关键词： ZnO/MGO   催化活化   过硫酸盐   环丙沙星  

摘要： 抗生素因其污染广泛、难降解等特性已经成为水体环境亟待解决的重大问题。以改良Hummers法制备的氧化石墨烯（GO）为原材料，制备了磁性氧化石墨烯（MGO）、氧化锌负载氧化石墨烯（ZnO/GO）和氧化锌负载磁性氧化石墨烯（ZnO/MGO），以3种复合材料为催化剂催化活化过硫酸钾（PS）去除水中的环丙沙星（CIP），对比分析3种催化剂去除环丙沙星（CIP）的机制。结果表明，不同催化体系对CIP的去除效率差异显著，PS单独作用时去除率仅为31.36%，ZnO/GO/PS、MGO/PS和ZnO/MGO/PS体系的去除率分别提升至44.97%、79.78%和91.88%，降解动力学符合伪二级动力学方程。ZnO/MGO/PS体系中的ZnO与MGO的协同作用提高了电子转移效率、活性位点数量及PS活化能力，当溶液pH为7、催化剂和PS投加量均为（0.2000±0.0005）g时，3种体系对CIP的降解均达到最佳降解效果。自由基淬灭试验证实SO4-·是主要活性物种，ZnO的引入显著提高了·OH和O2-·的贡献比例。MGO和ZnO/MGO展现出良好的可重复利用性，ZnO/GO因结构稳定性较差，催化性能随着使用次数增加明显下降。综上，过硫酸盐活化催化剂为抗生素废水处理提供了理论依据和技术支持，在抗生素废水处理领域具有潜在应用价值。

关键词： 石墨烯   氮掺杂   掺杂浓度   第一性原理   氨气传感器  

摘要： “双碳”目标下氢能储运是构建清洁低碳能源体系的重要手段，氨是富氢载体和良好的储氢介质，是大规模、长距离储运氢的有效方式。然而，氨气具有一定的毒性和易燃易爆特性，因此开发高性能氨气传感技术具有重要意义。该文制备了不同掺杂浓度的氮掺杂石墨烯基氨气传感器，并进行了表征与气敏测试，基于第一性原理计算了氮掺杂石墨烯-氨气吸附体系的能量与结构参数，探讨了氮掺杂浓度对传感器性能的影响机理。结果表明：当石墨烯中氮的相对含量小于1.44%时，吡啶氮所占比例高，其对氨气的吸附能为-0.26 eV，吸附距离为2.637 ?(1 ? =1×10-10m)，转移电荷量为0.04 e(1 e=1.602×10-19C)，吸附性优于本征石墨烯，可提升传感器性能；超过1.44%时，吡咯氮含量较高，其对氨气的吸附能为-0.08 eV，吸附距离为3.005 ?，转移电荷量为0.02 e，吸附性比本征石墨烯差，使传感器性能下降。因此，掺杂氮相对含量为1.4%左右时，石墨烯中吡啶氮占主导地位，传感器性能最优。该文可为掺杂浓度对氮掺杂石墨烯基氨气传感器性能的调控提供相应的理论基础。

摘要： 石墨烯增强陶瓷在多种摩擦学应用领域具有极大潜力,呈现出显著优于传统润滑剂(如氟化钙、二硫化钼、六方氮化硼、碳纤维等)增强陶瓷复合材料的摩擦性能.本文重点分析了石墨烯简单掺杂、原位生长石墨烯、核壳结构石墨烯、石墨烯-碳纳米管三维结构及功能梯度石墨烯等多种构型在改善陶瓷摩擦磨损行为中的作用机制.原位生长石墨烯有助于在摩擦界面形成致密且稳定的固体润滑膜;石墨烯核壳结构通过滚动摩擦效应显著提升抗磨损能力;石墨烯-碳纳米管三维结构能够增强润滑膜的空间稳定性;梯度石墨烯在提升抗冲击性能的同时,赋予陶瓷更高的摩擦学稳定性.最后,本文对石墨烯增强陶瓷未来研究方向进行了展望,以期指导高性能石墨烯陶瓷的设计和推动其在高端装备领域应用.

