关键词： 氨基化石墨烯/聚乙烯亚胺复合材料   吸附   甲基橙   刚果红   拟合  

摘要： 含有合成染料的废水具有成分复杂、可生物降解性能差、COD高等特点受到了广泛研究。使用氨基化石墨烯/聚乙烯亚胺复合材料(GO-NH2/PEI)对典型的阴离子染料甲基橙和刚果红进行吸附,最佳吸附条件为:染料含量150 mg/L、吸附剂用量0.5 g/L、溶液p H值为6、吸附温度318 K和吸附时间240 min时,GO-NH2/PEI对甲基橙和刚果红的吸附量可达282.82 mg/g和240.22 mg/g,循环使用5次,仍可保持约90%的最大吸附量。并使用吸附等温线、吸附热力学、吸附动力学等对吸附过程进行拟合,结果表明:GO-NH2/PEI对阴离子染料的吸附主要为单层化学吸附,是吸热熵增的自发过程。GO-NH2/PEI作为多孔材料,合成染料分子越小,越容易扩散进复合材料内部与活性官能团缔合,吸附性能越好。

关键词： 氧化石墨烯/碳纳米管   纳米材料   构效关系   复合材料  

摘要： 氧化石墨烯/碳纳米管(GO/CNTs)作为理想的碳纳米材料,拥有独特三维空间结构和巨大的比表面积,被广泛应用于增强高分子材料,可提升复合材料物理力学性能、稳定性,并赋予复合材料优异的导热、导电、动态力学等性能。本文介绍了常用于制备GO/CNTs基的制备方法,重点对比了铸层/涂覆法、真空抽滤法、共混法制备复合材料的微观形貌与优缺点,探讨了结构控制与GO/CNTs基复合材料性能的关系,详细介绍了GO的改性、CNTs的改性和GO/CNTs的掺杂与高分子材料的相容性,并对其在环氧树脂、橡胶、可生物降解聚合物的应用进行了分析,探究GO/CNTs对复合材料物理力学性能和功能性的影响,最后总结了GO/CNTs改性高分子材料的技术优势及目前存在的问题,展望未来发展方向,以期对GO/CNTs改性环氧树脂、橡胶等高分子材料制备高附加值产品提供参考。

关键词： 复合材料   阻尼性能   界面氢键   石墨烯   力学强度  

摘要： 提出在石墨烯/聚合物复合材料内构筑界面氢键结构,利用氢键的动态可逆性和断裂/再生过程中的能量耗散可显著提高复合材料的阻尼性能。对石墨烯和聚(苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯)(SEBS)进行接枝改性,引入氢键单元从而在石墨烯/SEBS复合材料的界面构筑了多重氢键结构。研究了这种复合材料的循环拉伸以及动态力学性能。结果表明,这种复合材料的弹性模量、滞后损耗、阻尼因子比SEBS分别提高165%、237%和42%。强度和阻尼性能的显著提高,主要归因于复合材料组元间界面氢键的相互作用、高效应力传递、以及氢键可逆断裂/再生过程中显著的能量耗散。

关键词： Mg/MgH_(2)   石墨烯   球磨   储氢性能  

摘要： MgH_(2)因具有高达7.6wt%的理论氢容量而被认为是一种很有前景的储氢材料,但其较差的动力学和热力学性能,限制了其实际应用。在MgH_(2)中加入催化剂是改善其吸放氢动力学的有效策略。利用机械球磨法制备Mg-xwt%石墨烯(x=0,1,2,3,5)复合储氢材料,采用XRD、SEM、TG-DSC和PCT对复合材料的物相组成、形貌结构和储氢性能进行了研究。结果表明:随石墨烯含量的增加,Mg/MgH_(2)储氢性能呈先增大后减小趋势。当石墨烯的含量达到2wt%时,Mg-2wt%G复合材料具有最佳的吸放氢性能、更快的吸放氢速率和更低的放氢温度;在350℃,300min下Mg-2wt%G吸氢量达4.07wt%,相同温度下,400min内放氢量为3.82wt%;放氢峰值温度较未添加石墨烯降低了11.4℃。

关键词： 二硫化铼   石墨烯   热稳定性   荧光  

摘要： 通过构筑石墨烯/二硫化铼(ReS2)异质结实现了5层ReS2样品在空气中稳定性的提升。其中石墨烯是通过化学气相沉积法(CVD)制备,ReS2的热稳定性通过荧光强度进行表征。实验发现:对于原始的ReS2薄膜,当温度升高到500℃时,荧光峰严重展宽且荧光强度几乎消失,而石墨烯封装的ReS2样品,采用同样升温方式时,荧光峰依然很对称且荧光强度很高。通过进一步拟合其变化率发现,本征样品的荧光强度随温度的变化率为-224,而石墨烯封装的ReS2薄膜样品的荧光强度随温度的变化率为-173,说明通过石墨烯的保护,极大地提高了ReS2在空气中的热稳定性。这主要是因为石墨烯有效地隔绝了空气中的水、氧气等分子,钝化了ReS2表面的反应活性,从而提高了其化学稳定性。同时测试对比了石墨烯覆盖前后ReS2的光电性能,发现石墨烯的覆盖大大加快了ReS2的光电响应速度。该研究丰富了ReS2在半导体器件方面的应用。

