关键词： 功能梯度石墨烯增强多孔材料   非线性温度场   改进的一阶剪切板   状态空间法   振动  

摘要： 针对功能梯度石墨烯增强(functionally graded graphene platelets-reinforced， FG-GPL)多孔薄板在热环境下的振动特性开展研究。基于材料微观力学模型和改进的一阶剪切板理论，在非线性温度场下，建立了FG-GPL多孔薄板的热振动控制方程；使用状态空间法解析求解了固有频率；验证了解的正确性与精度，研究了热环境和材料分布方式各自及其组合对频率的影响，并着重分析了最适用于高温环境的材料分布参数。并给出不同温度梯度时，使板频率最高的材料参数组合。研究发现，通过在高温面设置更多孔隙、在板的上下两侧对称添加石墨烯的方式，能使板保持较高且稳定固有频率。

关键词： 氧化石墨烯   碳纤维   水泥基材料   界面黏结   分子动力学  

摘要： 碳纤维（CF）增强水泥基材料的力学性能在很大程度上受CF与水泥基体界面性能的影响。本研究通过在CF表面电泳沉积氧化石墨烯（GO）来制备GO改性CF（GO/CF），以加强其与基体的界面黏结。首先，GO沉积后，CF表面的物理化学性质被显著增强。其次，单纤维拉拔试验结果表明，与原始CF相比，GO/CF与水泥基体之间具有更好的界面黏结性，GO/CF与基体的平均黏结强度、摩擦黏结强度和化学脱黏能分别提高了121%、296%和145.5%。一方面，GO的含氧官能团促进了水化产物在CF表面生成，并且含氧官能团的存在改善了CF表面惰性，从而提升了CF与水化产物的黏附性。另一方面，GO的粗糙结构增大了CF与水化产物的接触面积。这最终为CF和水泥基体之间提供了良好的化学黏附力和机械互锁力，从而改善了界面性能。最后，分子动力学模拟结果表明，CF表面的GO可与水化硅酸钙（C-S-H）形成稳定的离子键和氢键；此外，在拉拔模拟中，CF在C-S-H/GO/CF中的最大脱黏力比C-S-H/CF提高了200%，这是因为GO有助于将较弱的C-S-H/CF界面转变为在C-S-H/GO和GO/CF界面处具有较强界面键合作用的界面。综上所述，GO的加入有效改善了CF与C-S-H的界面化学键相互作用，从而增强二者之间的界面黏结。

关键词： 3D过渡金属   Mn   石墨烯   吸附   第一性原理  

摘要： 采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法，对H2S 气体在过渡金属Mn修饰的石墨烯表面上吸附的行为进行了理论研究，计算了Mn原子修饰的石墨烯表面吸附H2S 分子的吸附能、电荷转移量、差分电荷密度、总电子电荷密度和恢复时间并与原始石墨烯吸附H2S 分子进行了比较。研究结果显示：在未经金属原子修饰的石墨烯表面（GN）上吸附H2S时，其吸附能超过-0.6 eV，气体与基底之间的有效电荷密度重叠低于0.1e/?3，表明气体与基底之间未形成化学键，此吸附过程属于物理吸附；相比之下，当H2S气体被吸附到Mn修饰的含有一个C原子空位的石墨烯（Mn/SV-GN）与含有两个C原子空位的石墨烯（Mn/DV-GN ）及掺入4个N原子的石墨烯（Mn/4N-GN）时，其吸附能低于-0.8 eV，气体与基底之间的有效电荷密度重叠超过了0.1e/?3，气体与基底之间形成了化学键，此吸附过程为化学吸附，并且C空位的增加及N原子的掺入降低了Mn原子修饰的石墨烯表面与气体之间的相互作用；从吸附气体后的恢复时间来看，在温度等于300 K，入射频率为5.2×1014与1.0×1016Hz时，Mn修饰掺入4个N原子的石墨烯（Mn/4N-GN）恢复时间分别为12.1与6.3 s，是很有发展前景的H2S气敏传感器。