关键词： 环氧树脂   复合涂层   双纳米填料   防腐   还原氧化石墨烯  

摘要： 将纳米填料嵌入聚合物基体是提升防腐涂层阻隔性能的有效策略。为了提高涂层的整体性能，本研究通过将3-氨丙基三乙氧基硅烷修饰氧化石墨烯与纳米无水硫酸钙颗粒两种纳米填料协同改性环氧涂层，开发出一种基于环氧树脂的双纳米填料复合涂层。通过傅里叶红外光谱、透射电子显微镜等对复合材料的形貌以及元素组成进行了分析。通过扫描电子显微镜、电化学测试和附着力测试等探究了涂层的形貌、力学性能以及防腐性能。结果表明，两种纳米填料协同作用形成了致密且结构良好的纳米网络，显著提高了涂层的防腐和力学性能。电化学阻抗谱测试表明，双纳米填料涂层的阻抗模量比传统涂层高出三个数量级，达到1.25×1010(Ω·cm2)。涂层附着力、硬度、拉伸强度较纯环氧涂层数值分别提升了127%、315%、202%。此外，在模拟腐蚀环境中长时间浸泡后，该涂层仍保持优异的防腐性能，展现了其作为高性能防腐材料的潜力。

关键词： 智能保温罩   石墨烯   地震计   3D打印  

摘要： 针对传统地震计保温罩在低温下既不能满足仪器工作环境指标,也不能保持地震计工作环境恒温的问题,结合地震计观测环境需求,采用石墨烯材料,应用现下流行的3D打印技术研制一款地震计智能保温罩。经室内外测试分析表明,地震计智能保温罩能满足地震计监测环境要求,温度浮动小于1℃,12 V通用供电,智能恒温,仪器轻便,操作简单,适用性广,可在条件较差的摆房和低温户外环境使用。

关键词： 氧化石墨烯   阳离子化   抗压强度和抗折强度   混凝土   复合材料  

摘要： 氧化石墨烯(GO)在混凝土中的团聚问题会影响GO作增强填料的水泥基复合材料的力学性能。为解决GO在水泥基复合材料中的分散问题,用亲水性聚4-乙烯基吡啶(P4VP)对GO进行表面接枝处理,然后再对其进行季铵化改性,制备了阳离子化P4VP(CP4VP)接枝改性的GO(CP4VP-GO),并制备了分别掺加未改性GO和阳离子化改性CP4VP-GO的水泥基复合材料。分别采用傅里叶红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等手段对样品结构进行表征。结果表明,阳离子聚合物改性CP4VP-GO在氢氧化钙溶液中的分散性要优于未改性GO。此外,复合材料的抗压强度和抗折强度受水化时间和填料含量的影响,当CP4VP-GO在水泥中的掺量为0.04%(质量分数)时,水泥基复合材料在28 d时的抗折强度高达8.2 MPa,明显高于未改性GO;当CP4VP-GO的掺加量为0.06%时,水泥基复合材料28 d时的最大抗压强度达到了73.2 MPa。该工作为设计制备高性能水泥基复合材料提供了理论和实验依据。

