关键词： 太赫兹天线   石墨烯超表面   相控阵   相位动态调控   波束扫描  

摘要： 太赫兹波频段介于毫米波和红外光之间,具有诸多优异特性,太赫兹天线更是太赫兹通信、雷达和成像等应用系统中的核心元器件。然而,目前报道的太赫兹天线均无法满足较大动态范围的相位扫描、高效率辐射和大偏转角度的需求。该文设计了3种石墨烯太赫兹天线,最小尺寸为5μm,并对其辐射效率和相位调控特性进行研究,进而提出具有双共振模式的石墨烯-金属太赫兹超表面天线,缓解了传统的基于单共振模式的相位动态调控范围和辐射效率之间的矛盾,实现了0~360°的动态相位调控,且辐射效率高于20%。该研究采用微加工工艺进行样品加工,通过改变栅极电压,在实验上获得了1.03 THz的太赫兹动态相位调控,反射率高于23%,与仿真结果基本吻合。在此基础上,该文基于连续相位编码设计了石墨烯超表面相控阵天线,理论上实现了太赫兹波束在-25°~25°范围内的实时波束偏转。该文为解决超表面相控阵天线的相位动态调控范围小、辐射效率低等难题提供了新的研究思路。

关键词： 超级电容器   磷掺杂   聚苯胺   石墨烯水凝胶   水热法  

摘要： 石墨烯/聚苯胺复合材料作为超级电容器的自支撑电极材料具有巨大的潜力。以磷酸为磷源的水热还原法制备磷掺杂还原氧化石墨烯(P-rGO)水凝胶,再以P-rGO水凝胶为基质在3种溶剂(正己烷、水和四氯化碳)中负载聚苯胺,合成磷掺杂还原氧化石墨烯/聚苯胺(P-rGO/PANI)复合水凝胶。利用X射线衍射、扫描电子显微镜表征产物的微观形貌与结构,运用电化学工作站测试该材料的电化学性能。以1 mol/L的H_(2)SO_(4)溶液为电解质,经过1000圈循环测试后,材料的比电容保持率均为81%以上,表明其有作为超级电容器电极材料的潜质。该研究为开发出低成本、高性能的超级电容器电极材料提供了实验依据和理论指导。

关键词： 0D-2D/2D   氮掺杂石墨烯   氮掺杂二氧化钛   杂化材料   协同光催化性能  

摘要： 为协同解决TiO_(2)可见光响应低和电子-空穴对容易复合两个难题,本文先以硫酸氧钛为原料制备球状二氧化钛(TiO_(2(sp)))、以钛酸四丁酯为原料制备片状二氧化钛(TiO_(2(sh))),然后分别用乙二胺改性制得氮掺杂二氧化钛(N-TiO_(2(sp))和N-TiO_(2(sh)));再根据Hummers法制备氧化石墨烯(GO),用浓氨水改性制得氮掺杂石墨烯(NG);最后NG一锅水热法分别负载N-TiO_(2(sp))或N-TiO_(2(sh)),得到5个球状氮掺杂TiO_(2)/氮掺杂石墨烯(N-TiO_(2(sp))/NG)和5个片状氮掺杂TiO_(2)/氮掺杂石墨烯(N-TiO_(2(sh))/NG)样品,并通过SEM、TEM、XRD、BET、XPS、FT-IR和UV-vis对其结构进行表征,研究了不同含量的2D NG负载0D/2D N-TiO_(2)杂化材料在可见光下对X3B的协同光催化活性。结果表明:通过N参与两者杂化,N-TiO_(2)与NG发生协同增强作用,光吸收范围拓宽至可见光区,抑制光生电子-空穴对的复合,提高光催化活性,其中2D/2D接触的N-TiO_(2(sh))/NG3杂化材料协同催化效果最好,在模拟太阳光下杂化材料50 min对X3B的降解率达到了98.5%,是TiO_(2)的6.6倍。

关键词： 煤   煤基石墨烯量子点   光致发光   碳纳米技术  

摘要： 石墨烯量子点(GQDs)显著的量子限域效应和边缘效应已经引起人们极大的研究兴趣。它不仅展现出稳定的光致发光现象,而且具有良好的溶解性和化学惰性等诸多优点,使其广泛应用于生物成像、光催化剂和传感器等领域。受限于传统制备方法原料昂贵和操作繁琐等原因,GQDs的工业发展受到严重阻碍。煤及其衍生物不仅具有价格低廉和储量丰富等优点,而且其内部固有的无序结构和小晶域显示出比石墨、石墨烯、氧化石墨烯和富勒烯等碳材料制备GQDs更大的优势,可以简单地通过物理、化学或电化学方法剥离煤及其衍生物内部的芳香环簇来制备GQDs。本文首先总结了煤基石墨烯量子点(C-GQDs)的“自上而下”合成方法及其优缺点。然后对C-GQDs的结构形态、化学成分、荧光性质及其影响因素进行分析。进而阐述C-GQDs在传感器、生物成像和能源领域等的应用进展。最后从制备方法、碳源选择和研究方向等方面对C-GQDs的未来发展进行探讨,提出以下几点试验方案:①H_(2)O_(2)为氧化剂,热变煤为碳源的试验;②超高有机硫煤为碳源,除硫酸和硝酸氧化法外的其他试验;③煤显微组分为碳源的试验。此外,通过试验得出的基础数据和计算机模拟技术相结合,解决当前研究存在的荧光颜色单一和量子产率较低等问题。从而达到煤炭资源清洁利用和GQDs绿色发展的目的。

