关键词： 化学工程   教学实验   碲掺杂石墨烯   催化活性   Ⅰ_(3)^(-)还原  

摘要： 培养化学工程专业本科生的自主创新能力,是新时代高校化工教育高质量发展的必然需求。面向北京化工大学化工类本科生的创新能力培养,设计了碲掺杂石墨烯的制备及其电催化Ⅰ_(3)^(-)还原反应性能的教学实验,内容包括碲掺杂石墨烯的制备,掺杂含量调控,结构和化学组成分析,电催化性能测试,和光电性能测试。通过本教学实验,可以拓宽学生的学术视野,了解前沿学科发展动态;结合实验操作,学生还可掌握多种实验技能。通过对催化剂的构效关系解耦,有助于提升学生的独立思考能力和培养创新思维。

关键词： 氧化石墨烯   胺   DETA   二氧化碳捕集   量子化学计算   Gaussian  

摘要： 氧化石墨烯枝接有机胺是极具潜力的CO_(2)吸附剂,为促进GO-DETA的研发和设计,亟需对其微观反应机理进行详细深入的研究。本文采用量子化学方法较为详细地研究了DETA接枝氧化石墨烯捕获CO_(2)的微观机理。首先,构建合理的吸附剂模型,并通过静电势分析发现,静电势负值较大处(-158.06 kJ/mol、-149.10 kJ/mol)是潜在的较好的吸附点位,量子化学计算也表明,在静电势负值较大处物理吸附能更大(-28.28 kJ/mol、-11.30 kJ/mol),进一步验证静电势负值较大处是较好的吸附点位。随后在最佳反应位点进行CO_(2)吸附量子化学计算。计算结果表明,DETA接枝氧化石墨烯具有较好的吸附CO_(2)性能,反应能垒为(172.9 kJ/mol、170.5 kJ/mol),而且气氛中H_(2)O有催化作用,吸附反应能垒显著降低,仅需37~56 kJ/mol。相比于羧基接枝DETA氧化石墨烯(-11.30 kJ/mol、56.5 kJ/mol),环氧基接枝DETA氧化石墨烯的物理吸附能和化学吸附能垒均有所下降,而且解吸附能垒(65.2 kJ/mol)高于反应能垒(37.1 kJ/mol),这有利于反复吸附和解吸附,有利于吸附剂的循环重复利用。因此,环氧基联DETA氧化石墨烯是更优的CO_(2)吸附剂。对于DETA-GO吸附捕集CO_(2),将羟基和羧基转换为环氧基是其关键。本文研究加深了氧化石墨烯接枝有机胺吸附CO_(2)的微观机理理解,将有助于基于氧化石墨烯固态CO_(2)吸附剂的研发和设计。

关键词： 石墨烯量子点   发光二极管   自上而下   自下而上  

摘要： 石墨烯量子点(GQDs)作为一种新型的零维材料,由于其独特的物理和化学性质,在LED器件、显示等方面具有广阔的应用前景。本文综述了近年来GQDs自上而下和自下而上的合成方法,总结了GQDs在LED器件以及光子绘画显示中的重要进展。此外,我们理性地分析了GQDs用于照明显示的不足,并预测了GQDs研究的未来发展趋势及其面临的挑战和机遇。

关键词： 石墨烯   能带结构   反射率   折射率   电导率  

摘要： 介绍石墨烯的微观结构及其力学、热学、光学、电学等特殊性质,同时分析掺O石墨烯的能带结构、总态密度、反射率及吸收系数和折射率、电导率及吸附行为,最后总结掺O石墨烯的潜在应用。

关键词： 微波膨胀   石墨烯   机械性能   导电性能   透射电镜   扫描电镜   环氧树脂  

摘要： 为了高效低成本地制备高质量石墨烯,在微波炉中加热可膨胀石墨(graphite intercalation on compounds,GIC)制备膨胀石墨,然后将聚醚胺(D2000)接枝在石墨烯(GnPs)表面,制得功能化石墨烯(D2000-g-GnPs)并分析其表征。随后用超声分散和磁力搅拌制备了环氧树脂(epoxy resin,EP)/石墨烯复合材料黏合剂。研究改性前后石墨烯对增强环氧树脂机械性能和拉伸断裂面表面形貌的影响。实验表明,环氧树脂的拉伸强度、杨氏模量、断裂韧性以及断裂能量释放率都随着石墨烯含量的增加先增加后减少,在改性石墨烯质量分数达到0.3%时复合材料的机械性能达到最大值。拉伸强度达到76.269 MPa,比未改性前的石墨烯/环氧树脂复合材料提高了24.95%;杨氏模量达到1.315 GPa,提高了10.97%;断裂韧性达到1.79 MPa·m0.5,提高了16.23%。此外,添加D2000-g-GnPs使环氧树脂黏合剂的导电性大幅提高,得到较低的渗流阈值为1.0%。

