水溶液体系中氧化石墨烯的γ射线辐射还原

石墨烯是一种碳原子以二维蜂窝状晶格结构构成的单片层材料,由于其具有优异的电传导性、力学性能和热传导性近年来受到广泛关注.本文采用γ射线辐射技术分别处理水溶液和对苯二胺(PPD)水溶液中的氧化石墨烯(GO),得到辐照还原氧化石墨烯(RGO)和胺基化修饰的还原氧化石墨烯(RGON).通过傅里叶变换红外(FTIR)光谱、X射线光电子能谱(XPS)、拉曼(Raman)光谱、X射线衍射(XRD)和热失重分析(TGA)等表征分析产物的化学结构和元素组成;通过四探针测试仪和接触角测量仪研究产物的导电性能和亲水性.实验结果表明,在水溶液及PPD水溶液中γ射线辐射均可高效还原GO,还原后得到的RGO和RGON电导率均显著增大.PPD的胺基在辐射还原过程中还可以修饰到石墨烯的表面,因此RGON的亲水性比RGO好,但胺基的存在会干扰石墨烯表面π电子的传导,导致其电导率下降.     

甲基环丙烷阳离子重排合成结构多样性的葫芦素IIA衍生物

以天然产物葫芦素IIA为起始物,经乙酰化、Luche还原、氧化裂解侧链和甲基环丙烷阳离子重排等反应合成了一系列骨架新颖的四环化合物,其结构经¹H NMR, ¹³C NMR, HR-MS(ESI)和单晶X 射线表征。     

部分还原氧化石墨烯-Fe3O4对水中Mn(Ⅱ)的快速去除

采用改进的Hummers法制备了氧化石墨烯(GO), 继而用一步共沉淀法制备了部分还原氧化石墨烯-四氧化三铁复合物(PRGO-Fe₃O₄). 采用X射线衍射(XRD)、 场发射扫描电子显微镜(FESEM)、 X射线能量色散光谱(EDX)、 高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、 选区电子衍射(SAED)及傅里叶变换红外光谱(FTIR)等技术对其进行了分析表征; 考察了pH值、 接触时间、 吸附材料用量、 共存物质、 GO的还原、 循环使用次数等因素对Mn(Ⅱ)吸附行为的影响. 结果表明, PRGO-Fe₃O₄中Fe₃O₄颗粒分布均匀, 大小为15~20 nm, 剩磁和矫顽力均很小. 因Fe₃O₄颗粒的锚定作用, 石墨烯片层很薄, 使PRGO-Fe₃O₄对Mn(Ⅱ)表现出高效的吸附性能和良好的循环使用性能: 当pH=7、 PRGO-Fe₃O₄用量为500 mg/g时, 对201.3211 mg/L的Mn(Ⅱ)溶液仅3 min即达吸附平衡, 吸附率和吸附量分别为99.35%和404.49 mg/g, 磁分离仅需10 s, 经5次循环吸附后, 容量保持率为首次的78%. 机理与热力学研究结果表明, 吸附为吸热、 自发的单层化学吸附.     

激光直写微型RGO/MWCNT/CF平面柔性超级电容器的制备及性能

将采用改性Hummers法制备的氧化石墨烯与多壁碳纳米管(MWCNT)复合, 通过激光直写的方法制备了以棉织物(Cotton fabric, CF)为基底的石墨烯复合碳纳米管的同心圆形织物柔性平面超级电容器(RGO/MWCNT/CF). 通过扫描电子显微镜、 X 射线衍射和拉曼光谱技术对RGO/MWCNT/CF进行了表征, 并对超级电容器的电导率和电化学性能进行了测试. 结果表明, 电极材料经激光还原后导电率达到了7.19×10 ⁴ S/m, 表现出良好的导电性能. 以RGO/MWCNT/CF为工作电极、 PVA/LiCl凝胶为电解质组装的超级电容器具有良好的电化学性能, 在电位窗口为0~1 V、 电流密度为40.8 mA/cm ²时比电容达到24 mF/cm ², 功率密度为61 mW·h/kg, 能量密度为1.22 mW·h/kg, 且循环1000次仍能保持92%的比电容.     

