氧化程度对氧化石墨烯a-b轴结构及电学性能的影响

采用改进的Hummers法及超声分散等后续处理制备不同氧化程度的氧化石墨烯样品.用XPS、XRD、AFM、UV-Vis及四探针测试仪对样品官能团变化规律、结构、形貌特征以及电学性能进行表征分析.结果表明,氧化石墨烯在超声波的作用下水相条件下可达单层分散,单层氧化石墨烯厚度约为1.4 nm:成膜过程中,在氢键力的作用下氧化石墨烯片层c轴重叠形成层状凝聚体,结构有序度较好;随氧化剂(KMnO₄)用量增加,碳层平面上含氧官能团含量持续增加,特别是羟基官能团(C-OH)含量的增加,使a-b轴方向最大底面间距(d₁₀₀和d₁₁₀)一直增大,直至KMnO₄用量达4.0 g时,部分C-OH水解,导致d₁₀₀与d₁₁₀略有减小;碳层平面上含氧官能团尤其是环氧官能团(C-O-C)含量的增加,使样品带隙宽度逐渐增大,导电性能越来越差.     

石墨烯薄膜的制备和结构表征

采用氧化还原法制备了石墨烯胶状悬浮液, 通过真空抽滤获得了石墨烯薄膜. 利用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外(FTIR)光谱、拉曼(Raman)光谱、粒度分析和扫描探针显微镜(SPM)等研究了石墨烯薄膜制备过程中各阶段产物的晶体结构、粒度及分子光谱特征变化. FTIR分析结果表明, 石墨在氧化过程中结构层键合大量含氧官能团, 还原后结构层表面仍残存有部分稳定的含氧官能团. XRD结果表明, 石墨氧化后衍射峰向小角度偏移、宽化, 原有石墨峰消失. 在成膜过程中氧化石墨烯形成凝聚体,而石墨烯形成絮凝体. 粒度分析和SPM测试分析结果表明, 氧化石墨烯在水中粒径分布呈拖尾峰形, 分布范围较宽. 石墨烯在水中的粒径成单峰分布, 分布范围较窄、对称性较好且平均粒径较小. Raman测试结果表明, 石墨在氧化和还原过程中, D、G峰逐渐宽化, I_D/I_G逐渐增强, 样品无序度增加. 在以上分析的基础上对石墨烯制备过程的结构特征进行了归纳总结.     

氧化程度对氧化石墨结构与阳离子交换容量的影响

通过改进hummers法制备了不同氧化程度的氧化石墨。采用XRD、FTIR及XPS等对不同氧化程度氧化石墨样品的结构特征、含氧官能团种类与含量及阳离子交换容量进行表征。结果表明,石墨经氧化后结构层上键入羟基(C-OH)、环氧基(C-O-C)和羧基(-COOH)等含氧官能团;随氧化程度的增加,石墨结构逐渐全部转化为氧化石墨结构,C-O-C和-COOH的含量逐渐增大,而C-OH的含量先增大后略有减小,阳离子交换容量也表现为先增大后减小,对应的最大值分别为1.70、3.80和4.50 mmol·g^-1;氧化石墨碳平面上C-OH发生去质子化反应在层间产生H⁺,其他阳离子与之交换进入GO层间域,C-OH的含量是影响氧化石墨阳离子交换容量的主要因素,随C-OH含量的增加,氧化石墨样品的阳离子交换容量增大。     

氧化程度对微细鳞片可膨胀石墨结构及膨胀性的影响

以平均粒径为19.71μm的天然微细鳞片石墨为原料,通过化学氧化法制备了具有不同氧化程度的可膨胀石墨,采用XRD、FTIR、Raman、SEM等对可膨胀石墨的结构与膨胀性进行了表征。结果表明：当氧化程度较低时制得的微细鳞片可膨胀石墨由石墨、石墨层间化合物和氧化石墨三相组成;随着氧化程度的增加,氧化石墨相含量与可膨胀石墨结构无序程度逐渐增高,石墨层间化合物相含量先增加后减少,石墨相含量则逐渐降低;氧化促使HSO₄^-或SO₄^2-插入石墨层间,插入层间的HSO₄^-或SO₄^2-量是决定可膨胀石墨膨胀容积的关键因素,制备的微细鳞片膨胀石墨的膨胀容积可达65.9mL·g^-1。     

