关键词： 硅负极   锂离子电池   石墨烯   改性负极  

摘要： 随着电动汽车的快速发展,对锂离子电池的负极材料有了越来越高的要求。目前商用锂离子电池的负极材料还是以石墨为主,但是石墨负极的理论比容量较低(为372 mAh/g),严重限制了锂离子电池的能量密度。硅的理论比容量高达4200 mAh/g,被认为是最有前途的锂离子电池负极材料之一。然而,硅负极材料在锂化的过程中会伴随着巨大的体积膨胀效应,导致电极材料破裂和粉碎,从而大幅度降低电池的循环稳定性,并且硅的电导率不理想,也限制了其倍率性能和循环性能。用石墨烯对硅负极材料进行改性,有望缓解其电极材料的体积膨胀以及导电性差的难题。本文重点阐述了石墨烯对于硅基负极材料的性能提升机理,期望对未来石墨烯改性硅基负极材料的制备和研究提供思路。

关键词： 氧化石墨烯   钙钛矿   被动调Q   全固态激光器  

摘要： 卤化物钙钛矿独特的物理结构和电子结构,使其表现出了明显优于传统半导体材料的非线性光学性能。本文报道了氧化石墨烯与钙钛矿复合材料(GO&CH_(3)NH_(3)PbI_(3))作为可饱和吸收体(SA)在被动调Q激光器中的应用。实验表明,氧化石墨烯的超快电荷传输特性和钙钛矿的强电荷产生效率可以结合在一起。GO&CH3NH3PbI3复合材料表现出更强的饱和吸收性能。将GO&CH_(3)NH_(3)PbI_(3)SA插入Nd∶YVO_(4)全固态被动调Q激光器谐振腔内,实现了1064nm调Q脉冲的输出。当抽运功率增加到65W时,激光器平均输出功率为350mW。此时,激光器输出的调Q脉冲宽度为340ns,重复频率为1773kHz,射频信号信噪比为46dB。

关键词： 氧化石墨烯   混凝土   拌合物性能   渗透率   单轴压缩  

摘要： 为了研究氧化石墨烯对混凝土性能的影响,制备了6组不同氧化石墨烯掺量的混凝土试件,开展了拌合物性能试验、变围压下渗透率试验和单轴压缩试验,并分析了单轴受压破坏过程中能量转化关系。结果表明:氧化石墨烯掺入混凝土中试件仍具有良好的坍落度,且不会发生泌水和离析;围压增大试件渗透率呈现负指数递减趋势,氧化石墨烯能有效降低混凝土的渗流能力;与基准混凝土相比,氧化石墨烯大幅度提升了单轴压缩试验主要特征参数,显著降低了混凝土弹性应变能释放速率,增大了混凝土的耗散能,降低了混凝土的脆性,提高了混凝土的延性和韧性。

关键词： 石墨烯   异质结   制备工艺   伏安特性   烘干   刻蚀   退火  

摘要： 通过湿法转移二维材料与半导体衬底形成异质结是一种制备异质结光电探测器的常见方法。在湿法转移制备异质结的过程中,不同的制备工艺细节对二维材料与半导体形成的异质结的性能有显著影响。本文以典型的二维材料石墨烯(Gr)为例,采用湿法转移制备了一系列相同的Gr/Si异质结光电探测器,对其制备工艺与伏安特性的关系进行了详细研究。实验结果显示,梯度式烘干工艺可以显著降低Gr/Si异质结器件的暗电流,最佳的烘干温度峰值为170°C,170°C以上漏电流基本不再有变化。Gr/Si范德华异质结表面杂质与夹层中的残留水分对异质结的漏电流有显著影响。Gr/Si范德华异质结的选择性刻蚀和退火工艺也能够大幅降低漏电流。因此,合适的烘干工艺、选择性刻蚀工艺、退火工艺在Gr/Si异质结器件的制备过程中非常必要。这些结果对于使用湿法转移方法制备二维材料异质结器件具有一定的参考价值。

关键词： 钴氮改性   石墨烯气凝胶   过硫酸盐   高级氧化   水污染物控制  

摘要： 为探究钴氮改性对石墨烯气凝胶催化过一硫酸盐(PMS)降解污染物性能的影响,以氯化钴和氧化石墨烯(GO)作为前驱体,通过冷冻干燥和氨气热退火处理,成功制备了钴氮改性石墨烯气凝胶(Co-NGA)。采用SEM、BET等一系列测试手段对材料的形貌结构、元素组成和化学形态进行表征,并选择对羟基苯甲酸(p-HBA)作为目标污染物,测试气凝胶材料的催化活性。结果表明:石墨烯气凝胶具有独立的块体形貌和联通的三维多孔结构,钴和氮均匀地分布在石墨烯片层表面;当CoCl_(2)添加量为1.5 mg/mL以及GO质量浓度为2.0 mg/mL时Co-NGA展示出最高的催化活性,在60 min内对p-HBA的去除率超过98%,反应速率常数达到0.096 min^(-1),远高于GA(0.008 min^(-1))、NGA(0.011 min^(-1))和Co-GA(0.019 min^(-1))的反应速率常数,在较宽的pH值范围(3~11)和复杂离子环境下均能保持良好的催化活性;Co-NGA/PMS体系是一个以非自由基电子转移为主导的反应体系,对一系列富电子污染物具有良好的去除能力。

