关键词： 氧化石墨烯   作物种子   萌发   幼苗生长   农业应用   纳米材料  

摘要： 为了探讨氧化石墨烯(GO)对作物种子萌发和幼苗生长的影响，采用不同浓度的氧化石墨烯溶液处理多种作物种子和幼苗，通过观察和数据分析，系统评估氧化石墨烯的作用效果。结果表明，低浓度氧化石墨烯(1～10 mg/L)显著提高了种子萌发率和萌发速度，促进了根系、茎干和叶片的生长，增强了植物的抗逆性。其作用机制包括改善水合作用、提高细胞膜通透性、促进光合作用效率以及调节植物激素水平。高浓度氧化石墨烯(50 mg/L及以上)对种子萌发和幼苗生长产生抑制作用，表现出潜在的毒性效应。研究为氧化石墨烯在农业中的合理应用提供了理论依据，并建议在实际应用中控制浓度以避免负面影响。

关键词： Tamm等离激元   石墨烯   光吸收器   费米能级  

摘要： 传统的基于金属与分布式布拉格反射镜（DBR）结构的光吸收器需要通过改变器件的几何参数来进行对不同波长的光的吸收，这极大限制其应用场景。基于石墨烯的电导率可通过外加电压来改变的性质，用石墨烯替代传统的金属，提出一种由两层石墨烯与DBR级联的复合结构。采用有限元法分析该结构在太赫兹波段对光波的吸收特性，结果显示：在两个DBR周期分别为6和15时，可以实现吸收率为91.4%、88.3%和64.3%的三重光学Tamm态吸收；通过调节石墨烯的费米能级从0.7 eV变化到1.6 eV，三个吸收峰的波长调谐范围可分别达到0.2、5.2和6.2μm；当两层石墨烯的费米能级分别设置为0.8 eV和1.2 eV时，三重光学Tamm态吸收率分别提高到98.8%、85.6%和87.2%。研究结果为利用光学Tamm态进行光吸收的吸收器提供一种有效的设计思路。

关键词： 石墨烯   环氧树脂   导热性能   热膨胀性能   吸波性能  

摘要： 在5G通信时代,电子元件(如微处理器和射频芯片)正朝着微型化、集成化和高频化方向发展,微电子器件的主要失效原因是高的工作温度和强的电磁干扰,因此对高性能电子封装材料提出迫切需求。环氧树脂广泛用于电子封装材料,然而环氧树脂的热导率低,热膨胀系数高,并且无法吸收电磁波,单靠环氧树脂已经难以应对日益复杂的应用环境,需要开发兼具导热和吸波性能的环氧树脂基复合材料。本文以石墨烯为导热填料和吸波填料,通过调控石墨烯/环氧树脂复合材料的微观结构(石墨烯化学结构)和宏观结构(石墨烯在环氧树脂基体空间排布),兼顾复合材料的导热、热膨胀和吸波性能。利用冰模板法制备了孔隙定向排列的石墨烯气凝胶,在制备复合材料前将气凝胶进行高温退火,通过实验测量系统研究了石墨烯含氧量和缺陷数量对复合材料导热、热膨胀和吸波性能的影响机制。主要研究结果如下: (1)通过改变石墨烯水凝胶的定向冷冻温度调控气凝胶的孔隙结构,明确了孔隙结构与冷冻速率的关系。在-20℃下对石墨烯水凝胶进行定向冷冻,得到的石墨烯气凝胶具有适宜的孔径和壁厚,能够承受3000℃高温退火而不发生结构收缩和坍塌,并且不影响后续的环氧树脂浸渗。 (2)通过拉曼光谱、X射线衍射、红外光谱、光电子能谱、透射电镜和元素分析等技术手段,明确了气凝胶中石墨烯的含氧官能团和缺陷随退火温度(600～3000℃)的演变机制,实现了在3000℃退火恢复石墨烯的固有晶体结构。采用分子动力学计算验证了石墨烯的热导率与化学结构之间的关系,为开发高导热石墨烯/环氧树脂复合材料提供理论依据。3000℃退火后,复合材料的热导率达到69.74 W m-1 K-1,石墨烯含量为11.22 wt.%,实现了在较低的石墨烯填充量下有效提高了复合材料的热导率。作为对比,如果气凝胶没有经过3000℃退火,所制备的复合材料的热导率仅为0.18 W m-1 K-1。 (3)通过改变冷冻温度调控石墨烯气凝胶的孔径和壁厚,通过改变退火温度调控石墨烯气凝胶的含氧官能团数量和缺陷数量,阐明了气凝胶孔隙结构和石墨烯化学结构对石墨烯/环氧树脂复合材料的热膨胀系数的影响规律。三维石墨烯网络结构和石墨烯负热膨胀特性,使得所制备的石墨烯/环氧树脂复合材料的热膨胀系数显著小于环氧树脂,明确了高导热复合材料的热膨胀系数具有各向异性,这有利于保护电子器件。 (4)揭示了石墨烯的含氧官能团和缺陷数量对石墨烯/环氧树脂复合材料的吸波性能的影响机制,明确了石墨烯/环氧树脂复合材料的损耗机制主要为极化损耗、电导损耗和结构损耗。通过石墨烯的微观结构和宏观结构设计,实现了添加单一石墨烯填料,制备综合性能优异的石墨烯/环氧树脂复合材料。所制备的石墨烯/环氧树脂复合材料具有导热和吸波双重功能,适用于微电子器件日益复杂的工作环境,为开发其它体系的石墨烯/聚合物复合材料的设计制备提供了理论参考。

