关键词： 钠离子电池   硬碳   石墨烯   多孔材料   电化学性能  

摘要： 为了增加硬碳电极材料的导电性,选取石墨烯作为添加剂,采用涂覆法制备了石墨烯掺杂多孔材料,通过SEM、XRD、BET、蓝电电池测试系统和电化学工作站等对所得石墨烯多孔材料的结构和电化学性能进行表征和测试,探究不同碳化温度对于石墨烯掺杂多孔材料电化学性能的影响。结果表明:石墨烯掺杂多孔材料显示出均匀、丰富的孔结构和增强的石墨化程度,可降低接触电阻,缩短扩散距离,增强电子的传导性,用作电池负极时可有效提高钠离子电池的可逆比容量、倍率和循环性能;当碳化温度为1100℃时,所制备的石墨烯掺杂多孔材料电极表现出363.8 mA·h/g的高可逆比容量,在100 mA/g的电流密度下,循环300圈后,其可逆比容量基本无损失,表明该石墨烯掺杂多孔材料具有优异的电化学性能。

关键词： 石墨烯   电热膜   育雏   供暖  

摘要： 家禽育雏舍增温是一项重要工作,但目前家禽生产中使用的各种采暖方式都存在一定的不足。因此,研发及推广新型节能环保的增温设备和工艺,助力畜牧业节能减排具有十分重要的意义。以石墨烯为加热体的电热膜具有节能环保和低碳减排等优点,与燃气锅炉和空气能热泵等相比具有明显的成本优势。使用石墨烯电热膜供暖系统替代传统增温设备,可以解决家禽集约化育雏舍加温难题,对畜牧业的转型升级将发挥强力推动作用。

关键词： 模拟仿真   石墨烯   聚氨酯   渗流阈值  

摘要： 通过计算机模拟建立了一种确定导电填料/高分子复合材料理论渗流阈值的方法。首先,通过以一定比例混合而构成的二相石墨烯/聚氨酯复合材料建模;其次,利用有效介质理论进行计算机模拟计算,得出石墨烯/聚氨酯二相复合电热材料理论渗流阈值。模拟结果表明石墨烯/聚氨酯复合材料中,当石墨烯添加量为3.4 wt%时,该复合电热材料达到了理论渗流阈值。实验以上述模拟结果为基础,采用溶液共混法成功制备出了石墨烯/聚氨酯复合水溶液;实验结果表明,该石墨烯浆料中石墨烯添加量在3.7 wt%时,电热复合材料达到渗流阈值,表明该理论模拟结果与实际实验结果相吻合。使用实验制备的石墨烯/聚氨酯浆料涂覆而成的电热网状材料,在24 V时温度可达50℃。

关键词： 石墨烯   铝基复合材料   静电自组装   性能  

摘要： 采用静电自组装法将氧化石墨烯(GO)分散在铝粉中,通过放电等离子烧结(SPS)制备了石墨烯铝基复合材料。采用改进的Hummers方法制备带负电荷的GO片,并用十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)处理铝粉以获得表面正电荷。由静电自组装获得的氧化石墨烯-铝粉(GO-Al粉),实现氧化石墨烯在铝粉上的均匀吸附。SPS制备石墨烯铝基复合材料(Gr-Al)的快速烧结过程能够还原氧化石墨烯,同时减少有害碳化物的形成。使用拉曼光谱(Raman)、红外光谱(FT-IR)、透射电镜(TEM)和扫描电镜(SEM)对复合材料进行了相关测试,同时研究了Gr-Al复合材料的硬度和导热性能。结果表明,GO片均匀吸附在CTAB包覆的Al粉表面,实现了石墨烯在Al基体中的均匀分散。与铝基体材料相比较,0.2wt%石墨烯铝基复合材料的显微硬度和导热系数均明显提高,显微硬度(45.7 HV)提高41%,导热系数(203 W/(m·K))提高65%。

