关键词： 石墨烯   光催化   废水   有机污染物  

摘要： 光催化降解是快速高效处理废水中有机污染物的方法之一。石墨烯具有优异的电子传导性、宽的光吸收范围、大的比表面积和高吸附容量,与金属、金属氧化物、聚合物和其他化合物形成复合材料后,极大地提高了复合材料的光催化活性,可以更加高效地降解废水有机污染物。系统概述了石墨烯基复合材料的主要合成方法,石墨烯基复合材料在废水有机污染物去除中的应用;探讨了半导体光催化材料掺杂石墨烯后催化性能的提升及石墨烯强化复合光催化剂的机理,主要包括增加对有机污染物的吸附能力,加快电子迁移速率,拓宽光的吸收波长和强度;最后分析了石墨烯基复合材料目前存在的问题,指出了未来的发展方向。

关键词： 聚碳酸酯   纳米复合材料   石墨烯   氮化硼   力学性能  

摘要： 为了研究不同2D纳米片对聚碳酸酯力学性能的影响,利用熔融共混法通过微型双螺杆挤出机制备了不同含量的石墨烯/聚碳酸酯复合材料和氮化硼/聚碳酸酯复合材料。通过注塑机注塑出试样,并对不同含量的两种2D纳米片/聚碳酸酯复合材料的力学性能进行了对比分析。结果表明,两种2D纳米片都对聚碳酸酯的力学性能有少量提升效果。其中,添加量为5%的氮化硼/聚碳酸酯复合材料拉伸强度达到(75.85±1.11)MPa,比纯聚碳酸酯材料提升了16.9%。随着2D纳米片的继续添加,拉伸强度开始下降,但弹性模量持续上升。

关键词： 石墨烯   超临界二氧化碳   制备  

摘要： 石墨烯因其独特的结构和优异的性能受到人们广泛的关注。石墨烯已经实现规模化生产,但截至到目前,石墨烯仍未出现大规模的应用,这主要因为规模化生产的石墨烯性能以及石墨烯成本难以满足应用的需要。因此,现在仍需要开发绿色、低成本、高质量的石墨烯制备技术。超临界CO_(2)作为最容易实现的超临界流体,在石墨烯制备上展现出制备的产品质量高、制备时间短、环境友好、低成本、适合大规模生产等优点。本综述总结了近几年来通过超临界CO_(2)剥离法制备石墨烯的主要工艺及其对应的产品质量,并为今后大规模制备石墨烯的研究进行了展望。

关键词： 氧化石墨烯   纳米通道   强聚电解质   电荷密度   盐差能   层状结构  

摘要： 二维纳米片有序组装形成的二维纳米通道薄膜由于其可控的通道高度和密集有序的孔道排列有望形成高性能盐差发电器件。然而，常规二维纳米通道薄膜受限于纳米片有限的极性基团密度，无法在通道内部有效富集反离子，导致其内部载流子浓度较低从而离子通量较差，严重限制了这类薄膜的盐差能输出功率密度。将氧化石墨烯（GO）纳米片与聚苯乙烯磺酸钠（PSS）充分混合，利用定向流场驱动两者自发有序堆叠构筑具有二维层状通道和高电荷密度的GO-PSS复合纳米通道薄膜。研究对比GO-PSS复合薄膜和常规GO薄膜的离子传输行为和盐差发电性能，考察离子强度、盐差度、PSS复合量、聚电解质类型等因素对薄膜离子传输行为和盐差发电性能的影响规律。研究表明，GO-PSS复合薄膜比常规GO薄膜具有更优异的离子选择性、离子通过量和盐差发电性能。在PSS含量为65wt%时，GO-PSS复合薄膜的输出功率密度高达11.27 W·m-2，远高于常规GO薄膜的3.37 W·m-2，说明复合强聚电解质是解决二维纳米通道薄膜功率密度低等问题的可行途径。

关键词： 太阳能   海水淡化   蒸发   石墨烯   三聚氰胺海绵   结构优化  

摘要： 为解决淡水资源危机，以还原氧化石墨烯（RGO）和三聚氰胺海绵（MS）作为负载材料和基底材料，制备出了蘑菇状结构石墨烯/三聚氰胺海绵复合光热水蒸发材料（MRMS），以减少热量损失，提高蒸发速率。对影响材料结构的因素进行研究，包括总蒸发表面积与投影地面面积的比值（EAI值）、光吸收面积与吸水面积比值（PAI值）及下部输水圆柱的高度等方面。结果显示，高度为7 mm、直径为20 mm的顶部圆柱与高度为12 mm、直径为11 mm的底部输水圆柱组合的MRMS，在一个太阳光条件下蒸发速率最高可达2.41 kg·m-2·h-1，蒸发效率高达91.53%。对最优性能材料进行表征实验、连续使用性能和抗盐性能测定，证明了材料具有稳定的连续使用能力和抗盐性能，在海水淡化方面有良好的应用前景。

关键词： 石墨烯   聚苯胺   氧化程度   超级电容器   电化学性能  

摘要： 以苯胺为单体、氧化石墨烯(GO)悬浮液为乳化剂，采用Pickering乳液法制备石墨烯/聚苯胺(rGO/PANI)空心微球。采用红外、接触角、Zeta电位等技术对不同氧化程度的GO进行表征，探索了Pickering乳液的乳化条件，考察了GO氧化程度和电流密度对rGO/PANI空心微球电化学性能的影响。结果表明，当选取GO-3为Pickering乳化剂，ρ（乳化剂）=4mg/mL，V（油）︰V（水）=1︰4时，乳化效果最好。rGO-3/PANI试样的比电容最高，1A/g电流密度下的比电容为234.7F/g；电流密度从0.5A/g升至10A/g过程中，比电容保持率为67%；经过2000次循环充放电后，rGO-3/PANI试样的比电容保持率为86.3%，表明rGO-3/PANI试样是一种优异的超级电容器电极材料。