关键词： 金纳米棒   自组装   石墨烯   折射率传感   表面等离子体共振  

摘要： 采用溶剂蒸发诱导自组装法，首次直接在石墨烯表面制备了垂直排列的金纳米棒阵列，进而提高了石墨烯折射率传感技术的性能。抗体被接种在金纳米棒和石墨烯表面，实现对目标物兔IgG进行动态、免标记和高灵敏度的检测。其灵敏度和检测限分别达到39.49 mV/(μg/mL)和0.16 ng/mL。与纯石墨烯芯片相比，其灵敏度提高了40倍，检测限降低至原来的1/70。石墨烯折射率传感技术性能的显著提升来自于石墨烯和金纳米棒阵列的相互作用。通过有限元模拟的方法证明金纳米棒阵列的存在不仅使探测光的能量局域在金纳米棒周围，而且显著增强了石墨烯表面的电场强度，这有利于生物分子的高灵敏度检测。直接在石墨烯表面自组装金纳米棒的方法不仅对提高石墨烯折射率传感技术的灵敏度具有重要意义，而且也为其它类型光学传感技术的性能的提升提供了新的思路。

关键词： MgN_(4)掺杂石墨烯   CO氧化   密度泛函理论  

摘要： 鉴于镁卟啉所呈现的催化活性,采用密度泛函理论考察了MgN_(4)结构掺杂石墨烯的CO氧化催化活性.研究发现MgN_(4)掺杂石墨烯具有良好的结构稳定性,O_(2)优先吸附在金属活性位点且不易解离.其CO氧化以Eley-Rideal(ER)机理实现,决速步能垒仅为0.67 eV,与FeC_(3)、AlN_(4)掺杂石墨烯具有相当的催化活性.MgN_(4)掺杂石墨烯有望是一种具有潜在CO氧化催化活性的催化剂.

关键词： 过渡双金属   石墨烯   低温磷化   甲醇氧化   低铂负载  

摘要： 铁钛双金属由于其强烈的协同效应以及双功能机理,在电化学领域中展现出了优秀的催化活性.针对目前甲醇燃料电池铂基催化剂成本高、抗CO中毒能力低以及循环稳定性差等制约其商业化应用的关键瓶颈问题,采用了一种简单的水热、低温磷化以及油浴方法,成功合成了在石墨烯上负载的低铂/二氧化钛修饰磷化铁复合材料（Pt@rGO/TiO2-FeP）用于甲醇电池阳极催化剂.循环伏安法（CV）、计时电流法（CA）和多电位阶跃方法（STEP）等研究表明,使用低温磷化法可以有效提升催化剂的甲醇氧化性能,在Pt负载量仅为4.3%（w）时,催化剂的峰电流密度达到2319.5mA·mg-1,是商用Pt/C催化剂(390.5mA·mg-1)的5.9倍.通过扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、能量色散X射线光谱（EDX）、X射线电子衍射（XRD）和X射线光电子能谱（XPS）等表征方法对催化剂进行一系列分析,发现二氧化钛、磷化铁以及铂纳米颗粒在石墨烯上均匀分布,因为过渡双金属的负载,促进Pt的d带中心降低,有效提升了催化剂的甲醇氧化性能.本工作合成的Pt@rGO/TiO2-FeP纳米复合材料,具有优异的甲醇氧化性能和抗CO中毒能力,为高性能甲醇燃料电池的研发提供了一个全新的思路和实践.