关键词： 非晶钛酸锶   石墨烯   超材料   太赫兹温度传感器  

摘要： 钛酸锶（STO）具有良好的热电性能，在温度传感领域具有巨大的应用潜力。本文我们提出了一种基于非晶态钛酸锶（STO）与石墨烯集成的太赫兹超材料温度传感器，通过改变钛酸锶（STO）薄膜的温度可以调节介电常数，基于这一特性，该温度传感器可以用于在300 K到620 K范围内的温度传感。随着温度的升高，太赫兹吸收峰出现蓝移，证实其具有温度传感功能，该太赫兹温度传感器具有优秀的灵敏度，达到为0.51 GHz/K。为了从多维探究传感器的性能，通过湿转移方法将石墨烯薄膜转移到温度传感器表面，与之前对比，钛酸锶（STO）与石墨烯薄膜的结合提升传感器的性能，在振幅上有更明显的变化。本研究不仅为非晶钛酸锶（STO）在温度传感器的应用提供了新的场景，同样也为易加工、低成本、高性能非晶STO太赫兹器件的设计提供了一种新的可能。

关键词： 碳纤维复合材料   导电   雷击防护   石墨烯   碳纳米管  

摘要： 利用涂覆法制备了碳纳米管（CNT）改性和CNT与多层石墨烯（MLG）共改性的织物及其复合材料。力学性能研究表明，织物CNT杂化对复合材料的力学性能影响较小，而织物CNT/MLG共杂化后复合材料层间剪切强度下降了41.6%。导电性研究表明，CNT杂化和CNT/MLG共杂化的织物导电性分别提高了7.78%和10.2%，相应的复合材料厚度向电导率(σz)分别提高了472%和124%，达到0.79 S/cm和0.31 S/cm，面内电导率分别提高43.2%和17.8%。2A区雷击损伤研究表明，CNT杂化织物复合材料分层损伤面积和损伤深度分别为240 mm2和0.343 mm，相比对比样降低了62.3%和35%。CNT/MLG共杂化织物复合材料的分层损伤面积扩大了79.3%，但损伤深度降低了42.2%。作为对比，调降σz至0.011 S/cm的对比样分层损伤面积大幅扩大到30.5倍，损伤深度提高了150%。机制分析表明，这类复合材料σz的提高同时降低了分层损伤面积和损伤深度，而织物层导电性的提高降低了损伤深度，但扩大了浅表层的分层损伤面积。

关键词： 碳纤维   石墨烯   断裂韧性   断面形貌   韧性  

摘要： 研究了氮化硼纳米片、氧化石墨烯改性的酚酞改性聚芳醚酮（PEK-C）薄膜及其与聚苯基膦酸二苯砜酯（PSPPP）的共混薄膜插层改性的复合材料的GIIC和增韧机制。结果表明纯PEK-C薄膜中添加了纳米片后，复合材料的II型层间断裂韧性(GIIC)均得到了大幅度的提高，如添加1wt%氮化硼纳米片和1wt%氧化石墨烯后，GIIC分别提高了367%和344%，显著高于不含纳米片的树脂插层后的115%。对于PEKC-PSPPP共混膜，也观察到纳米片改性对GIIC的显著提升。通过微观形貌分析机制表明，纳米片和增韧树脂之间的协同增韧作用有：（1）纳米片的引入改变了增韧树脂的溶解特性，保持了层间增韧结构，使裂纹扩展始终发生在增韧树脂层内部或两相界面；（2）纳米片在增韧树脂层界面的桥联作用提高了两相界面的粘结；（3）纳米片诱导了裂纹偏转，提高了增韧层树脂断面的粗糙度。上述的协同机制，尤其是新型机制（1）可为研制新型增韧材料和增韧结构以提高复合材料韧性性能提供有用的参考。