齐聚苯胺修饰的三联吡啶铁配合物的合成及其光谱和电化学性质

合成了一系列齐聚苯胺修饰的三联吡啶铁配合物,研究了齐聚苯胺链长、不同取代基等对配合物光谱性质和氧化还原性质的影响。 结果表明,相对于配合物[Fe(TPY)₂]²⁺(TPY:三联吡啶),供电子齐聚苯胺单元的引入,使得修饰基团与配合物中心核[Fe(TPY)₂]²⁺之间形成了强的D-A体系,导致配合物¹MLCT吸收波长显著红移至594 nm,且摩尔吸光系数增加近5倍。 配合物同时具有基于金属中心、三联吡啶配体和齐聚苯胺单元的多个氧化还原过程,强拉电子取代基使齐聚苯胺单元氧化还原峰简并且峰电势明显正移,而正丁基取代基对氧化还原峰电势的影响较小。     

双环戊二烯基二(芳氧基)钛、锆、铪衍生物的13C核磁共振谱

第Ⅳ副族金属的双环戊二烯基二卤化物及取代双环戊:二烯基二卤化物的¹³C NMR谱已有一些报道.但关于双环戊二烯基二(芳氧基)钛、锫、铪类型化合物的¹³C NMR谱则尚未见系统报道.我们研究其¹³C NMR谱,目的在于探讨第Ⅳ副族的不同金属以及芳环对位不同取代基对¹³C化学位移的影响.我们发现环戊二烯环的¹³C化学位移随金属周期数的增加而有规律地移向高场.同时,在钛、锆、铪三个系列的化合物中,不论是芳环还是环戊二烯环,其相应碳原子的¹³C化学位移之间存在着非常好的线性关系,相关系数等于或优于0.99.     

乙醇胺功能化石墨烯的制备与表征

乙醇胺在温和条件下与氧化石墨烯反应, 然后经水合肼还原得到功能化的石墨烯. 干燥的功能化石墨烯经超声处理后, 可稳定分散于水、乙醇、丙酮和N,N二甲基甲酰胺(DMF)等溶剂中. 原子力显微镜(AFM)、透射电镜(TEM)分析表明功能化石墨烯平均厚度为3～4 nm. 傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)、X射线衍射(XRD)对功能化石墨烯的结构分析表明: 乙醇胺与氧化石墨烯发生了化学反应, 并通过共价键连接到石墨烯的六元环上. TG结果表明功能化石墨烯的热稳定性比氧化石墨烯有所提高, 但低于还原氧化石墨烯.     

甲基丙烯酸缩水甘油酯功能化石墨烯的制备与表征

利用改进的Hummers法对天然鳞片石墨进行氧化处理制备氧化石墨烯,将其与甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)在温和条件下反应,再经水合肼还原得到功能化石墨烯.分散性测试结果表明,超声后的功能化石墨烯可以稳定分散于丙酮、乙醇和N,N-二甲基甲酰胺等有机溶剂中.采用傅里叶变换红外光谱、X射线衍射分析及X射线光电子能谱对样品的结构进行了表征.结果表明,GMA上的环氧基与氧化石墨烯上的羟基发生了化学反应,键合在氧化石墨烯表面;经水合肼还原后,层间距较功能化氧化石墨烯缩小,无序度增加.扫描电子显微镜(SEM)测试结果表明,功能化石墨烯含大量褶皱和卷曲;原子力显微镜(AFM)测试结果表明,功能化石墨烯的厚度为2~3 nm.热重分析结果表明,还原氧化石墨烯的热稳定性最高,功能化石墨烯次之,氧化石墨烯的热稳定性最低.     

[PCu(H2O)Mo11O39]5－/PAMAM多层复合膜的制备及电化学性质研究

通过电化学扫描法在玻碳电极和导电玻璃基底上组装制备过渡金属铜取代多金属氧酸盐[PCu(H₂O)Mo₁₁O₃₉]^5－和4代聚酰胺-胺(G4-PAMAM)交替沉积的复合膜. X射线光电子能谱(XPS), 原子力显微镜(AFM), 循环伏安法(CV)结果表明复合膜成功制备且有好的均匀性. 多层膜中的[PCu(H₂O)Mo₁₁O₃₉]^5－与其在溶液中的氧化还原行为相比, 电子转移控制速率不同, 该多层膜修饰电极稳定性好, 对 的还原及抗坏血酸的氧化具有较好的电催化性能.     

石墨烯的制备及石墨烯修饰电极对p-苯二酚的催化氧化

采用氨水还原氧化石墨烯(GO)制备石墨烯(GN), 并考察石墨烯修饰玻碳电极(GN/GCE)电催化氧化p-苯二酚(HQ)的性能. 利用傅里叶红外光谱(FTIR)、拉曼光谱(Raman)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、比表面分析(BET)和电分析化学测试等技术对GN结构、表面形貌和电化学行为进行了表征. 采用循环伏安法(CV)和差分脉冲溶出伏安法(DPV)研究GN/GCE对HQ的电催化氧化性能. 结果表明, 与裸玻碳电极(GCE)相比, [Fe(CN)₆]^3-/4-在GN/GCE上电荷转移电阻为75.0 Ω·cm², 减小约9倍, 说明GN具有良好导电性; 同时HQ在GN/GCE上氧化峰电位负移, 还原峰电位正移, 峰电位差ΔE_p减小165 mV, 且氧化还原峰电流(I_pa和I_pc)均增大, HQ电化学氧化可逆性明显改善, 表明GN/GCE对HQ氧化具有显著电催化作用.     