关键词： 激光直写技术   氧化锌   石墨烯   光电化学传感器   二茂铁  

摘要： 采用激光直写技术原位合成了氧化锌/石墨烯(ZnO/LIG)电极,构建了一种信号翻转型光电化学(PEC)传感器用于检测二茂铁(Fc)。在存在目标物Fc时,电极信号从阳极光电流变成阴极光电流,光电信号极性发生明显翻转,有效消除了背景信号干扰,提高了准确度。探究了ZnO/LIG比例、烘干温度和激光直写功率对PEC传感器性能的影响。结果表明,所构建的PEC传感器对10~300μmol·L-1浓度的Fc具有较好的响应,且呈现良好的线性关系,检出限为0.57μmol·L-1。同时具有较高的选择性和灵敏度,以及良好的稳定性和重现性。

关键词： 氢化镁   吸放氢性能   催化   硼掺杂石墨烯  

摘要： 采用高温还原技术成功制备出B掺杂石墨烯,然后通过高能球磨法将MgH_(2)与B掺杂石墨烯相复合,研究了B掺杂石墨烯对MgH_(2)组织结构与吸放氢性能的影响及机理。结果显示:基于氧化石墨烯与硼酸的机械研磨与高温烧结,可实现氧化石墨烯的还原以及B原子在石墨烯中的掺杂;B掺杂石墨烯在MgH_(2)中的分散程度与其球磨时间密切相关;球磨6 h后,B掺杂石墨烯可实现在MgH_(2)中的均匀分散,MgH_(2)颗粒较同等球磨条件下的纯MgH_(2)而言明显细化且其尺寸相对均匀;相对于纯MgH_(2)而言,其初始放氢温度降低了25.2℃,且其吸放氢速率明显提升;其原因可能在于B掺杂石墨烯对MgH_(2)发挥了催化-限域协同改性作用。

关键词： CO_(2)催化加氢   石墨烯   密度泛函理论   甲酸   CO  

摘要： 基于密度泛函理论计算,研究了H2和CO_(2)在氮掺杂石墨烯负载单原子Zr催化剂(Zr Nx-Gr)上的吸附和CO_(2)催化加氢反应. H2和CO_(2)在Zr N_(3)-Gr上单独吸附的吸附能分别为-0.49和-2.17 e V,在H2和CO_(2)共吸附状态下,吸附能为-2.24 e V,均高于在Zr N4-Gr表面的吸附能,表明Zr N_(3)-Gr表面更利于CO_(2)加氢反应的发生.在Zr N_(3)-Gr表面, CO_(2)在共吸附后保持了其单独吸附时的特性,削弱了H2分子的吸附. CO_(2)在Zr Nx-Gr表面催化加氢反应起始于H2和CO_(2)的共吸附构型,沿反式HCOOH路径形成甲酸盐(HCOO*)中间体,然后HCOO*基团吸附H原子形成反式甲酸,在Zr N_(3)-Gr和Zr N4-Gr表面该路径的反应能垒分别为1.85和2.48 e V.另一路径为产生CO与H2O的反应,在Zr N_(3)-Gr和Zr N4-Gr表面的反应能垒分别为1.86和1.73 e V,表明Zr N_(3)-Gr更利于CO_(2)加氢生成甲酸反应的发生,而Zr N4-Gr表面更利于CO的产生.

关键词： 气凝胶   海藻酸钠   羧甲基纤维素   氧化石墨烯   吸附  

摘要： 目前,开发具有优异吸附性能、可持续使用和绿色环保的吸附剂仍然是水污染治理领域的焦点问题。因此,本文以海藻酸钠(SA)、羧甲基纤维素(CMC)和氧化石墨烯(GO)为原料,通过简单的溶胶-凝胶法结合冷冻干燥,构建了具有三维多孔网络结构的SA-CMC-GO复合气凝胶。利用SEM、FTIR、XRD等对SA-CMC-GO复合气凝胶的微观形貌、官能团结构等进行表征分析。以水中Pb^(2+)为吸附对象,通过一系列间歇吸附实验,探究了各种因素(pH、介质温度、接触时间等)对吸附剂去除水体中Pb^(2+)的影响。结果表明:在pH值2~5的范围内,复合气凝胶对Pb^(2+)的吸附量随着p H的升高而升高;复合气凝胶对于Pb^(2+)的吸附过程属于自发放热过程并遵循Langmuir吸附等温模型,其最大吸附量为272.5 mg·g-1;动力学研究表明,SA-CMC-GO复合气凝胶对Pb^(2+)具有较快的吸附速率,可在60 min内达平衡并符合准二级动力学模型;此外,经过5次吸附-脱附试验,复合气凝胶仍对Pb^(2+)保持较高的吸附性能。SA-CMC-GO复合气凝胶可以作为一种高效、快速的吸附剂用于从水体中去除Pb^(2+)。

