关键词： 光电子器件   载流子迁移率   光电探测器   纳米量级   微纳尺度   宽波段   石墨烯   调制器  

摘要： 石墨烯的超宽波段光响应、超高的载流子迁移率、优异的电光可调特性等诸多特点,为光电探测器、调制器、传感器等新一代光电子器件的研制提供了一个最佳载体。然而,受限于纳米量级的厚度,光与石墨烯的相互作用较弱,大大影响了石墨烯光电子器件的效率。如何有效地增强与调控微纳尺度下光与石墨烯的相互作用,成为石墨烯光电子器件发展过程中面临的一个关键科学问题,受到广泛关注。项目从理论和实验两方面开展研究,取得了系列创新成果。

关键词： 氧化石墨烯   无石棉垫片   介质内压   应力   介质温度  

摘要： 针对氧化石墨烯无石棉垫片的实际工作情况,建立螺栓法兰系统三维有限元模型,并运用Abaqus软件研究螺栓预紧力、介质内压及垫片尺寸3种因素对氧化石墨烯无石棉垫片应力场的影响;采用稳态温度场对不同介质温度因素进行研究,模拟实际工况下垫片的温度场及应力场分布。结果表明:垫片应力随着螺栓预紧力增大而增大,随着内压载荷及垫片宽度增大而减小;最高温度存在于垫片内侧,且随着介质温度升高,垫片内外侧温度差逐渐的增大;垫片应力沿径向由内到外呈现递增趋势,随着介质温度升高,垫片应力减小;垫片应力沿外侧周向分布不均匀,呈45°为一个周期变化。

关键词： 还原氧化石墨烯   协同效应   电子转移   体积膨胀  

摘要： MOF衍生金属硒化物由于其有序的碳骨架结构和高导电性,被认为是钠离子电池极具前景的负极材料。它们具有快速的电子/离子输运通道,有利于钠离子的嵌入和脱出。然而,循环过程中的大量体积膨胀会导致结构坍塌。为了解决这个问题,通过表面改性在MOF衍生金属硒化物表面引入了一个二维的还原氧化石墨烯网络,既可以缓解体积变化,又能加速电子转移。实验证实这种策略是有效的,在1 A·g^(-1)下500次循环后,包覆了还原氧化石墨烯的复合材料电极容量保持率提高到了95.2%。相比之下,不含还原氧化石墨烯的容量保留率仅为74.2%。此外,由于还原氧化石墨烯网络和MOF衍生In_(2)Se_(3)协同作用,在0.1 A·g^(-1)下显示出了468 m Ah·g^(-1)的优越容量。而在相同的电流密度下,未包覆还原氧化石墨烯的只产生393 m Ah·g^(-1)的比容量。采用循环伏安法(CV)研究了In_(2)Se_(3)@C/rGO电极的电化学过程,结果表明其具有良好的电化学反应活性。此外,还通过原位X射线衍射探索了In_(2)Se_(3)的转换-合金化双重储钠机制,揭示了其高比容量产生的来源。本研究有望为还原氧化石墨烯优化MOF衍生物作为钠离子电池负极材料提供参考。

关键词： 光阳极   石墨烯   还原氧化石墨烯   三维网状石墨烯   输运层  

摘要： 石墨烯基光阳极可以显著提高染料敏化太阳能电池(DSSCs)的性能,因而具有广阔的应用前景。本文制备了一种具有三层结构的光阳极,并对每层之间的协同效应进行了研究。同时揭示了传输层与工作层界面接触水平对DSSCs性能的影响。传输层中三维网状石墨烯(3DGNs)的高质量及连续性结构为光生电子提供了快速的输运通道,同时能量转换效率(η)与还原氧化石墨烯(rGO)的质量分数和还原程度密切相关;工作层中的rGO则增强了电极和电解质界面处的化学接触水平。为了进一步提高光阳极对入射光的散射能力及染料分子的吸附能力,在光阳极中增加了基于rGO-TiO_(2)的散射层。经过优化工作层和散射层中rGO的官能团的类型和质量分数,DSSCs的能量转换效率达到10.7%。

关键词： 激光诱导   石墨烯   综述   柔性可穿戴传感器   激光参数   掺杂改性  

摘要： 柔性可穿戴传感器因柔软轻便、延展性强且可用于健康管理、环境监测、食品检测、储能器件等领域而备受关注,基于激光诱导石墨烯的柔性可穿戴传感器克服了传统可穿戴设备的不足,其制备过程具有单步原位制备、绿色环保、低成本等优势,符合新型便携式/可穿戴电子产品向着智能化、微型化、高集成度、柔性化方向发展的趋势,具有良好的发展前景。本文首先阐述了石墨烯的传统制备工艺与激光诱导石墨烯的优缺点;然后分析了碳前体、激光器类型、激光参数、掺杂改性等影响因素对激光诱导石墨烯的结构和性能的影响;接着介绍了激光诱导石墨烯在柔性应变传感器、柔性生理传感器、柔性化学传感器等方面的应用研究;最后,对其应用前景进行了展望。