ZnWO4∶Er3+，Yb3+纳米棒的制备及发光性能

采用水热法以聚乙二醇为分散剂合成了Er³⁺,Yb³⁺共掺的ZnWO₄纳米棒。X射线衍射、透射电子显微镜分析结果表明：所得产物为直径约20 nm的ZnWO₄纳米棒。在激发波长为980 nm的半导体激光器做光源激发下,确定样品的3个发射峰的发光中心位于532、553和656 nm,分别对应于铒离子 ²H_11/2→ ⁴I_15/2, ⁴S_3/2→ ⁴I_15/2和 ⁴F_9/2→ ⁴I_15/2的跃迁。     

K2NiF4型希土复合氧化物Eu2-xSrxNiO4+δ的合成、结构及还原性能

利用柠檬酸配合物分解法合成了单相的K₂NiF₄型希土复合氧化物Eu_2-xSr_xNiO_4+δ(0.5≤x≤1.2),粉末X射线衍射分析表明,在x为0.6～0.7的范围内,物相从空间群为Fmmm的正交相转变成空间群为I4/mmm的四方相,随着Sr²⁺的加入,部分Ni²⁺转变为Ni³⁺,其转变量与理论值接近。反映结构稳定性的高温还原峰温与晶胞参数c有对应关系,表明化合物的结构稳定性取决于AO层与ABO₃层的层间距离。     

Pr0.6-xNdxSr0.4FeO3-δ电极材料的光谱及性能研究

以柠檬酸-硝酸盐自蔓延燃烧法合成了ABO₃型钙钛矿结构的Pr_0.6-xNd_xSr_0.4FeO_3-δ(x=0.0～0.6)系列稀土复合氧化物粉体。利用傅立叶变换红外光谱(FTIR)和激光共焦拉曼光谱(LRS)对产物的晶体结构进行了表征。分别采用热膨胀仪测定烧结陶瓷体的热膨胀系数(TEC)；TG-DTA记录材料的热稳定性；XRD研究阴极材料与中温电解质Sm_0.2Ce_0.8O_1.9(SDC)及La_0.8Sr_0.2Ga_0.8Mg_0.2O_3-δ(LSGM)的化学相容性；SEM观察阴极/电解质复合材料的断口形貌。结果表明，该系列样品在高、低温热循环过程中化学稳定、晶型稳定；在室温至1 100 ℃范围内的平均热膨胀系数为1.16 × 10^-5 K^-1，与SDC及LSGM的热膨胀系数十分接近。阴极/电解质混合粉体1 200 ℃煅烧10 h，XRD未检测到新物质；SEM显示复合层断面界面清晰，没有相互扩散现象。该体系有望成为以SDC或LSGM为电解质的中温固体氧化物燃料电池合适的阴极材料。     

介孔硅铝酸盐的合成及其在傅克反应中的催化性能

采用溶胶凝胶法合成了一系列有序性好且酸性较强的介孔硅铝酸盐材料。利用X射线粉末衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、²⁷Al核磁共振(²⁷Al NMR)、氨气程序升温脱附(HN₃-TPD)及吡啶吸附红外光谱(Py-FT-IR)对制备的介孔硅铝酸盐材料的结构和性能进行表征,并考察了材料在苯甲醚和苯甲醇的傅克烷基化反应中的催化活性。实验结果表明：合成过程中,表面活性剂的用量、硅铝物质的量的比会影响材料结构的有序性,醋酸用量对材料结构有序性影响很小;进一步研究结果表明,n_Si / n_Al比会影响材料的酸催化活性,当n_Si / n_Al=10时材料的酸催化活性最高。氨气程序升温脱附和吡啶吸附红外光谱表明n_Si / n_Al=10的材料含有最多的B酸酸量。     

纳米CaCO3微晶的晶格畸变和反常红外特性

利用TEM、SEM、X射线衍射(XRD)和Voigt函数单峰分析法讨论了纳米CaCO₃微晶结构,解释了纳米CaCO₃微晶的反常红外吸收特性,并认为微结构中的尺寸效应使得纳米CaCO₃晶格中存在较大的畸变应力,从而引起了碳酸钙微晶的红外ν₃吸收峰有约40 cm^-1的蓝移和明显窄化。     