关键词： 五边形石墨烯   一氧化碳   输运性质   第一性原理  

摘要： 基于非平衡格林函数结合密度泛函理论,采用第一性原理计算了五边形石墨烯(PG)、CO/PG、Fe-PG和CO/Fe-PG这4种体系的电子性质和输运性质,探究PG以及Fe-PG对CO分子的气敏性。首先,Fe-PG在吸附CO分子过程中大量电荷发生转移,同时具有较低的吸附能,说明CO分子与Fe-PG之间的相互作用较强,表明Fe-PG体系对CO分子的吸附更加敏感。其次,计算出了4种体系的态密度,结果发现Fe-PG和CO/Fe-PG体系之间的态密度发生较大变化,这进一步说明了CO分子与Fe-PG之间具有较强的相互作用,Fe-PG体系对CO分子的吸附具有较为敏感的特性。最后,计算其输运性质,通过输运电流的结果对比发现Fe-PG对CO分子的敏感度比原始PG高出2个数量级,且在零偏压下的透射谱进一步证明Fe-PG是一种检测CO分子的良好传感材料。该研究表明,在PG结构体系中适当引入Fe原子掺杂,可以大幅提升PG对CO分子的气敏性。

关键词： 脑性瘫痪   髋关节脱位   石墨烯   外展矫形器  

摘要： 目的:观察石墨烯温热外展矫形器对痉挛型脑瘫患儿髋关节发育的影响。方法:将28例(56髋)2~10岁的痉挛型脑瘫患儿采用随机数字表法分为对照组和治疗组,其中5例(10髋)退出研究,最终对照组12例(24髋)和治疗组11例(22髋)。2组均接受常规康复训练,在此基础上对照组进行内收肌外展牵拉治疗,治疗组佩戴石墨烯温热外展矫形器。治疗时内收肌最小角度>30°,每天训练时间1~2 h,共治疗2个月。分别在治疗前后测量2组患儿股骨头偏移百分比(MP)、髋臼指数(AI)、颈干角(NSA)、粗大运动功能评定量表(GMFM)和改良Tardieu量表(MTS),并计算其差值。根据以上指标比较2组的疗效。结果:对照组治疗后GMFM(49.90±13.08)较治疗前(47.67±3.56)明显改善(P<0.05),MP、AI及MTS与治疗前比较差异无统计学意义(P>0.05),治疗后NSA(156.92±9.31)°较治疗前(149.00±8.07)°明显改善(P<0.05)。治疗组MP、AI、GMFM及MTS治疗后分别为(26.82±12.44)%、[15.00(13.75,19.00)]°、(55.96±0.12)、(26.12±7.49)°优于治疗前的(31.93±11.37)%、[17.50(13.00,21.00)]°、(51.79±9.15)、(19.09±8.93)°,差异均有统计学意义(P<0.05);治疗后NAS(152.20±8.72)°较治疗前(154.27±1.03)°相比,差异无统计学意义(P>0.05)。治疗组d-MP[3.75(0.09,10.61)]%、d-NAS(2.28±9.54)°、d-GMFM(-3.80±1.97)与对照组的[0.00(-3.70,2.80)]%、(-7.90±8.63)°、(-2.14±1.60)相比较,差异有统计学意义(P<0.05),dAI和d-MTS值差异无统计学意义(P>0.05)。结论:石墨烯温热外展矫形器可以有效改善脑瘫患儿髋关节脱位或半脱位,并可延缓其进展,改善粗大运动功能。