关键词： 石墨烯   吸附材料   污水处理   吸附动力学  

摘要： 为探究小分子与石墨烯交联材料的制备和吸附性能,通过水热法制备了氧化石墨烯水凝胶,将其分别与乙二胺、1,3-丙二胺、二乙烯三胺合成出3种交联石墨烯材料,并用微波膨化法制备交联石墨烯海绵。利用SEM、FTIR、BET等方式对其结构进行表征,考察膨化前后3种交联石墨烯海绵材料在吸附液体量的差异,进一步利用亚甲基蓝作为污水里的有机物进行吸附模拟实验。结果表明,此种材料具有优良的吸附性能,吸附过程符合二级动力学规律;随着交联小分子碳数的增加,吸附量增加了26%,吸附速率在一定程度上有所增加;膨化后的吸附性能明显优于膨化前,最高的提升了1.37倍。

关键词： 石墨烯   镍掺杂   五氧化二钒   超级电容器  

摘要： 作为超级电容的电极材料,镍掺杂的五氧化二钒/石墨烯(Ni-V_(2)O_(5)/石墨烯)复合材料。采用简单可控的水热反应将石墨烯与镍掺杂的五氧化二钒复合,制备了Ni-V_(2)O_(5)/石墨烯复合材料作为超级电容器的正极材料,对Ni-V_(2)O_(5)/石墨烯的形貌结构和电学性能进行了分析。扫描电镜结果显示Ni-V_(2)O_(5)粒子均匀地分布在有褶皱的石墨烯上。电学性能分析表明,在电流密度为2 A/g时,Ni-V_(2)O_(5)/石墨烯复合材料的比电容量为682 F/g,优于单金属复合材料V_(2)O_(5)/石墨烯的比电容量564 F/g。

关键词： 石墨烯   粉体材料   标准化测试   方法  

摘要： 石墨烯粉体材料是石墨烯材料的一种常见形态,其分散性较强,在应用过程中能够更加方便地与其他材料进行复合。但在将石墨烯粉体材料应用到各个领域中时,为保证其稳定性和可靠性,需要使石墨烯粉体材料的性能得到保障。因此,选择合适标准化测试方法,对石墨烯粉体材料的质量进行控制,具有非常重要的意义。

关键词： 水性环氧富锌涂料   石墨烯   改性   导电连接   防腐机理  

摘要： [目的]将石墨烯(GE)作为改性剂引入水性环氧富锌(ZRE)涂层之中,探讨不同锌含量下添加石墨烯对其力学、电学及防腐性能的影响。[方法]通过划格附着力和耐冲击性测试考察了涂层的力学性能,根据表面电阻率、体积电阻率、吸水率和中性盐雾测试结果来评价石墨烯改性水性环氧富锌涂层的防腐效果。[结果]随着锌粉含量的增加,引入少量石墨烯能明显提高涂层的导电性和耐蚀性,但添加过多会导致涂层性能变差。综合力学、电学和耐腐蚀性能得出在锌含量70%的水性环氧富锌涂层中加入约0.9%的石墨烯效果最好。[结论]石墨烯添加量增大而导致的腐蚀微电池增多是涂层防腐蚀性能下降的主要因素,明确涂层中石墨烯与锌、铁之间的共存关系有望进一步提升水性环氧富锌涂层的综合性能。

关键词： 生物分离   磁分离   适配体   石墨烯  

摘要： 磁分离是从生物样本中富集特定目标物的常用方法。传统特异性磁分离方法一般通过将抗体与磁珠偶联获得免疫磁珠的方式用于特定目标物的捕获,但由于抗体有成本高、捕获目标物后不易释放等缺点,免疫磁珠难以满足众多研究领域对同时满足目标物大批量、高特异性富集的需求。核酸适配体同抗体一样具备目标物高特异性捕获的能力,相较抗体具有制备成本低、结构简单和化学稳定性高等优点,更适合用来大批量、高特异性富集特定目标物,因此在本研究中,本文利用石墨烯对单链和双链核酸的吸附能力不同的特性,以CD63适配体为例设计了一套可以将适配体展示于石墨烯表面并用于捕获、富集和释放目标物的方法。该设计主要包括2个单元,一是可以贴附于石墨烯表面并将CD63适配体展示于石墨烯外的双链寡核苷酸支架,二是采用与支架足部序列互补的单链寡核苷酸,将所捕获的目标物从石墨烯表面解吸附。本研究首先以氧化石墨烯(GO)纸为石墨烯界面,通过对支架或CD63蛋白等进行荧光标记,并对比支架释放前后及CD63蛋白捕获前后GO纸表面荧光强度变化表示其支架释放效果与CD63蛋白捕释情况,随后应用氨基修饰的石墨烯壳铁氮磁珠搭载CD63适配体双链支架,用于捕获细胞裂解液中CD63蛋白。结果表明,该支架可以将适配体展示于石墨烯表面捕获CD63蛋白并可以可控释放,使用挑选的改性石墨烯磁珠搭载该适配体双链支架,可以用于细胞裂解液中CD63蛋白的捕获。该方法有望实现多种蛋白质的特异性富集或通过捕获外泌体膜蛋白而富集外泌体等多种用途。