关键词： 多源信息   数据融合   BERTopic   知识演化  

摘要： [目的/意义]科学技术的发展带动科技文献数量持续增长,探索不同数据源维度下的领域知识演化特征,有助于从数据层面对领域知识发展建立全景化视角。[方法/过程]以美国石墨烯领域的期刊论文、会议论文、基金项目、技术专利为数据源,采用BERTopic主题建模的方法提取领域主题,对不同数据源维度下的领域知识演化进行跟踪,对比不同数据源维度下的知识演化分析效果。[结果/结论]研究发现,基于单一数据源的主题提取结果及其呈现的知识演化脉络各有侧重;基于融合数据源的领域主题呈现领域全景且有助于发现潜在的知识演化模式。

关键词： 聚苯胺   石墨烯   复合中空微球   吸波性能  

摘要： 以石墨烯和苯胺为主要原料,采用空心玻璃微球表面原位聚合法制备聚苯胺/还原石墨烯/二氧化硅(PANI/RGO/SiO_(2))复合中空微球。分别采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和网络矢量分析仪对PANI/RGO/SiO_(2)复合中空微球的结构、形貌、介电和吸波性能进行研究。结果表明:合成的聚苯胺完整包覆在SiO_(2)空心玻璃微球表面,石墨烯呈半透明薄纱状覆盖在聚苯胺表面;PANI/RGO/SiO_(2)复合中空微球的吸波性能比PANI/SiO_(2)好,石墨烯能改善复合材料对电磁波的吸收性能,且随石墨烯质量分数的增加,复合中空微球的吸波能力增强;当石墨烯的质量分数为5%、吸波层厚度为4 mm时,样品在6.32 GHz处达到最强反射损耗为-34.06 dB。

关键词： 石墨烯   电纺碳纳米纤维   多孔结构   电磁屏蔽   屏蔽机理  

摘要： 随着信息技术的迅猛发展,高功率电子设备包括卫星通信、宽带雷达、无线网络和便携式数字硬件等在医疗卫生、电子安全和国防安全领域广泛应用,电磁干扰、辐射污染以及信息泄露等问题则随之产生。目前,如何制备具有优异力学性能、电导率和电磁屏蔽性能的石墨烯基薄膜材料仍然是一个巨大的挑战。因此,本工作以氧化石墨烯(Graphene oxide, GO)水溶液和电纺碱处理聚丙烯腈(Alkali-treated polyacrylonitrile, aPAN)纳米纤维为原料,通过水热还原和冷冻干燥得到气凝胶,进一步通过预氧化和高温退火处理获得碳纳米纤维增强的石墨烯气凝胶(GCA),并通过液压机压制得到石墨烯基气凝胶薄膜,系统研究了薄膜的电导率、电磁屏蔽和光热转化性能。结果表明,在加入碳纳米纤维后,GCA膜的电导率可以提升至20.5 S/cm。对于电磁屏蔽性能,可从73.7 dB(GA)增加到78.8 dB(GCA-10),且气凝胶膜的整体屏蔽效果可以达到99.999 995%以上。此外,该气凝胶膜还呈现出优异的光热转化性能,有望应用于光吸收和原油传输等领域。

关键词： 气凝胶   石墨烯   聚丙烯腈纤维   压力传感器  

摘要： 智能产业的飞速发展带动了对轻量化、高灵敏、快响应传感器的需求,然而复杂的材料组成和制备工艺阻碍了其实际应用。开发了一种基于三维碳纳米纤维(CNF)/还原氧化石墨烯(rGO)复合气凝胶的压阻式压力传感器,采用冰模板法和冻干技术使其成型,通过改变聚丙烯腈(PAN)/氧化石墨烯(GO)配比以及碳化温度调控复合气凝胶的导电性和压力灵敏度。当PAN纳米纤维和GO质量比为1∶1、碳化温度为400℃时,其压力传感灵敏度最高,在0~8 kPa和8~21 kPa的范围内分别为0.336和0.183 kPa^(-1)。另外,该压力传感器在不同大小压力、不同压缩频率和长时间压缩循环下还表现出了优异的稳定性。这种轻质、弹性的气凝胶传感器为高性能电子器件的快速制备提供了新思路,在健康管理、运动检测、人机交互等方面具有广泛的应用前景。

关键词： 石墨烯   含氧官能团   分子模拟   吸附等温线   吸附热   氢气  

摘要： 为探究石墨烯表面含氧官能团对氢气吸附性能的影响,构建出原始石墨烯及具有烃基、环氧基、边缘羧基、边缘羰基修饰的石墨烯分子模型,采用分子动力学和巨正则蒙特卡洛模拟方法对石墨烯吸附氢气过程中的吸附作用能、吸附构型和吸附等温线、吸附热进行研究。结果表明:带有不同含氧官能团的石墨烯模型与氢气的吸附构型说明其仅进行了物理吸附,二者之间的相互作用能均为负值,降低温度有利于氢气的吸附。石墨烯及带有不同含氧官能团石墨烯对氢气的吸附等温线均为直线型吸附曲线,在温度77、90、112、298 K下,原始石墨烯对氢气的吸附量均为最大,添加羧基的石墨烯模型对氢气的吸附量及吸附速率均为最低,说明含氧官能团的添加不利于石墨烯对氢气的吸附。近似恒定不变的吸附热对应于直线型吸附等温线。较低的相互作用能、吸附量及吸附热结果表明,原始石墨烯及带有不同含氧官能团石墨烯与氢气间的相互作用力较弱,其上均没有氢气吸附的特殊活性位。