关键词： 质子交换膜燃料电池   泡沫金属   电沉积   耐腐蚀性   镍/石墨烯  

摘要： 泡沫金属具有优良的传质特性和导流能力，在质子交换膜燃料电池（PEMFC）流场材料中具有巨大应用潜力。然而在酸性和高温环境中存在严重腐蚀问题，为缓解这种现象，本文通过电沉积方法在泡沫镍表面制备了镍/石墨烯复合涂层，并采用X射线衍射（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）、扫描电子显微镜（SEM）等方法研究不同沉积方式对涂层物理性质的影响。结果表明，随着电沉积电流密度增大，涂层晶粒和Ni（0）含量均呈现下降趋势。相较于恒电流条件下制备的均匀涂层，先后在5 mA/cm2和10 mA/cm2电流密度下电沉积制备的梯度涂层，在塔菲尔（Tafel）极化测试、恒电位测试和电化学阻抗谱测试中表现出更优异的耐腐蚀性能。在150 N/cm2压力下，梯度涂层的界面接触电阻（ICR）仅为8.065 mΩ·cm2，满足2025年DOE标准要求。

关键词： 氧化铝陶瓷   微量润滑   纳米流体   磨削  

摘要： 氧化铝(Al2O3)陶瓷因其优异的性能在各种领域中得到广泛应用，为了解石墨烯纳米流体微量润滑磨削氧化铝陶瓷的加工性能，提出了一种正多边形磨削轨迹的组合实验方法，实验采用干式、浇注式和石墨烯纳米流体微量润滑三种不同条件对氧化铝陶瓷进行磨削实验，实验比较了磨削速度、进给速度、磨削深度对磨削力、工件表面质量的影响。研究发现，在磨削参数相同的条件下，石墨烯纳米流体微量润滑下的磨削力最小，浇注式次之，干式最大。在磨削速度v=15 m/s时，与干式和浇注式相比，石墨烯纳米流体微量润滑条件下的法向磨削力Fn分别降低约21.61%和3.63%，切向磨削力Ft分别降低约29.83%和4.65%，石墨烯纳米流体微量润滑在改善氧化铝陶瓷磨削方面具有显著作用。

关键词： 不同结构含氮有机物   石墨烯基气凝胶   氮掺杂   全钒液流电池   电化学性能  

摘要： 全钒液流电池（VRFB）作为一种电化学储能技术，因其资源自主可控、无交叉污染和不易受环境干扰等优点备受关注。优化VRFB的电极材料可以显著提高其能量效率和稳定性。本研究以天冬氨酸、多巴胺、2-氨基吡啶和2-甲基咪唑（2-MI）作为不同结构掺氮剂与石墨烯的衍生物氧化石墨烯（GO）表面的含氧官能团进行键合，采用水热法和冷冻干燥技术制备氮掺杂石墨烯气凝胶（NGA）。通过分析对比不同NGA的微观形貌、缺陷程度、物相组成及电化学性能，探究不同掺氮剂对NGA的氮含量、层间距、缺陷程度及电化学性能的影响。研究结果表明，掺氮剂选用五元杂环结构的2-MI制备NGA具有较高的氮含量（5.16%）、层间距（3.67?）及ID/IG值（1.12），其不仅为V2+/V3+提供了储存场所，并且为V2+/V3+电对提供了更多的活性位点促进了电荷转移和离子传递。将2-MI-NGA涂覆在碳毡（CF）上作为VRFB的负极材料进行单电池充放电测试，在80mA/cm2电流密度下，其过电位仅为CF的10%，有效降低了电池极化，同时2-MI-NGA@CF的放电容量相较CF电池增加了241mAh。在200mA/cm2电流密度下，2-MI-NGA@CF的能量效率相较于CF提高了16.8%并且始终保持在63.5%左右稳定运行。该研究为高性能全钒液流电池电极材料的改性提供了新思路。

关键词： 棉织物   复合材料   超疏水   抗菌   防污   低表面能   功能性纺织品  

摘要： 为制备具有微纳米级粗糙度和抗菌性的超疏水棉织物，采用溶胶-凝胶法和化学还原法制备三维石墨烯气凝胶（HGA）负载银-二氧化钛纳米颗粒（AT）复合材料，使用聚二甲基硅氧烷（PDMS）作为黏合剂提供低表面能，通过浸轧法对棉织物进行改性，并对改性后棉织物的表面微观形貌、水接触角、表面元素组成、红外光谱、抗菌性能、防污性能、透气性能和耐水性能进行了详细表征和测试。结果表明：改性后的棉织物表面粗糙度显著增强，水接触角达到160.8°，展现出超疏水性能；棉织物表面的官能团显著变化，硅元素含量大幅提升，红外光谱中出现Si—O—Si和Si—C的振动峰，证实复合材料成功负载；改性织物对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率均达到99.99%，显示出优异的抗菌性能；改性后棉织物的透气性有所下降，但不影响其服装舒适性，并且具有出色的耐水洗性能和防污性能。