关键词： 碳原子   弱相互作用   石墨烯   正六边形   纳米薄片   结构单元   金刚石   层状结构  

摘要： 化学元素构成了我们所生存的物质世界。许多元素与我们的生活息息相关,碳就是其中的典型代表。对纯碳物质而言,有历史记载以来,人类到18世纪才证明金刚石和石墨是碳的同素异形体。从化学键结构的角度来看,金刚石的碳均是由单键连接起来的,其最基本的结构单元可以看成是中心的1个碳原子与四面体顶点的4个碳原子通过单键相连接;而石墨可以看成是由石墨烯(早期称为“碳纳米薄片”)通过层间的弱相互作用有序堆叠形成的层状结构,其中,石墨烯的特征是每个碳原子与另外3个碳原子相连接,构成的六元碳环(正六边形)在同一平面不断重复而成。

关键词： 微通道散热器   计算流体力学   分子动力学   石墨烯涂层   滑移速度   界面热阻  

摘要： 为提高微通道散热器的传热性能,笔者采用在流道内壁涂覆石墨烯的方法对微通道的传热效率进行了优化。通过将分子动力学(Molecular Dynamics, MD)模拟与计算流体力学(Computational Fluid Dynamics, CFD)相结合,研究了入口流速、通道长度对石墨烯微通道和普通微通道的固液界面总传热率的影响。结果表明:石墨烯的引入使流体分子相对壁面产生了滑移,增大了流动的平均速度,降低了流体分子间的速度差异性;使用石墨烯涂层和增大入口流速均可大幅提高界面传热能力;相比于普通微通道,石墨烯微通道的传热率最高提升了49%,最高平均热流密度可达730 W/cm^(2);界面总传热率随通道长度的增大而提高,最终达到其最大值并趋于稳定。研究结果对于高性能微通道散热器的设计有一定的参考价值。

关键词： 石墨烯   等离子熔覆   Fe基非晶合金涂层  

摘要： 为研究石墨烯添加对非晶复合涂层的组织与性能影响,采用等离子熔覆技术在Q235钢表面熔覆石墨烯、Fe、Cr、Nb、Mo、Si、B元素制备复合涂层,运用XRD、金相显微镜、SEM、热力学分析等手段分析涂层的物相结构组成、微观形貌、热稳定性和硬度。结果表明:复合涂层与基体冶金结合良好;复合涂层主要由NbC和少量Fe-Cr、Cr_(7)C_(3)及α-Fe的混合物组成;石墨烯的添加使得涂层晶粒细化,促进了非晶相和碳化物的形成,使得热稳定性和硬度大大提高;1%石墨烯含量的复合涂层组织最为细小致密,过冷液相区最大,热稳定性最好,涂层显微硬度达到6.28 GPa,在熔覆层中添加石墨烯提高了涂层的综合性能。

关键词： 氟等离子体刻蚀   石墨烯基碳膜   表层结构重组   表面悬键钝化   摩擦磨损性能  

摘要： 针对石墨烯低摩擦特性在宏观应用中存在的机械强度低、磨损寿命短等问题,提出采用氟等离子体刻蚀加工调控石墨烯纳晶碳膜以提升其摩擦学性能。通过表征刻蚀加工对碳膜形貌和结构的影响,提出氟等离子体刻蚀加工机理包括原子去除和离子注入两方面。一方面刻蚀加工可通过物理轰击或发生化学反应去除碳膜表面原子,有效降低碳膜表面粗糙度。另一方面刻蚀加工可通过亚表面注入使碳膜表层结构重组,sp3键含量增加,氟原子含量增加。通过测试刻蚀加工对碳膜性能的影响,发现刻蚀后碳膜表层引入的氟原子使其表面悬键钝化、表面能降低,表层sp3键含量的增加使碳膜的硬度提高。最终相比石墨烯纳晶碳膜,刻蚀重构碳膜展现出优异的摩擦学性能:当法向载荷为2 N时,摩擦因数从0.22降低至0.08,磨损寿命从120圈增加至大于15000圈。并分析得到摩擦学性能提升原因在于表面粗糙度的显著降低、表面悬键钝化和机械性能的提升。

关键词： 三维石墨烯   碳纳米管复合材料   制备   超电容性能   协同效应  

摘要： 该研究旨在探讨三维石墨烯/碳纳米管复合材料的生产方法和其超电容特性。用平衡沉积法制备Ni-Mg-Al三元金属氧化物(TMO),并用一步化学气相沉积法(CVD),以CH4为碳源,Ar为保护气体,通过Ni的原位还原过程,成功制备出碳纳米管(CNTs),并且在Mg与Al的金属氧化物中形成石墨烯(GR)。最后采取水热处理方式,有效剔除TMO,成功生产出三维石墨烯(3DGR)/CNTs的混合物。同时通过调节Ni、Mg和Al 3种金属离子的摩尔比、生长温度和生长时间,并借助3DGR/CNTs复合材料的结构和电容特性,来对CNTs和GR 2种成分的生长动力学差异进行适当的管理和改善。经过研究,发现CNTs复合材料的电子传输路径得到CNTs与GR的共同作用,这对于显著提高其导电特性,进一步增强其电容性能具有积极影响。