关键词： 聚苯胺(PANI)/石墨烯复合材料   微观结构   电化学性能   球磨技术  

摘要： 聚苯胺(PANI)/石墨烯复合材料具有高循环稳定性和高比容量等优点,PANI在石墨烯表面的分散情况会影响电化学性能。采用球磨技术,通过改变苯胺单体浓度,在石墨烯表面调控沉积PANI,制备PANI/石墨烯复合材料。利用XRD、傅里叶红外光谱(FTIR)和SEM测试分析复合材料的微观结构,通过CV和恒电流充放电测试研究复合材料的电化学性能。高速球磨作用可实现PANI在石墨烯表面的均匀生长,苯胺单体浓度为0.0010 mol/L时,PANI分子链在石墨烯表面得以舒展,可使石墨烯良好的导电性与PANI的π-π相互作用协调一致,保证PANI充分发挥氧化还原性能,得到最佳电化学性能。复合材料以1.0 A/g电流在0~0.9 V循环,放电比电容为292.1 F/g,循环1000次的电容保持率可达87.1%。

关键词： 金属基底   化学吸附   石墨烯   机械裁剪   分子动力学  

摘要： 机械裁剪法是简单高效制备石墨烯纳米带的加工方法,目前对基底化学吸附如何影响石墨烯机械裁剪行为的认识尚有不足。为探究基底化学吸附对石墨烯机械裁剪性能的影响机制,基于ReaxFF反应力场和Verlet算法,采用反应分子动力学方法对Ni、Pt、Cu金属基底上的石墨烯机械裁剪行为展开研究,根据纳米压痕和机械裁剪中探针与石墨烯(C_(T)-C_(G))、石墨烯层内(C_(G)-C_(G))、石墨烯与基底(C_(G)-M)间键合数量和键合强度的变化规律,分析基底化学吸附对键合性能和石墨烯机械裁剪行为的影响。结果表明:Ni、Pt、Cu基底对石墨烯的化学吸附能力依次减弱,强化学吸附作用增大了C_(G)-M键合强度,促进了C_(T)-C_(G)键合,削弱了C_(G)-C_(G)键合强度,降低了石墨烯的抗破损强度,Ni、Pt、Cu基底上的石墨烯抗破损强度分别为110.19、121.71、176.53 GPa。强化学吸附使石墨烯发生了大面积撕裂破损,弱化学吸附使石墨烯仅发生了部分碳链和碳原子的剥离。强化学吸附基底提高了石墨烯的机械裁剪效率,减小了机械裁剪深度,降低了探针下压载荷,提高了探针对石墨烯的摩擦力,提高了石墨烯的机械裁剪性能。基于反应分子动力学方法可深入探究基底化学吸附对石墨烯机械裁剪性能的影响规律及内在机理,研究结果可为不同化学吸附基底条件下高效、高精度石墨烯纳米带的机械裁剪提供理论依据。

关键词： 微型超级电容器   激光加工   柔性电极   多孔石墨烯  

摘要： 柔性超级电容器具有超高的功率密度和超长的循环寿命,结合其结构的灵活性、轻质和形状多样性的特点,在储能领域具有巨大的应用潜力。发展柔性超级电容器首先要解决柔性电极制备的难题。本研究通过激光直写技术结合KOH活化得到高柔性、高导电性的微孔石墨烯基底,即活化的激光诱导石墨烯(a-LIG),然后用电化学沉积法在其上沉积二氧化锰,成功开发出柔性a-LIG/MnO_(2)电极。在1 mol/L的Na_(2)SO_(4)电解质中,当电流密度为1 mA/cm^(2)时,复合a-LIG/MnO_(2)电极表现出304.61 mF/cm^(2)的高面积比电容。以a-LIG/MnO_(2)为阳极,a-LIG为阴极,PVA/H_(3)PO_(4)为凝胶电解质,组装了柔性非对称超级电容器,在功率密度为260.28μW/cm^(2)时其面积能量密度为2.61μWh/cm^(2),在电流密度为0.2 mA/cm^(2)时其面积比电容为18.82 mF/cm^(2),且5000次循环后电容保持率达到90.28%。此外,柔性a-LIG/MnO_(2)@a-LIG器件在弯曲状态下也表现出优异的电化学性能。这项工作为合理设计高性能的柔性超级电容器电极提供了一种简单和可扩展的方法,并可能为大规模制造平面柔性超级电容器提供新的途径。

关键词： 石墨烯   二硫化钼   黑磷   二维纳米材料   电化学传感器   赭曲霉毒素A  

摘要： 赭曲霉毒素A(ochratoxin A,OTA)是一种丝状真菌毒素,具有致畸、致癌、致突变等危害。它容易在谷物中存在,并通过食物链对人体造成危害。因此,开发快速、灵敏的OTA检测技术对于食品安全控制具有重要意义。电化学传感器具有灵敏度高、响应速度快和稳定性好等优点,因此在OTA的检测中得到广泛应用。此外,二维纳米材料具有较大的比表面积、良好的导电性和易于修饰等优点,可用于构建性能优异的电化学传感器。因此,本文综述了石墨烯(graphene,GR)、二硫化钼(molybdenum disulfide,MoS2)、黑磷(black phosphorus,BP)等二维纳米材料的特性、制备方法及其区别,重点阐述了二维纳米材料基电化学传感器在检测谷物及其制品中OTA的优势,以及复合材料中二维纳米材料的作用,为进一步拓展二维纳米材料基电化学传感器在谷物及其制品中OTA检测应用方面提供新思路。