氧化石墨烯的可控还原及结构表征

采用氧化还原法, 通过控制还原时间制备了不同还原程度的石墨烯; 用红外光谱、 紫外光谱、 拉曼光谱、 X射线衍射、 热重分析、 电导率测量等多种手段系统研究了不同还原程度石墨烯的结构与性能; 采用透射电子显微镜、 扫描电子显微镜和原子力显微镜比较了氧化石墨烯和石墨烯的形貌. 结果表明, 随着还原程度的增加, 石墨烯中含氧基团减少, 紫外吸收峰逐渐红移, D带与G带的强度比增加, 热稳定性和导电性提高. 微观结构表征说明石墨烯比氧化石墨烯片的厚度增加, 褶皱增多.     

电化学法制备部分还原氧化石墨烯薄膜及其光电性能

提供了一种快速制备氧化石墨烯(GO)薄膜的方法, 并通过调节GO薄膜的含氧量来调控其能级结构.采用阳极电泳及阴极电化学还原联用的方法在F掺杂SnO₂(FTO)导电玻璃上制备出不同层数及含氧量的GO薄膜, 并通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、紫外可见(UV-Vis)光谱、X射线光电子能谱(XPS)、拉曼光谱及电化学分析对样品进行表征. 用20-350 s 不同时间电泳沉积得到层数约为77-570层的GO薄膜. 经过不同时间阴极还原的GO薄膜的禁带宽度为1.0-2.7 eV, 其导带位置及费米能级也随之改变. GO作为p型半导体, 与FTO导电膜之间会形成p-n 结, 在光强为100 mW·cm^-2的模拟太阳光照射下, 电泳300 s 且电化学还原120 s时GO薄膜阳极光电流密度达到5.25×10^-8 A·cm^-2.     

自由基反应诱导的溴功能化还原氧化石墨烯的制备

以氧化石墨烯(GO)为原料,N-溴代丁二酰亚胺(NBS)为溴代试剂,硫代硫酸钠为还原剂,通过羧基化、溴化和还原三步法,采用自由基反应的方式制备了溴功能化还原氧化石墨烯(rGOBr).通过X射线衍射、扫描电子显微镜、红外光谱、拉曼光谱以及X射线光电子能谱等手段对rGOBr的结构、微观形貌和元素组成进行了表征.结果表明,溴元素以共价键的形式分布在石墨烯表面.本方法原料来源广泛、操作简单且条件温和,为石墨烯的溴功能化提供了一条新途径.     

部分还原氧化石墨烯的制备、 表征及对人宫颈癌HeLa细胞的体外杀伤作用

以氧化石墨烯(GO)为原料, 利用温和方法制备了3种不同还原程度的部分还原氧化石墨烯pRGO₁, pRGO₂和pRGO₃(pRGO_1—3)； 利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、 拉曼光谱(Raman)、 X 射线光电子能谱(XPS)、 紫外-可见光谱(UV-Vis)、 透射电子显微镜(TEM)和 EDS能谱对其结构和形貌进行了表征. 细胞实验结果表明, 无激光照射下pRGO_1—3本身的细胞毒性较低; 近红外(NIR)激光照射下pRGO_1—3通过光热和光毒性双重作用杀伤肿瘤细胞. 实验结果显示了pRGO 在肿瘤光热疗法和光动力疗法领域的应用潜力.     

石墨烯负载MnOx催化剂的制备及其低温NH3-SCR活性

通过改进的Hummers法合成氧化石墨烯(GO), 随后采用水热法制备石墨烯负载锰氧化物(MnO_x/GR)催化剂. 考察了催化剂的低温NH₃选择性催化还原(NH₃-SCR)去除NO_x的性能, 并通过傅里叶变换红外(FTIR)光谱, 拉曼(Raman)光谱, X射线衍射(XRD), 透射电镜(TEM), N₂吸附-脱附, X射线光电子能谱(XPS)及H₂程序升温还原(H₂-TPR)等多种表征手段对催化剂的结构及NH₃-SCR性能进行分析. 结果显示, 不同MnO_x负载量的MnO_x/GR催化剂均展现了较好的低温SCR催化活性, 且在负载量为20%(w)时活性最优. 表征分析结果表明, 制备的GO表面含有丰富的含氧基团, 锰可以通过与含氧基团结合而负载到GO上; MnO_x/GR催化剂中MnO_x以纳米颗粒分散于石墨烯载体表面, 且以多种氧化物(MnO、Mn₃O₄和MnO₂)共同存在; 负载量为20%(w)的催化剂中高价锰和表面吸附氧含量增加, 低温区氧化还原能力增强及活性位点数量增加是其SCR活性提高的原因.     

