特性为模拟生物神经系统的复杂功能提供了新的可能性。在多场耦合操纵下,基于MoS2量子电容的忆容器的也可以正常工作,包括电增强-电抑制、电增强-气体抑制、光增强-电抑制以及光增强-气体抑制等模式。同样采用了分析气体吸脱附过程中载流子浓度变化的方法,阐释了 MoS2量子电容忆容器的工作机理。这些发现不仅证实了 MoS2量子电容忆容器在多场耦合操控下的稳定性和灵活性,而且为开发新型的气敏电子器件提供了理论基础。 第三部分为了提升纯相TMDs材料在气体检测的性能,通过水热法成功合成了具有独特3D界面结构的MoSe2@MoS2 n-n异质结湿度传感器。本文通过精细调控材料中MoSe2和MoS2的比例,进一步增强了异质结对导电性的贡献,从而优化了气敏性能。这种异质结凭借其独特的界面电流调控特性显著改善了器件的电荷转移效率,进而增强了其灵敏度,并缩短了气体响应时间。具体而言,与纯相MoSe2相比,具有3D异质结的MoSe2@MoS2使灵敏度提升了一个数量级;而与纯相MoS2相比,其响应和恢复时间均缩短了大约一半时间。此外,通过探究传感器响应前后能带和势垒的变化,对传感机理进行了详细的解析,以帮助进一步理解和优化基于二维异质结材料的气体传感器性能。

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（C0）、25（C1）、50（C2）、100（C3）、200 mg·L-1（C4）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C1、C2促进，C4抑制，C1下老芒麦株高和叶长较C0分别增加38.81%和31.55%（P<0.05）,C2下沙打旺总鲜重较C0显著增加51.94%（P<0.05），而披碱草发芽势C4较C0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，C4下老芒麦土壤有机质和全氮含量较C0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C4下较C0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C4、C1下分别较C0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： 埃洛石纳米管   石墨烯   气凝胶   蒸发性能   咸水脱盐  

摘要： 【目的】针对黄淮海缺水盐渍区灌溉用水短缺问题，开发一种基于埃洛石纳米管（HNTs）和氧化石墨烯（GO）的复合气凝胶材料，通过太阳能驱动的水蒸发技术对盐渍区咸水脱盐，为盐渍区提供可靠的灌溉用水。【方法】利用HNTs和GO作为原材料，通过优化材料配方和工艺条件，制备了具有高效水分蒸发性能的气凝胶。试验过程中，重点探讨了埃洛石质量浓度、光照度、光照时间等因素对蒸发性能的影响，并优化了制备工艺。通过拉曼光谱、接触角测量、扫描电子显微镜、比表面积测试和X射线衍射光谱等手段对样品的结构和性能进行了表征。【结果】当埃洛石质量浓度为600 mg·L-1时，所制备的埃洛石/石墨烯复合气凝胶（HGA-3）展现出最优的蒸发性能。在光照条件下，该气凝胶能迅速将太阳光能转化为热能，提升表面温度，从而加速水分蒸发。试验结果显示，HGA-3在3个太阳光照度下的蒸汽平均产生速率高达0.77 kg·m-2·h-1，为盐渍区农业灌溉提供了稳定可靠的水资源。此外，研究还发现，适量的埃洛石纳米管掺杂能有效提升石墨烯气凝胶的亲水性和水传输能力，进而增强其蒸发性能。【结论】成功制备了基于HNTs和GO的复合气凝胶材料，并通过试验验证了其在太阳能驱动水热蒸发方面的优异性能。

关键词： 石墨烯纳米复合防腐底漆   工程机械   防腐蚀性能  

摘要： 工程机械长期面临严苛工况，传统底漆防护力渐显不足。传统防腐底漆防护效果有限，迫切需要新型高性能材料提升工程机械的防腐能力与耐用性。据此，聚焦石墨烯纳米复合防腐底漆在工程机械领域的应用研究。详细阐述了该底漆的特点，分析其在提升工程机械防腐蚀性能、延长使用寿命方面的显著效果。研究表明，该底漆为工程机械防腐提供了创新解决方案，具有广阔的应用前景。

关键词： 电子束辐照   电子枪   热阴极   束斑测试   立式石墨烯  

摘要： 多项研究表明，材料表面的立式石墨烯涂层能够显著降低二次电子产额，且二次电子产额最大值所对应的入射电子能量通常在百电子伏特。在电子束辐照的实际工况下，立式石墨烯的微观结构会经历复杂的动态演变过程，这些微观结构变化的方式、特点以及由其导致的二次电子发射特性的变化程度与机理可能各不相同。为系统研究电子束辐照参数对立式石墨烯微观结构演变及其二次电子发射特性的影响规律，本研究采用理论仿真与实验验证相结合的研究方法，自主设计并研制了一套专门用于立式石墨烯辐照研究的电子束辐照系统。