关键词： 石墨烯   复合材料   掺杂   纳米结构   摩擦性能  

摘要： 采用水热法合成了Zn^(2+)掺杂石墨烯二氧化铈(CeO_(2)/G)复合纳米材料。通过四球摩擦机对掺杂前后的CeO_(2)/G复合材料进行摩擦实验,考察了Zn^(2+)掺杂对CeO_(2)/G复合材料摩擦性能的影响。利用X-射线衍射仪、X射线光电子能谱仪、红外光谱仪、扫描电子显微镜对复合材料进行磨损表面分析和性能测试。结果表明,Zn^(2+)掺杂没有对CeO_(2)/G复合材料的结构产生影响,但使CeO_(2)粒子尺寸大小更加均匀,在石墨烯基底上分散情况更好。在载荷为392 N、转速为1200 r/min下,CeO_(2)/G材料使润滑油摩擦系数下降48.4%,磨斑直径下降20%;而Zn^(2+)掺杂的CeO_(2)/G材料使润滑油抗磨性能更好,摩擦系数下降60%,磨斑直径下降28%。

关键词： 氧化石墨烯   泡沫混凝土   粉煤灰   宏观性能   微观孔结构  

摘要： 研究氧化石墨烯(GO)单掺和与粉煤灰复掺对泡沫混凝土干密度、抗压强度、抗折强度、吸水率的影响,并利用高倍显微镜和Image-Pro Plus软件观察和分析泡沫混凝土孔结构,探究GO单掺和与粉煤灰复掺对平均孔径和孔隙率等孔结构参数的影响。结果表明:随着GO掺量的增加,泡沫混凝土的宏观性能先增强后降低;在GO掺量为0.02%时,泡沫混凝土的干密度、抗压强度、抗折强度等宏观性能和微观孔结构参数达到最优;当粉煤灰掺量在10%~20%时,进一步改善了GO泡沫混凝土的宏观性能和微观孔结构。

关键词： 抗紫外线   抗静电   还原氧化石墨烯   羊毛织物  

摘要： 为了研究还原氧化石墨烯(rGO)整理对羊毛织物功能性的影响,设计单因素试验,以抗静电性能和抗紫外线性能为评价指标,研究整理工艺中氧化石墨烯(GO)质量浓度、维生素C(还原剂)质量浓度、还原时间对整理效果的影响。还原氧化石墨烯(rGO)对羊毛织物功能整理的优化工艺为:GO质量浓度3 g/L、维生素C还原溶液质量浓度2 g/L、25℃恒温水浴、还原时间20 min。整理后羊毛织物的紫外线防护系数(UPF)值达176.52,半衰期为2.2 s,抗静电性能和抗紫外线性能优异,且阻燃性有一定提升,耐水洗性能良好,但透气性稍有下降。

关键词： 纳米技术   石墨烯   能量传递过程   科研小组   流体动力学   量子现象   科研团队   普朗克  

摘要： 来自英国曼彻斯特大学、德国马克斯·普朗克聚合物研究所等的国际科研小组在《自然·纳米技术》上发表研究成果显示,水可以直接与碳的电子相互作用,这在流体动力学中是一种非常不寻常的量子现象。科研团队使用超快光谱研究液体-石墨烯界面上的能量传递过程,即通过超短红色激光脉冲(持续时间仅为十亿分之一秒的百万分之一)来瞬间加热石墨烯的电子云,然后用太赫兹激光脉冲监测其冷却过程。

关键词： 石墨烯纤维   高应变   加捻   超级电容器   电化学  

摘要： 为了制备具有高应变和良好电化学性能的纯石墨烯纤维组成的纱线,通过加捻法将石墨烯纤维制备成特定扭曲结构的石墨烯纱线。结果表明:柔性扭曲石墨烯纱线表现出优异的机械性能以及出色的电性能,随着股数和捻度的增加,断裂伸长率达到11.3%,拉伸强度达到90 MPa,电导率达到53.8 S cm。利用石墨烯纱线进一步开发出石墨烯纱线超级电容器,所得到的石墨烯纱线超级电容器具有高比电容(48.06 mF cm^(2))和长循环寿命(10000次循环后电容值保持率为85%~90%)。这种简便、绿色的加捻策略为制备结构可控、高性能的石墨烯纱线作为宏观结构部件提供了一种新方法,有望在开发新型石墨烯基材料方面显示出广阔的应用前景。

关键词： 石墨烯   离子吸附   力场参数   平均力势   分子动力学模拟  

摘要： 受限在二维纳米孔道的盐溶液的研究对离子输运与筛分、超级电容等领域具有重要意义,而分子动力学(MD)模拟已成为其中重要的手段.但通常MD模拟力场却很难准确描述石墨烯等二维材料与离子之间的离子-π相互作用;溶剂效应对离子在材料表面吸附的调控作用也缺乏深入研究.针对Li~+, Na~+, K~+, Mg~(2+), Ca~(2+), Cl~-离子与石墨烯材料,本文基于平均力势(PMF)发展了模拟它们之间相互作用的力场参数.使用该力场模拟的(溶液中)石墨烯表面离子吸附自由能与量子化学计算结果一致,验证了其准确性.进一步发现离子水合半径、离子接近石墨烯时水合数的拐点、 PMFwat(溶剂对离子吸附在石墨烯表面PMF的贡献)极小值位置及石墨烯表面水层位置之间有明显关联.在此基础上阐明了离子脱水及石墨烯表面水层状分布对PMFwat的调控作用.模拟了1 mol/L盐溶液/石墨烯界面体系.以上体系使用通常力场参数模拟时,离子在石墨烯表面吸附都很微弱,这表明离子-π相互作用对准确模拟盐溶液-石墨烯体系不可或缺.