关键词： 二维材料   光子晶体   传输矩阵   能带结构  

摘要： 常规光子晶体带隙位置固定与动态调控受限，石墨烯、六方氮化硼(hBN)二维材料的引入可调制能带结构。本文基于传输矩阵法研究了石墨烯-hBN一维周期光子晶体的能带结构。研究结果表明，区别于传统电介质光子晶体，横电/横磁(TE/TM)模下的能带结构可被石墨烯费米能、hBN厚度，以及入射角强烈调制，且在hBN高剩余射线带(H-RB)均诱导了全向带隙。另外TM模在hBN低剩余射线带(L-RB)的上边界，出现反常能带结构，可通过石墨烯费米能和hBN厚度的双重调节下实现禁允带切换，且带隙宽度随入射角增大而增大。可调的能带结构为可调谐光子晶体器件(如红外滤波器、光开关)的设计提供光传输特性的理论参考。

关键词： 改性隔膜   石墨烯   锂电池   枝晶  

摘要： 通过隔膜修饰层改性隔膜是一种比较常用的抑制锂枝晶生长，提高电池安全性的手段。本文以金属锂为负极，LiFePO4为正极，石墨烯涂层改性聚丙烯为隔膜，组装成锂电池，通过循环测试、倍率性能测试、电化学阻抗测试以及循环前后锂负极的形貌表征，探究隔膜上石墨烯涂层分别面向电池正极和面向电池负极对电池性能的影响。循环性能测试结果表明，石墨烯涂层面向负极侧的电池在0.2 C的倍率下，首次放电比容量可以达到168 mAh/g，循环500次后，放电比容量仍然可以达到154 mAh/g，容量保持率达到91.67%。电化学阻抗分析发现，石墨烯涂层面向负极侧的电池具有更低的界面电阻和更好的反应动力学，且循环后的锂负极表面均匀平整，未见明显的锂聚集。石墨烯涂层面向负极的锂电池具有更好的循环性能和更高的安全性。

关键词： 聚合物   纳米材料   流变学   表观黏度   黏弹性   动静态携砂性能  

摘要： 利用纳米亲水SiO2表面的硅醇基团与疏水缔合聚合物（HS）上的羰基形成高强度氢键，并通过体积排斥和静电-氢键协同作用构建多节点交联网络；利用双亲氧化石墨烯（SAG与TAG）上的双亲基团，通过疏水缔合和氢键作用，增强HS空间网络结构，实现极低纳米材料的加量下调控复合流体的流变与携砂性能，探索具备高携砂性能的变黏滑溜水压裂液新的技术路径。以氧化石墨烯（GO）、6-氨基-4-羟基-2-萘磺酸钠（ANS）为原料制备亲水改性氧化石墨烯（AGO），分别采用十二烷基三甲氧基硅烷（DTMS）、十六烷基三甲氧基硅烷（CTES）对AGO进行改性，制备双亲氧化石墨烯（SAG与TAG），运用流变仪测试了三种纳米材料（SAG、TAG、纳米亲水二氧化硅）与疏水缔合聚合物（HS）复合流体的流变性能（表观黏度与黏弹性），运用量筒考察了复合流体的静态携砂性能，同时在自制的微观动态携砂装置上测试了复合流体的动态携砂特性。结果表明，在所考察疏水缔合聚合物（HS）浓度范围内（300 mg/L-2000 mg/L），分别加入5-50 mg/L 的纳米亲水SiO2、SAG、TAG，复合体系的表观黏度、黏弹性、动静态携砂性能相较于纯HS溶液均有显著提升，且在相同HS与纳米材料加量下，表观黏度、黏弹性与动静态携砂能力均表现出SiO2>SAG>TAG这一规律。为构建新型高携砂的变黏滑溜水压裂液提供新的技术路径。