关键词： 锂离子电池   石墨烯   量子点   溶胶-凝胶法   SnO  

摘要： 在锂离子电池中，商用阳极石墨的利用率已经接近其理论容量的极限(372 mAh·g-1)，一些金属基复合材料因其更高的储锂能力和更稳定的循环性能而受到广泛关注。本文采用改性的胶体聚沉法及随后空气煅烧的工艺制备了SnO2量子点修饰的还原氧化石墨烯(rGO/SnO2)。作为锂离子电池阳极，rGO/SnO2具有优异的储锂性能。在1和2 A·g-1电流密度下，rGO/SnO2-70电极在1000次循环后依然可以分别保留584和378 mAh·g-1的可逆放电比容量。这主要是因为SnO2量子点“壳”不仅可以提供大量的活性位点，缩短Li+脱/嵌过程中的传输路径长度，并可以阻止充放电过程中rGO纳米片的堆叠，从而实现了SnO2较高的利用率；rGO“核”能够实现电子的快速传输，缓冲SnO2的体积变化，从而使rGO/SnO2具有良好的循环稳定性。本研究可以为高倍率、超长循环寿命的复合阳极材料的设计提供参考。

关键词： 形貌调控   石墨烯   水滑石   阴极保护  

摘要： 采用硅烷偶联剂KH-550、KH-560先后对水滑石进行表面改性,硅羟基与氧化石墨烯表面羟基之间的脱水缩合使得多片层的石墨烯得以锚定在水滑石表面,实现石墨烯的形貌调控。相比未经形貌调控的褶皱石墨烯,去褶皱石墨烯表面的褶皱程度出现明显下降,化学稳定性也得到了一定程度的提升。去褶皱石墨烯作为填料所制备得到的鳞片状锌粉复合涂层经过开路电位测试、交流阻抗测试及盐雾腐蚀实验表明,与同载量褶皱石墨烯增强涂层相比,去褶皱石墨烯复合涂层的阴极保护寿命得到了不同程度的延长;同时低频阻抗模值也得到了提升,具有更高的屏蔽性能。

关键词： 光催化   石化污水   AuAg   石墨烯   氮化碳  

摘要： 通过将AuAg双金属和石墨烯与C_(3)N_(4)复合,合成了AuAg@G@C_(3)N_(4)复合光催化剂。利用XRD、IR、SEM、TEM、XPS、DRS、PL、电化学测试等技术对AuAg@G@C_(3)N_(4)的物相组成、表面形貌、电子结构、光学性质和表界面性质等进行了分析。AuAg双金属以核壳结构形式存在于G@C_(3)N_(4)表面。纳米Au的表面等离子共振效应可以拓宽复合光催化剂的光谱吸收范围,而第二金属Au的负载可以促进光生电荷的分离和传输。制备的AuAg@G@C_(3)N_(4)复合光催化剂应用于光催化降解石化污水中的苯酚,并表现出增强的光催化性能。经过100min的可见光反应,可以将初始浓度60mg·L^(-1)的苯酚降解97.9%,相应的表观反应速率常数达到0.0386min^(-1),是C_(3)N_(4)的13.3倍,并具有较好的光催化稳定性。

关键词： 氧化铜   石墨烯   光催化   苯   苯酚  

摘要： 作为一种重要的化工原料,苯酚在工业领域的应用非常广泛。但传统的苯酚制备方法较为复杂且不利于环保,一步法光催化苯制苯酚则具有制备方法简单、绿色环保的优点,引起了研究者的广泛关注。本文以硝酸铜和石墨烯为原料,采用水热法和自组装技术制备了结合紧密的CuO/GO纳米复合材料。通过SEM、TEM、BET、XRD等手段对CuO/GO纳米复合材料进行了表征,研究了其在光催化苯羟基化反应中的催化性能,考察了催化剂加量、反应时间、苯的加量、氧化剂的用量等反应条件对催化剂的催化性能的影响,以及催化剂的回收重复利用率。结果表明,当苯含量为4mL、n(H_(2)O_(2))/n(苯)为7.5、CuO/GO的加量为0.328g·L^(-1)时,光反应2h,苯的转化率为52.8%,苯酚的产率为28.4%,且该光催化材料在重复使用后仍具有良好的催化性能。