关键词： 石墨烯   有机小分子   防腐涂料   改性  

摘要： 石墨烯作为一种由碳原子组成的二维材料，其优异的物理隔绝性、疏水性、导电性等特点使得石墨烯复合涂层的耐腐蚀性能大大提高。有机小分子改性石墨烯可极大地改善其分散性和相容性，增强涂层的附着性和成膜连续性。综述了有机小分子改性石墨烯防腐涂料的制备及其在碳钢表面应用的研究进展，并对石墨烯的应用前景进行了展望。

关键词： 芳纶纤维   石墨烯   激光功率   扫描速度   散焦程度  

摘要： 旨在深入探究以杜邦平纹1500D芳纶纤维为含碳前驱体，通过激光诱导技术制备石墨烯的影响因素。利用激光诱导技术在芳纶纤维表面制备石墨烯镀层，并通过调整激光功率、扫描速度及散焦程度（即激光镜头与样品之间的距离）等关键参数，系统研究这些参数对石墨烯制备过程的影响，期望在芳纶纤维表面生成质量可靠的石墨烯镀层，进而利用石墨烯的优异导电性和微观孔洞结构，实现芳纶纤维层合板的原位检测与界面增韧。采用拉曼光谱技术和电镜扫描技术对经过激光诱导处理的芳纶纤维进行深入分析，实验结果表明：当采用功率为12 w、扫描速度为300 mm/s、散焦程度为14 mm的激光对芳纶纤维表面进行诱导处理时，产物的拉曼光谱呈现出典型的石墨烯峰形特征，这表明芳纶纤维表面成功生成了结构形态良好的石墨烯，且激光功率、扫描速度以及散焦程度这三个因素均会对石墨烯的生成造成影响。

关键词： 磁性氧化石墨烯   海水淡化   硼吸附   响应面   多元线性回归  

摘要： 采用化学共沉淀法制备了一种磁性氧化石墨烯纳米复合材料GO/Fe3O4,用于去除水中硼离子,采用红外光谱仪和X射线衍射仪对复合材料结构进行了表征,采用响应面模型研究了pH值、吸附剂用量和吸附时间对硼去除效率的影响。结果表明,上述3个影响因素对硼的去除效率影响显著,除了吸附时间的平方项外,其余交互项和平方项对硼的去除效率影响显著。GO/Fe3O4重复吸附10次后,硼去除效率从94%降低到了92%,下降幅度小于3%,表现出优秀的可重复利用性。硼吸附的最优条件为:pH值为7.49,吸附剂用量为80.46 mg,吸附时间为34.24min,此时硼去除效率最高为97.27%,与实验值97.73%极为接近。当水中有K+、Na+、Mg2+、Ca2+、Mn2+、Cl-、CO32-、SO42-共存离子时,硼去除效率依然在93%以上。

关键词： 光电化学传感器   碘氧化铋   氮掺杂石墨烯量子点   毒死蜱   晶面调节   异质结  

摘要： 合成了具有不同（110）和（001）晶面比例的碘氧化铋（Bi OI），利用Bi OI的（001）和（110）晶面界面之间形成的Ⅱ型异质结，提高了光电材料Bi OI光生载流子的分离效率。将Bi OI（001）/（110）与氮掺杂石墨烯量子点（N-GQDs）复合，制备复合材料Bi OI/N-GQDs，不但增强了光吸收的范围和强度，而且由于N-GQDs与Bi OI形成Z型异质结延长了光生电子的寿命。Bi OI/N-GQDs具有优异的光电性能，可产生灵敏的光电响应信号。在氟掺杂二氧化锡（FTO）电极上负载Bi OI/N-GQDs作为光阴极，设计了一种用于毒死蜱（CPF）灵敏检测的光电化学传感器。CPF所含的S和N原子与Bi OI表面的Bi（Ⅲ）配位，使Bi OI/N-GQDs的光电流降低，CPF的浓度在1.5×10–12～5.0×10–9mol/L范围内，其对数值与光电流的变化值呈线性关系，检出限（S/N=3）低至1.5×10-12mol/L。本传感器灵敏度高、选择性和稳定性好，并可用于环境和食品中痕量CPF的测定。