三维还原氧化石墨烯/聚苯胺复合材料的制备及其超级电容性能

以制备的氧化石墨凝胶和聚苯胺纳米线为原料, 将二者按一定的质量比进行混合超声分散, 再以混合分散液为前驱体采用一步水热法制备得到三维还原氧化石墨烯(RGO)/聚苯胺(PANI) (RGP)复合材料, 采用扫描电镜(SEM), 透射电镜(TEM), X射线衍射(XRD), 傅里叶变换红外(FT-IR)光谱, X射线光电子能谱(XPS)和电化学测试等分析研究了复合材料的形貌、结构和超级电容性能. 结果表明, 复合材料既保持了还原氧化石墨烯的基本形貌, 又能使聚苯胺较好地镶嵌在还原氧化石墨烯的网状结构中; 且当氧化石墨与聚苯胺的质量比为1:1时复合材料在0.5 A·g^-1电流密度下比电容可高达758 F·g^-1, 即使在大电流密度(30 A·g^-1)下其比容量仍高达400 F·g^-1,在1A·g^-1电流密度下循环1000次后比容量保持率为86%, 表现出了良好的倍率性能和循环稳定性, 其超级电容性能远优于单纯的还原氧化石墨烯和聚苯胺, 其优异的超级电容性能可归咎于二者的相互协同作用.     

羧基化氧化石墨烯的可控合成及血液相容性

采用自由基引发剂偶氮二异丁腈(AIBN)作为功能改性剂, 通过AIBN分解产生的异丁腈自由基进攻氧化石墨烯上五元环与七元环的缺陷点, 形成氰基改性氧化石墨烯中间体, 再通过水解反应制得羧基化氧化石墨烯[GeneO-C(CH₃)₂-COOH]纳米材料. 采用傅里叶变换红外光谱(FTIR), X射线衍射(XRD), 热重分析(TGA)和原子力显微镜(AFM)等方法对合成的材料进行了表征, 并采用复钙时间测试考察了材料的血液相容性. 研究结果表明, 氧化石墨烯中羧基的含量可以通过调整AIBN和GeneO的投料比来控制. 本方法不但可提高氧化石墨烯的羧基含量, 而且可使其具有良好的血液相容性.     

抗抑郁药阿戈美拉汀的合成

以（7-甲氧基-3,4-二氢-1-萘基）乙腈为原料,经氧化、还原和乙酰化反应合成了抗抑郁药阿戈美拉汀,总收率71%,纯度99.94%,其结构经¹H NMR, ¹³C NMR, IR, HR-MS(ESI)和元素分析确证。     

KH-570功能化石墨烯的制备与表征

采用Hummers法对天然石墨进行氧化处理制备了氧化石墨烯,通过γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷与氧化石墨烯反应得到功能化氧化石墨烯,然后在水合肼的作用下制备了功能化石墨烯。未烘干的功能化石墨烯在超声处理下,能稳定分散在体积比为9∶1(V/V)的乙醇/水、丙酮/水或N,N-二甲基甲酰胺/水的混合溶剂中。用傅立叶变换红外光谱、原子力显微镜、X射线光电子能谱及X射线衍射对样品结构、形貌进行了分析。结果表明,KH-570上的硅氧烷与氧化石墨烯上的羟基发生了反应,经水合肼还原后,功能化石墨烯的无序度增加,层间距也比功能化氧化石墨烯的缩小了。功能化石墨烯在DMF/水中呈高度剥离状态,片层厚度为1.1～2.3 nm。     

部分还原氧化石墨烯-Fe_3O_4对水中Mn(Ⅱ)的快速去除

采用改进的Hummers法制备了氧化石墨烯(GO),继而用一步共沉淀法制备了部分还原氧化石墨烯-四氧化三铁复合物(PRGO-Fe_3O_4).采用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、X射线能量色散光谱(EDX)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、选区电子衍射(SAED)及傅里叶变换红外光谱(FTIR)等技术对其进行了分析表征;考察了p H值、接触时间、吸附材料用量、共存物质、GO的还原、循环使用次数等因素对Mn(Ⅱ)吸附行为的影响.结果表明,PRGO-Fe_3O_4中Fe_3O_4颗粒分布均匀,大小为15~20 nm,剩磁和矫顽力均很小.因Fe_3O_4颗粒的锚定作用,石墨烯片层很薄,使PRGO-Fe_3O_4对Mn(Ⅱ)表现出高效的吸附性能和良好的循环使用性能:当p H=7、PRGO-Fe_3O_4用量为500 mg/g时,对201.3211 mg/L的Mn(Ⅱ)溶液仅3 min即达吸附平衡,吸附率和吸附量分别为99.35%和404.49 mg/g,磁分离仅需10 s,经5次循环吸附后,容量保持率为首次的78%.机理与热力学研究结果表明,吸附为吸热、自发的单层化学吸附.