正十二烷基胺支撑的四碘化锡层状半导体材料的研究

合成了具有钙钛矿结构的有机-无机复合层状半导体材料，(C₁₂H₂₅NH₃)₂SnI₄。测得其电导率为5×10^-3S·cm^-1。粉末X-射线衍射(XRD)结果表明在有机层中的烷基链间有较高的链交叉。用示差扫描量热法(DSC)，变温拉曼光谱(Raman)和变温红外光谱(IR)研究了其微观结构随温度的变化。     

氧化程度对氧化石墨结构与阳离子交换容量的影响

通过改进hummers法制备了不同氧化程度的氧化石墨。采用XRD、FTIR及XPS等对不同氧化程度氧化石墨样品的结构特征、含氧官能团种类与含量及阳离子交换容量进行表征。结果表明,石墨经氧化后结构层上键入羟基(C-OH)、环氧基(C-O-C)和羧基(-COOH)等含氧官能团;随氧化程度的增加,石墨结构逐渐全部转化为氧化石墨结构,C-O-C和-COOH的含量逐渐增大,而C-OH的含量先增大后略有减小,阳离子交换容量也表现为先增大后减小,对应的最大值分别为1.70、3.80和4.50 mmol·g-1;氧化石墨碳平面上C-OH发生去质子化反应在层间产生H+,其他阳离子与之交换进入GO层间域,C-OH的含量是影响氧化石墨阳离子交换容量的主要因素,随C-OH含量的增加,氧化石墨样品的阳离子交换容量增大。     

Studies on thermal decomposition of electrochemically oxidized glass-like carbon

Glass-like carbon (GC) tiles were electrochemically oxidized in 1 mol·dm^?3 H₂SO₄ solution at a potential of 2.3 V/SCE. The surfaces of the oxidized samples were examined by scanning electron microscopy (SEM). The solid oxidation products were studied by derivatographic (TG, DTG and DTA) and elemental analyses. The solid products of electrochemical oxidation of GC, with the general formula C₈O_4.2H_2.3 were thermolabile and revealed properties similar to those of graphite oxide. They are hydrophylic and their thermal decomposition proceeds in three steps: (i) evaporation of-chemisorbed water (320–400 K), (ii) exothermic decomposition of graphite oxide (370–430 K), and (iii) gradual decomposition of the oxidation products (>430 K).     

氧化程度对氧化石墨烯a-b轴结构及电学性能的影响

采用改进的Hummers法及超声分散等后续处理制备不同氧化程度的氧化石墨烯样品。用XPS、XRD、AFM、UV-Vis及四探针测试仪对样品官能团变化规律、结构、形貌特征以及电学性能进行表征分析。结果表明,氧化石墨烯在超声波的作用下水相条件下可达单层分散,单层氧化石墨烯厚度约为1.4 nm:成膜过程中,在氢键力的作用下氧化石墨烯片层沿c轴重叠形成层状凝聚体,结构有序度较好;随氧化剂(KMn O4)用量增加,碳层平面上含氧官能团含量持续增加,特别是羟基官能团(C-OH)含量的增加,使a-b轴方向最大底面间距(d100和d110)一直增大,直至KMn O4用量达4.0 g时,部分C-OH水解,导致d100与d110略有减小;碳层平面上含氧官能团尤其是环氧官能团(C-O-C)含量的增加,使样品带隙宽度逐渐增大,导电性能越来越差。     