关键词： 石墨烯   膜   复合   应用  

摘要： 石墨烯是由单层碳原子构成的二维纳米材料,具有出色的热学、电学和机械性能,在新材料领域有较大的应用前景。石墨烯可以制备成膜、纤维、气凝胶等各种宏观材料。石墨烯膜以及石墨烯复合膜是具有良好性能的功能膜。本文综述了近年来石墨烯功能膜的研究进展,介绍了石墨烯功能膜的制备方法及其应用。

关键词： 水性聚氨酯   功能化石墨烯   复合涂层   疏水性   抗静电性  

摘要： 为提升水性聚氨酯(WPU)织物涂层的疏水性能、力学性能和抗静电性能,以异氟尔酮二异氰酸酯、间苯二胺接枝改性氧化石墨烯(MPD-I-GO)作为部分硬段,聚醚二元醇(PTMG 1000)为软段,二羟甲基丙酸为亲水扩链剂制得了MPD-I-GO/WPU复合胶膜。探究了MPD-I-GO质量分数对复合胶膜的疏水性能、力学性能以及导电性能的影响。结果表明:MPD-I-GO的添加可以发挥补强作用,有利于提高织物涂层的力学性能和抗静电性能,且随着MPD-I-GO质量分数的增加,复合乳液的粒径增大至89.56 nm;MPD-I-GO因在有机相与无机相之间形成共价键从而使其在WPU中均匀分散,当MPD-I-GO质量分数为0.18%时,复合涂层的断裂强度高达14.32 MPa,电阻率可达205Ω·cm。

关键词： 石墨烯   纳米材料   农用化学品利用率   作物生长   农业传感器  

摘要： 石墨烯材料因其独特的结构特点和优异的物理化学性质被广泛应用于电子、生物医学及环境保护等领域。随着石墨烯基础研究的不断突破,其产业化应用也在不断拓展,已逐渐延伸到农业领域。文章综述了石墨烯材料在提高农用化学品利用率、促进作物生长和农业传感器等方面的研究进展。分析了石墨烯增效复合肥和纳米农药的应用情况和作用机理,归纳了石墨烯材料通过刺激农作物分泌生长素、提高作物抗逆能力和改善土壤环境等途径影响作物生长。在农业领域,石墨烯材料的应用展示出巨大潜力,但尚处于探索阶段。应进一步探明石墨烯材料对作物的作用机制及影响因素,全面评估其生物安全性,并建立完善的应用数据库以实现石墨烯和农业融合后的可持续发展。

关键词： 吉祥物   石墨烯   填充物   大众视野   家族   优良特性   成员  

摘要： 从“一墩难求”到“一户多墩”,2022年冰墩墩的爆火让“海科云绒”走进大众视野。海科云绒以其轻柔如羽、爽滑如丝、洁白如云、温暖如绒的优良特性成为2022年北京冬奥会吉祥物冰墩墩的填充物,如今海科云绒家族再添新成员—石墨烯系列云绒。

关键词： 煤   石墨烯材料   复合   制备  

摘要： 以煤为原始材料制备煤基石墨烯是最近的研究热点,价格低廉,为清洁高效发展煤基新材料提供了新方向,是降低石墨烯成本的研究发展趋势。石墨烯比表面积大,光生电子空穴对产率高且复合率低,主要应用在光电、催化、储能和生物医药等领域,通过复合可进一步提升煤基石墨烯的市场价值,主要介绍了煤基石墨烯材料及煤基石墨烯复合材料的制备方法,并对煤基石墨烯材料未来发展的方向进行了展望。

关键词： 钴   金属有机笼   石墨烯   烯/炔烃分离  

摘要： 为实现乙烯/乙炔高效分离,以联苯胺-吡啶-2-甲醛形成的双臂二齿有机配体与钴离子配位自组装合成了四面体金属有机笼(MOCs):Co4(LBA)6(ClO4)8(Co-LBA,LBA=[1,1′-联苯]-4,4′-二胺,N4,N4′-二(2-吡啶亚甲基)).结构分析表明Co-LBA的窗口尺寸(0.4 nm)恰好处于乙炔动力学直径(0.334 nm)和乙烯动力学直径(0.418 nm)之间.为避免Co-LBA微孔结构对乙炔吸附动力学的限制,进一步通过浸渍法将其分散到氧化石墨烯(GO)基底上,煅烧得到稳定的多级结构Co-LBA功能化石墨烯材料(Co-LBA@rGO).透射电子显微镜(TEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和N2吸附结果表明,在Co-LBA@rGO复合材料中,Co-LBA保持笼状结构且高度分散在石墨烯层间,从而使材料同时具有微孔和介孔两种分子扩散通道.在室温条件下,Co-LBA@rGO展示出显著的选择性吸附乙炔能力,p/p0为0.5时乙炔与乙烯吸附量比达到12.5,具有潜在的烯/炔烃分离应用前景.