关键词： 瞬态电热技术   导热系数   一步限域水热法   石墨烯纤维  

摘要： 以氧化石墨烯水悬浮液为原料,采用一步限域水热法制备了石墨烯纤维(GFs)。使用瞬态电热技术(TET)测得直径为25.1、97.3和134.4μm石墨烯纤维样品的热扩散率分别为6.00、2.90、2.26×10^(-7)m^(2)·s^(-1),相应的导热系数分别为0.58、0.28和0.22Wm^(-1)·K^(-1),明显低于湿法纺丝制备的GFs的导热系数。导热系数低主要归因于大量含氧官能团的存在以及较大的接触热阻。样品的导热系数随直径的增大而减小,原因可能是直径较大的石墨烯纤维内部氧化石墨烯(GO)/石墨烯薄片具有更多的褶皱以及较差的取向性。

关键词： 石墨烯   掺氟二氧化锡   双层结构   接触特性   接触电势差   功函数   接触势垒  

摘要： 本文采用湿法刻蚀法将单层石墨烯(G)与掺氟二氧化锡(FTO)薄膜复合在一起,采用拉曼(Raman)光谱、聚焦离子束(FIB)和透射电子显微镜(TEM)研究了G/FTO双层薄膜的结构、表面和界面形貌、元素分布等信息;采用基于原子力显微镜(AFM)的开尔文探针力显微镜(KPFM)和导电原子力显微镜(C-AFM)研究了FTO薄膜和G/FTO双层薄膜的形貌、接触电势差(CPD)、功函数、接触势垒。结果表明,FTO薄膜和G/FTO双层薄膜的接触电势差分别为-0.474、-0.441 V,两者功函数分别为5.329、5.296 eV。与FTO薄膜相比,G/FTO双层薄膜的迁移率由21.26 cm^(2)·V^(-1)·s^(-1)增加到23.82 cm^(2)·V^(-1)·s^(-1)。FTO薄膜和G/FTO双层薄膜相应的势垒高度分别(0.39±0.06) V和(0.33±0.05) V,G/FTO双层薄膜的势垒高度更小。

关键词： 石墨烯   合金   储氢材料   复合材料  

摘要： 在经济社会持续发展的背景下,各国正在致力于寻找环保可再生能源,以取代传统化石燃料,这已成为全球的首要任务。目前探索开发的新能源包括太阳能、潮汐能、核能以及氢能,而氢能被普遍认为是最具潜力的清洁能源之一。氢气的储存方法通常有三种:气态储存、液态储存和固态储存。固态储氢是利用固体材料对氢的物理吸附或化学反应等作用来固定储存氢气于其中。固态储氢不仅运输方便,而且安全高效。本文利用化学还原法,以氧化石墨烯(GO)和CeO_(2)为原材料,制备了CeO_(2)@rGO纳米复合物。在氩气条件下,采用热处理法制备Mg-Al合金,并利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、差示扫描量热计(DSC)等工具,对添加CeO_(2)@rGO纳米复合材料的Mg-AI合金储氢性能进行了研究。实验结果证明,添加CeO_(2)@rGO纳米复合材料,不仅能提高Mg-Al合金的吸放氢性能,还能提升其储氢性能。

关键词： 石墨烯   改性   物理分散   化学接枝改性   高分散性  

摘要： 纳米石墨烯具有疏水性强、比表面积大等特点,片层间极易产生相互作用导致团聚,而石墨烯大部分优异性能仅限于单层或少层结构,石墨烯分散性差严重制约其产业化,亟需制备高分散性石墨烯水分散液。以自制石墨烯为原料,通过物理分散试验和化学接枝改性试验,探究不同手段对石墨烯分散液稳定性的影响。结果表明,石墨烯质量浓度为1.0 g/L,聚丙烯酸与石墨烯质量比为4∶1,超声仪功率为300 W,搅拌速度为250 r/min,处理时间为8 h,可获得分散率为95.58%、zeta电位为-41.4 mV的高分散高稳定性石墨烯水分散液,静置30 d未出现肉眼可见聚沉现象。

关键词： 二维材料物理   石墨烯   教学尝试   理论实验结合教学  

摘要： 以石墨烯为代表的二维材料因电荷和热输运被限制在二维平面内,展现出奇特的物理性质,因而备受关注.本文将近年来的二维材料物理科学研究发展与教学相融合,开设了“二维材料物理与器件”课程,采用本科生易于理解的语言,结合四大力学基础知识,深入地介绍了二维材料发展历程以及前沿研究进展.并在教学中加入了机械解离二维材料、二维材料的光谱表征、二维材料场效应管制作、微纳光刻等基础实验,开展了二维物理理论与前沿实验交叉融合的教学尝试,加深了学生对课程内容的理解,建立了正确和深刻的物理图像,并培养了学生的创新能力.