关键词： 科研人员   行业标准   石墨烯材料   判定标准   标准化   石墨烯产业   实操性   挑战性  

摘要： 国家和行业应该尽快将石墨烯材料的判定标准化。但是,让石墨烯材料判定有据可依,是一项非常具有挑战性和难度的工程。如果想出台一个判定标准,必须尽可能了解每一种石墨烯材料的特性和制备方法。在企业和科研人员的商讨碰撞中才能产生实操性较强、相对准确的判定标准。

关键词： 磁性   氧化石墨烯   Cu2+   吸附性能   制备工艺  

摘要： 通过超声分散将氧化石墨烯与Fe3O4进行复合,制备出磁性氧化石墨烯。通过XRD、Ft-IR、SEM检测表明Fe3O4成功地嵌入氧化石墨烯层间;采用单因素法研究温度、时间、Cu2+初始浓度以及pH值对吸附性能的影响,结果表明25~50℃对吸附性能影响较小,时间、Cu2+初始浓度以及pH值对磁性氧化石墨烯吸附性能影响较大。

关键词： 石墨烯   铜纳米离子   硝酸根离子   亚硝酸根离子   修饰电极  

摘要： 检测水中硝酸根离子和亚硝酸根离子浓度的方法很多,如高效液相色谱、分光光度计、色分析法等。电化学传感器凭借响应速度快、灵敏度高、选择性好等优点成为检测新技术的研究热点之一。很多研究表明,由石墨烯纳米复合功能材料构建的新型电化学传感器性能优异。基于此,一种铜负载于石墨烯表面的纳米材料在室温下被合成,并通过扫描电子显微镜、透射电镜、原子力显微镜和电化学阻抗谱等多种方法对其进行了表征。由该材料制备的一种新型电化学传感器,其检测性能运用循环伏安法和微分脉冲伏安法进行了探究。结果表明:该传感器对硝酸根离子和亚硝酸根离子检测性能好,检测浓度范围宽,由0.1μmol/L到100μmol/L;检出限低:硝酸根离子检出限为0.03μmol/L,亚硝酸根离子检出限为0.05μmol/L。所制备的传感器对实际样品进行了检测,结果令人满意,证明新型电化学传感器具有实际使用价值。

关键词： 纳滤膜   聚酰亚胺   氧化石墨烯   膜通量   截留率  

摘要： 本文以均苯四甲基酸酐(PMDA)、4,4-二氨基二苯醚(ODA)作为原料,在合成过程中加入氧化石墨烯进行掺杂,制备出氧化石墨烯/聚酰亚胺复合膜,并考察了其纳滤分离性能。结果表明,在1.6MPa,膜面流速为0.25m·s^(-1),操作温度20℃的条件下,膜通量为46.9L·(m^(2)·h)^(-1),Ca^(2+)、Mg^(2+)截留率分别为91.21%和77.78%;对比相同条件下的纯聚酰亚胺纳滤膜,膜通量提升33.47%,Ca^(2+)、Mg^(2+)截留率分别提升了13.28%和18.98%。因为氧化石墨烯具有很高的比表面积,并且在表面具有大量的亲水基团等特殊结构,所以通过掺杂可以明显提高聚酰亚胺纳滤膜的分离性能。

关键词： 锂硫电池   石墨烯   碳纳米管   Fe_(2)O_(3)   复合材料  

摘要： 锂硫电池是传统锂离子电池最有前途的替代品之一,多硫化物的溶解和导电性差是制约锂硫电池应用的两个重要因素。通过水热法合成了Fe_(2)O_(3)-还原氧化石墨烯(RGO)-碳纳米管(CNT)复合载硫材料,并通过调节氨水浓度,实现了复合材料中Fe_(2)O_(3)的颗粒尺寸的有效调控,发现小尺寸的Fe_(2)O_(3)颗粒具有更好的吸附和催化作用。合成的Fe_(2)O_(3)-RGO-CNT-S正极材料在1 C倍率下首次放电容量为1 286 mA·h/g,循环500圈后剩余718 mA·h/g,每圈的容量衰减率为0.08%。在0.2、0.5、1、2和4 C倍率下的平均比容量为983、825、769、673和604 mA·h/g,具有良好的倍率性能。在5 C倍率下循环500次仍剩余527 mA·h/g,具有良好的大电流循环性能。Fe_(2)O_(3)-RGO-CNT-S正极材料特别适用于高性能锂硫电池,具有优异的电化学性能主要是由于RGO和CNT三维导电网络提供了强电子传输路径、丰富的孔隙结构、硫与RGO和CNT构成的三维导电网络充分接触。