关键词： 高熵合金   石墨烯   分子动力学模拟   纳米划痕   纳米摩擦学  

摘要： 基于分子动力学模拟与纳米划痕试验，系统研究了石墨烯对FeCoCrNiCu高熵合金纳米摩擦学性能的影响。结果表明，吸附石墨烯后，可在界面形成稳定润滑膜，分散接触应力并抑制位错活动，界面温升进一步降低，有效降低了摩擦，其中吸附四层石墨烯模型的摩擦系数最低，相对于未吸附石墨烯的模型降低了68.66%；掺入0.3 wt.%石墨烯样品摩擦力最低，相较于未添加石墨烯的样品降低了39.47%。明确了同一体系中石墨烯层数与含量的双重调控的临界效应，石墨烯不仅通过高热导率加速热耗散，还能将材料变形模式由塑性向弹性转变，显著提升合金的抗磨性能与界面稳定性。本工作为石墨烯增强高熵合金以提高纳米摩擦学性能提供了见解，为高性能涂层提供了潜在的应用。

关键词： 改性隔膜   石墨烯   锂电池   枝晶  

摘要： 通过隔膜修饰层改性隔膜是一种比较常用的抑制锂枝晶生长，提高电池安全性的手段。本文以金属锂为负极，LiFePO4为正极，石墨烯涂层改性聚丙烯隔膜为改性隔膜，组装成锂电池，通过循环测试、倍率性能测试、电化学阻抗测试以及循环前后锂负极的形貌表征，探究隔膜上石墨烯涂层分别面向电池正极和面向电池负极对电池性能的影响。循环性能测试结果表明，石墨烯涂层面向负极侧的电池在0.2C的倍率下，首次放电比容量可以达到168 mAh/g，循环500次后，放电比容量仍然可以达到154 mAh/g，容量保持率达到91.67%。电化学阻抗分析发现，石墨烯涂层面向负极侧的电池具有更低的界面电阻和更好的反应动力学，且循环后的锂负极表面均匀平整，未见明显的锂聚集。石墨烯涂层面向负极的锂电池具有更好的循环性能和更高的安全性。

关键词： 石墨烯量子点   水热法   超声剥离法   电化学法   激光烧蚀法   微波辅助合成法   有机合成法  

摘要： 石墨烯量子点（GQDs）是一种新型的零维纳米材料，具有优良的物化性质和广阔的应用前景，其制备和结构调控是目前研究重点之一。系统回顾了近年来基于“自上而下”和“自下而上”2种策略的GQDs制备方法，并对各种方法的优缺点进行了剖析。“自上而下”策略是利用物理或化学手段将大尺寸的石墨材料切割成量子点，包括水热/溶剂热法、超声剥离法、电化学法、激光烧蚀法等。“自下而上”策略侧重于采用有机合成、热解或碳化等方法将小分子前驱体组装成GQDs，包括水热/溶剂热法、微波辅助合成法、有机合成法等。在未来的研究工作中，建议将重心置于开发更为绿色环保、成本效益更高的制备技术，实现对GQDs分子结构的精细调控，以满足不同领域对材料性能的具体需求。

关键词： 离子印迹   木质素磺酸钠   石墨烯复合量子点   Co   荧光探针  

摘要： 木质素作为具有巨大应用前景的生物质资源，提高木质素的利用率和挖掘木质素的潜在价值持续吸引着业界的关注与探索。传统木质素修饰的荧光碳点检测金属离子，检测结果具有“不可预测性”，这一特性对此类碳量子点的开发与应用造成一定程度的限制。离子印迹技术，凭借其特异性离子识别机制，可使碳点“专一性”和“特异性”识别金属离子功能得到加强，为碳点检测金属离子领域提供新的研究思路。在本研究中，首先进行木质素的胺化改性，随后采用柠檬酸热解法制备出以Co2?为模板离子的离子印迹改性木质素/石墨烯复合量子点（IIT/GQDs）。利用荧光光谱仪测得IIT/GQDs的最大激发波长和发射波长分别为318 和425 nm，利用透射电镜测得复合量子点的粒径平均分布在0.5 ～ 5 nm且呈准零维球形，以EDTA洗脱Co2+后，可作为检测Co2+的荧光探针，在10～500 μmol·L-1范围内，荧光强度(F0/F)与Co2+浓度呈线性关系，Stern-volmer线性回归方程可以表示为F0/F=1.06 + (3.18×10-4)C(Co2+)，相关性系数R2为0.98。此外，IIT/GQDs可以用于实际水样中的Co2+检测，本研究方法为碳点在环境监测领域提供了新的思路。