关键词： 水泥砂浆   氧化石墨烯   改性   界面过渡区   硅烷  

摘要： 在水泥砂浆中,砂与水化物之间的界面结合程度往往影响着其使用性能。为研究氧化石墨烯(GO)对水泥砂浆性能的改善作用,通过3-氨基丙基三乙氧基硅烷(APTES)对GO进行改性。研究了GO和改性GO在不同掺量下对水泥砂浆力学性能的影响,探讨了改性GO对水泥砂浆界面过渡区和孔隙的改善作用,并借助傅里叶红外光谱仪(FT-IR)、拉曼光谱仪(Raman)、X射线光电子能谱仪(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)等表征手段分析样品微观结构。结果表明,APTES通过Si—O基团以Si—O—Si共价键对GO进行硅烷功能化。改性GO的最佳掺量为0.04%(质量分数),在该掺量下,相比于空白样,水泥砂浆的吸水率降低12.6%,28 d抗折和抗压强度提高44.4%和31.2%,有害孔和多害孔依次降低41.24%和37.27%。微观分析结果表明,改性GO提高了砂与水化产物之间的界面黏结性,优化了水化产物的孔隙率,使水泥砂浆整体上结构更致密、韧性更强。

关键词： 石墨烯   多孔材料   光热转换   吸附  

摘要： 以氧化石墨(GO)为骨架,引入碳纳米管(CNTs)提高力学性能和光热转换性能,聚乙烯吡咯烷酮(PVP)作为交联剂,采用两步水热还原结合冰模板法制备出具有光热吸附性能的碳纳米管/石墨烯复合多孔材料(CNTs/RGA)。对材料的孔道结构及化学成分进行表征,并对CNTs/RGA进行油品吸附试验。结果表明:CNTs/RGA具有丰富且排列有序的孔道结构和高效的光热转换效率,对轻质油品的吸附量为81.61~105.93 g·g^(-1),在全光谱范围内,CNTs/RGA的平均光吸收率为76.74%,并且在1个太阳光照射下,CNTs/RGA上表面温度可在60 s内迅速升到104℃,显著降低重油黏度,增强对重油的吸附能力,吸附量在30 min内可达到107.71 g·g^(-1)。CNTs/RGA具有良好的力学性能,在70%应变条件下的200次压缩回弹后仍保持良好的外观形貌。经10次吸附-解吸后,吸附量仅损失15%,表明CNTs/RGA具有良好的可重复使用性,在清理油品泄漏领域具有广阔的应用前景。

关键词： 减震胶料   石墨烯   炭黑   白炭黑   耐屈挠疲劳性能   动静刚度比  

摘要： 研究二维纳米填料石墨烯和石墨烯/白炭黑并用替代部分炭黑对新能源汽车用减震胶料性能的影响。结果表明:采用石墨烯/白炭黑并用替代部分炭黑后,硫化胶的拉伸性能有所下降;采用石墨烯替代部分炭黑后,硫化胶的物理性能明显提高,当1.5份石墨烯替代10份炭黑时,硫化胶的拉伸性能、弹性和耐磨性能较好,耐屈挠疲劳性能最好,压缩永久变形和动静刚度比较小,减震性能最佳。

关键词： 氮掺杂   石墨烯   乙炔加氢   密度泛函理论   镍基催化剂   催化技术  

摘要： 以石墨烯为载体、2-甲基咪唑为氮源，通过球磨法制备了氮掺杂碳（N-C）载体，再经负载镍纳米颗粒（Ni NPs），构建了氮掺杂Ni基催化剂（Ni/N-C）。采用SEM、TEM、XRD、XPS、Raman和H2-TPR对Ni/N-C的结构组成、微观形貌进行了表征，将其用于催化乙炔加氢制备乙烯。通过密度泛函理论（DFT）计算，量化其催化活性。结果表明，通过强化金属-载体相互作用，氮掺杂可以使催化剂暴露出更多的活性位点；Ni纳米颗粒平均粒径为（10.40±0.32） nm，可以有效抑制自身的团聚和流失；氮掺杂不仅增强了催化剂的抗氧化性能，还优化了活性金属Ni的电子结构。Ni/N-C在200 ℃下可以实现乙炔的完全转化，并在200～210 ℃内维持95%的乙烯选择性，比未掺杂的Ni/C提升33%。氮的引入将乙炔加氢至乙烯两步反应能垒分别降低了1.49和1.89 eV，增大了主/副反应能垒差，使反应更倾向于生成目标产物乙烯。