还原石墨/氧化锌复合薄膜的制备及其光电转换性能

本工作研究不同过程还原的氧化石墨rGO/ZnO(reduced graphiteoxide/ZnO)复合膜的可见光激发光电转换性能。氧化石墨(GO)经KOH还原处理或NaBH4还原处理后,和氧化锌溶胶混合,通过旋涂法和热处理在F掺杂SnO2薄膜导电玻璃(FTO)衬底上形成复合薄膜。采用XRD、FTIR、FE-SEM、XPS、UV-Vis等方法对复合薄膜的晶相结构、微观形貌等进行表征,并测试了复合薄膜在可见光照射下的光电转换性能。GO的预处理过程对复合薄膜的结构影响显著,采用NaBH4对GO处理更有利于形成均匀薄膜。光电流测试结果表明不同复合薄膜均能实现可见光照射下产生光电流,其原理为rGO的光激发电子跃迁到ZnO,而空穴在rGO中迁移,在rGO与ZnO界面实现光生载流子分离。其中NaBH4处理后的rGO/ZnO复合薄膜光电流密度最大,达6×10-7A·cm-2。     

氧化环境和比例对改性Hummers法制备GO的影响

以鳞片石墨(GR)为原料,采用改性Hummers法液相氧化方法制备氧化石墨,通过超声剥离的方法剥离出片状的氧化石墨烯(GO),探讨了H₂SO₄环境与H₂SO₄+H₃PO₄混酸环境和KMnO₄与GR的比例对GO制备的影响。采用FTIR、UV、TG、XRD、SEM和XPS等分析手段对制备的GO进行分析。结果表明：GO外貌是呈褶皱片状,在片层上主要有C=O、C-OH、-COOH和C-O-C等官能团,以共价键形式存在石墨层间;通过TG与XPS数据分析表明在H₂SO₄ H₃PO₄混酸环境下制备的GO含氧官能团较多,并且(KMnO₄)与鳞片石墨的最佳比例是1:4。     

Hydrothermal synthesis and photocatalytic property of porous CuO hollow microspheres via PS latex as templates

Porous copper oxide (CuO) hollow microspheres have been fabricated through a simple hydrothermal method using PS latex as templates. The as-obtained samples were characterized by means of scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM), X-ray diffractometry (XRD) and Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR). The influences of the mole ratio of Ethylenediamine (C₂H₈N₂) and copper acetate (Cu(Ac)₂·H₂O), hydrothermal temperature and time on the size and morphologies of the final products have been investigated. The possible formation mechanism of porous CuO hollow microspheres has been proposed and the specific surface area of the hollow microspheres with 81.71 m²/g is measured by BET method. The band gap value calculated from a UV–vis absorption spectrum of porous CuO hollow microspheres is 2.71 eV. The as-synthesized product exhibits high photocatalytic activity during the photodegradation of an organic dyestuff, rhodamine B (RhB), under UV-light illumination.     

Synthesis and separation of mellitic acid and graphite oxide colloid through electrochemical oxidation of graphite in deionized water

Electrochemical oxidation of graphite anode in deionized water at galvanostatic mode is investigated. It is found that mellitic acid and graphite oxide colloid (>20 nm) are coexisted as main products, as identified by XRD and TEM, FTIR and XPS. They can be separated successfully through several procedures. A few amounts of graphene and graphene rolls are also appeared as co-products.     

Visible-light-enhanced interactions of hydrogen sulfide with composites of zinc (oxy)hydroxide with graphite oxide and graphene

Composites of zinc(oxy)hydroxide-graphite oxide and of zinc(oxy)hydroxide-graphene were used as adsorbents of hydrogen sulfide under ambient conditions. The initial and exhausted samples were characterized by XRD, FTIR, potentiometric titration, EDX, thermal analysis, and nitrogen adsorption. An increase in the amount of H(2)S adsorbed/oxidized on their surfaces in comparison with that of pure Zn(OH)(2) is linked to the structure of the composite, the relative number of terminal hydroxyls, and the kind of graphene-based phase used. Although terminal groups are activated by a photochemical process, the graphite oxide component owing to the chemical bonds with the zinc(oxy)hydroxide phase and conductive properties helps in electron transfer, leading to more efficient oxygen activation via the formation of superoxide ions. Elemental sulfur, zinc sulfide, sulfite, and sulfate are formed on the surface. The formation of sulfur compounds on the surface of zinc(oxy)hydroxide during the course of the breakthrough experiments and thus Zn(OH)(2)-ZnS heterojunctions can also contribute to the increased surface activity of our materials. The results show the superiority of graphite oxide in the formation of composites owing to its active surface chemistry and the possibility of interface bond formation, leading to an increase in the number of electron-transfer reactions.