关键词： 分散剂   氧化石墨烯   团聚作用   涂层   耐蚀性能  

摘要： 氧化石墨烯(graphene oxide,GO)是一种理想的二维纳米材料,具有独特的片层结构和阻隔性能,被广泛应用于高阻隔材料、化工和医学等领域。但GO加入聚合物中时会发生聚集和团聚,因此要在GO中加入不同的分散剂,以提高含GO的涂层的密度和改善其缓蚀效果。目前常用的分散剂有纯溶剂、壳聚糖、硅烷偶联剂和聚合物等。

关键词： 碳化钛   氧化石墨烯   超级电容器   循环稳定性  

摘要： 二维材料碳化钛(Ti_(3)C_(2)Tx)因具有高导电性和大比表面积的特点,在作为超级电容电极材料时,可以实现较高的能量密度。然而,Ti_(3)C_(2)Tx在储能过程中会出现不可逆的氧化失活反应,而且它与基底间的结合力较差,这将导致碳化钛超级电容的循环稳定性欠佳,极大地阻碍了其作为电极材料的广泛应用。将Ti_(3)C_(2)Tx作为活性层与氧化石墨烯(GO)分层复合制作成超级电容电极,覆盖在Ti_(3)C_(2)Tx薄膜之上的GO层可以削弱氧化失活反应。同时,对电极的热处理可提升Ti_(3)C_(2)Tx对基底的附着力。这使得Ti_(3)C_(2)Tx/GO复合电极的充放电循环稳定性明显改善,在5000次循环之后其容量仍高于初始容量。该设计可为制备高循环稳定性超级电容提供参考。

关键词： graphene   single atom catalyst   iron phthalocyanine   morphology engineering   oxygen reduction reaction  

摘要： 分散在纳米碳基底上的分子催化剂由于具有明确的活性位点和结构可调的特点,成为了一类独特的单原子催化剂,有望代替贵金属催化剂用于电催化氧还原反应.本文中,我们开发了一种高活性氧还原催化剂,该催化剂由均匀且密集分散在泡芙状石墨烯载体上的铁酞菁(FePc/PG)构成.泡芙状石墨烯载体由于具有独特的皱褶和球状形貌,具有较大的比表面积和多尺度的孔结构,有利于FePc的高密度负载、活性位点的暴露和催化过程中传质效率的提高.当用旋转圆盘电极评估性能时,FePc/PG表现出优异的半波电位,达0.909 V(相对于可逆氢电极).此外,当用作气体扩散电极时,FePc/PG在高电流密度下表现出优异的高倍率和高功率性能.这项工作为设计纳米碳材料的形貌以及高性能异相分子催化剂提供了有效的策略,有望在多种能源转换和存储技术中得到应用.

关键词： 环氧树脂   聚氨酯   氧化石墨烯   防腐   涂料  

摘要： 为解决金属材料的防腐问题,制备了一种环氧树脂/聚氨酯(EP/PU)双组分防腐涂料,并采用氧化石墨烯(GO)及硅烷偶联剂改性后的氧化石墨烯(KGO)对双组分EP/PU涂料进行改性,研究了复合涂层的力学性能、疏水性能、耐腐蚀性能以及热稳定性。结果表明,GO与KGO对EP/PU改性后,复合涂层的综合性能显著提升;EP-KGO/PU固化物拉伸强度提了124%,断裂伸长率提高了100%,硬度由60.1提升至72.3;EP/PU膜经过KGO改性后,其吸水率由1.24%降低至0.57%;KGO改性的复合涂层防腐性能与GO改性的相比较好,当KGO的添加量为0.5%时,复合涂层保护的不锈钢的腐蚀速率从112μm/a降低至0.46μm/a,极化电阻由0.35 kΩ/cm^(2)增大至251.3 kΩ/cm^(2),防腐蚀保护效率达到99.6%。

关键词： 高强高导   石墨烯   铜基复合材料   力学性能   导电性能  

摘要： 高强高导材料在其广泛的应用中可以带来更高的工作性能和更低的能耗,一直是材料科学领域的重点研究对象。石墨烯因具有优异的力学性能和良好的导电性能,常被作为理想的第二相增强体引入铜基体提升综合性能。文中论述了石墨烯增强金属基复合材料的研究背景,详细阐述并分析了石墨烯增强铜基复合材料的制备方法,概括了近年来石墨烯增强铜基复合材料的力学性能及导电性能的研究现状,总结与展望了石墨烯增强铜基复合材料的未来发展趋势。