关键词： 石墨烯气凝胶   氮掺杂   烧结处理   吡啶氮   催化活性  

摘要： 本文采用溶剂热法制备了氮掺杂石墨烯气凝胶（NGA）载体，并用不同温度进行烧结处理，进一步载铂得到氮掺杂石墨烯气凝胶负载铂催化剂（Pt/NGA-x）。通过扫描电镜（SEM）和透射电镜（TEM）观察到Pt/NGA-x具有孔道丰富的三维结构，NGA负载的纳米Pt颗粒分散均匀、平均粒径为2.1～2.4 nm；高分辨透射电镜（HRTEM）图中的晶格条纹经傅里叶转换计算得间距为0.221～0.226 nm，与Pt（111）晶面相对应。采用X射线光电子能谱（XPS）和拉曼光谱（Raman）对掺氮结果进行分析，并使用旋转圆盘电极测试Pt/NGA-x的氧还原性能。研究了烧结温度对掺氮含量、掺杂氮类型以及Pt/NGA-x催化性能的影响。通过烧结处理，NGA的总掺氮含量会有所降低，但同时发生吡咯氮向吡啶氮的转变；当烧结温度为850℃时，吡啶氮量达到最高（含量为5.14%）。此时，对应的Pt/NGA-850表现出最佳的阴极氧还原反应（ORR）催化活性(半波电位(E1/2)为0.814V，质量比活性为170.91 m A·mg-1)，计算得到不同电位下的转移电子数(ne-)≥3.99（即在ORR过程中主要以4电子转移途径进行）。结果表明，吡啶氮可显著提高催化剂性能，并且其影响作用大于总掺氮含量。

关键词： 光导型   石墨烯   暗电流抑制   电容反馈跨阻放大器   低温度系数  

摘要： 针对光导型石墨烯探测器暗电流大的特点，在分析几种暗电流抑制电路的基础上，利用电容反馈跨阻放大器(Capacitive Trans-Impedance Amplifier, CTIA)积分电路设计了一种新型低温度系数暗电流抑制电路。仿真分析结果表明，该结构具有良好的暗电流抑制能力。相比于传统CTIA结构，积分饱和时间提升显著，并且具有良好的积分均匀性和输出线性度。在-20～40℃温度范围内，电流--温度误差率为0.15%,电压偏移量不到80 mV,能够在室温条件下保持良好的暗电流抑制功能。探测器偏置电压漂移改善88.7%,为探测器稳定工作提供了保障。同时，抑制电流的大小可调，为改善石墨烯基探测器像元的不均匀性和未来制备大规模的石墨烯基探测器阵列提供了参考。

关键词： Ni0.6Zn0.4Fe2O4   匹配厚度   反射损耗   环氧树脂   吸波涂层  

摘要： 随着5G时代的到来，各类电子设备的广泛使用随之导致了严重的电磁污染问题，迫切需要开发高性能的电磁吸波材料来解决上述问题。本文采用简单的原位生长法在还原氧化石墨烯(rGO)片层上生长了镍锌铁氧体■纳米粒子，通过控制rGO的掺量制备了一系列的■吸波剂，NZFO/rGO-1:0.5在11.24 GHz时的最小反射损耗(RL)值为-60.72 dB，匹配厚度为2.98 mm。此外，制备的NZFO/rGO/环氧树脂吸波涂层在NZFO/rGO-1:0.5复合材料掺量为5wt%时，涂覆在水泥基平板上的最小RL值为-42.2 dB，比纯环氧树脂涂层的最小RL值降低了90.95%；当掺量为3wt%时，有效吸收带宽(EAB)为8.88 GHz,RL值小于-5 dB时吸收带宽可达13.2 GHz。

关键词： 表面活性剂   石墨烯   稳定性   分散性  

摘要： 针对氧化石墨烯（GO）在非极性溶剂当中团聚现象严重和分散稳定性差的问题，采用水热辅助原位聚合反应成功合成了C8H8/PVP-rGO粉体。通过SEM、XRD、FT-IR和Raman光谱的分析方法，对材料的形貌和结构进行分析。结果显示，GO被成功还原为rGO,并在表面成功负载了C8H8微球。随后，将不同GO∶C8H8质量比（1∶10、1∶15和1∶20）的C8H8/PVP-rGO粉体分散于二甲苯溶剂中。研究结果表明，当GO∶C8H8=1∶20时，粉体的分散性表现最佳，呈现出良好的分散稳定性。这是由于引入改性剂后，有效削弱了rGO片层间的范德华力作用，提高了其与二甲苯等溶剂的相容性。