参杂缺陷石墨烯的高分子复合材料导热特性分子动力学模拟（英文）

传统高分子材料由于内部分子链无规则缠绕的特点,导致其热导率较小。近年来,拥有高导热特性的新型高分子材料在众多领域都显示出了极大的发展潜力。随着研究的不断深入,具有优秀导热能力的石墨烯等低维碳材料引起越来越多人的关注。引入石墨烯制作的高分子复合材料具有较高的导热性能,在热管理方面具有很大的应用前景。本文使用非平衡态分子动力学方法计算了石墨烯点缺陷对石墨烯-高分子复合材料界面热导和整体热导率的影响。石墨烯层的界面热导受点缺陷密度的影响较大。当石墨烯缺陷密度由0%增大到20%时,其界面热导由75.6 MW·m~(-2)·K~(-1)增加为85.9 MW·m~(-2)·K~(-1)。石墨烯点缺陷造成sp~2共价键断裂、结构刚性下降,导致其振动态密度的低频分量增加,增强了与高分子基质间的低频能量耦合,进而提高了界面热导。而点缺陷密度的增大对复合材料整体热导率也具有相似的提升效果(从40.8 MW·m~(-2)·K~(-1)增加为45.6 MW·m~(-2)·K~(-1))。此外,高分子基体在石墨烯界面处会造成局部密度提高,但石墨烯点缺陷对高分子材料局部密度提升并无显著影响。这些计算结果加深了对石墨烯与高分子基体间导热机理的理解,并有助于开发和设计具有优异热学性能的高分子复合材料。     

聚丙烯/阻燃剂填充聚丙烯交替层状复合材料的阻燃及力学性能研究

利用微层共挤出技术制备得到不同层数(2、4、16和64层)的聚丙烯(PP)/阻燃剂(IFR)填充PP(PPFR)交替层状复合材料,研究了层数改变对复合材料阻燃和力学性能的影响.偏光显微镜观察发现,PP层与PPFR层沿层状样品的厚度方向交替排布,层界面则随着层数的增加而增多.非等温结晶测试结果显示,界面的增多使更多的IFR可以分布在层界面附近,使整个层状复合体系表现出越来越接近传统IFR填充体系的异相成核结晶行为,表明IFR的分布可以通过层数的调节进行调控.垂直燃烧、极限氧指数(LOI)以及微型量热测试结果表明,层数提高可以有效提高复合体系自熄能力,显著降低热释放速率.与2层试样相比,64层试样的LOI从19.5提高到了25.而拉伸性能测试结果显示,随着层数增加,复合材料的拉伸强度变化较小,但断裂伸长率显著提高.     

磺化石墨烯/天然橡胶复合材料的性能研究

以磺化石墨烯为填料,将其填充到天然胶乳中,混合均匀后共沉淀,采用传统橡胶加工方法制备了天然橡胶复合材料。对磺化石墨烯的结构和形貌进行了表征,测定了硫化胶的力学性能、耐磨性能、透气性能和导热性能。研究结果表明:磺化石墨烯表面含有丰富的活性官能团,为少层片状结构,硫化胶的力学性能、耐磨性得到了提高,而透气性和导热性有所下降。当石墨烯添加量为2.0%(wt)时,复合材料的拉伸强度最大为27.06MPa;磨耗体积仅为0.08cm~3;导热系数最小为0.42W/(m·K);透气量最低,为1.98×10~(-4)cm~3/(m~2·d·Pa)。     

石墨烯的纳米摩擦与磨损性质

采用乙醇溶剂剥离的方法制备石墨烯. 通过对溶剂温度、超声时间、超声功率和溶剂离心速度及时间的控制, 从高定向热解石墨(HOPG)制备得到少层石墨烯. 用原子力显微镜(AFM)研究了云母基底上不同层数石墨烯在真空中的纳米摩擦过程, 发现从约4 个原子单层(4 ML)起, 摩擦系数基本不再变化, 但摩擦力仍随着厚度的增加而显著减小, 7 ML之后, 其摩擦系数基本接近于零. 在磨损实验中, 少层石墨烯表面存在刮坏的现象,且不同厚度的石墨烯的磨损现象明显不同, 其中2 ML石墨烯相比4 ML石墨烯表现出较好的耐磨损性能, 且不具有摩擦方向依赖性. 测试了真空下少层石墨烯和云母表面的粘附力, 发现不同层厚的石墨烯相差不大, 因此认为基底效应并不是磨损性质差异的主要原因. 相对于单层石墨烯, 少层石墨烯在抗磨损涂层等领域有着很大的潜在应用价值.     

TiO2/石墨烯复合材料的光生电荷分离调控与光催化产氢性能研究

半导体光生电荷分离是光催化过程中的关键步骤之一,其效率极大地影响了最终光催化性能.将TiO₂纳米片与石墨烯复合,能够促进TiO₂中光生电子和空穴的分离,从而提高其光催化活性.为了研究光生电荷的分离对TiO₂/石墨烯复合材料光催化性能的影响,通过调控TiO₂纳米片的尺寸来调节TiO₂/石墨烯复合材料中光生电荷分离的能力,然后研究其对TiO₂/石墨烯复合材料光催化性能的影响.合成了一系列不同厚度的TiO₂纳米片,将其与石墨烯复合,并通过光沉积负载Pt纳米颗粒作为助催化剂,用于光催化产氢.实验结果显示,随着TiO₂纳米片厚度减小,其与石墨烯形成的复合结构的光催化性能显著提高.这主要是由于TiO₂纳米片厚度减小时,光生电子沿厚度方向穿过TiO₂纳米片迁移到石墨烯的距离缩短,从而减少了光生电子在迁移过程中与空穴的复合;同时TiO₂纳米片厚度减小使其比表面积增大,使得TiO₂/石墨烯界面面积增大,从而使石墨烯更好地分离出TiO₂中的光生电子,有更多的光生电子到达石墨烯参与催化反应,提高TiO₂/石墨烯复合材料的光催化性能.此研究表明通过控制TiO₂纳米片的尺寸来调控TiO₂/石墨烯复合材料中光生电子和空穴的分离,是显著提高其光催化性能的有效途径.     

影响Langmuir-Blodgett膜中缺陷畴区的因素

采用扫描电子显微镜(SEM)和荧光显微镜研究了基片种类、温度、制膜参数(如Langmuir-Blodgett膜沉积压、压膜速度、提膜速度等)和LB膜层数对LB膜中缺陷畴区的影响及其对尿石矿物——水草酸钙(COM)晶体生长的指导作用. LB膜中的缺陷畴区可以诱导圆形COM沉积图形形成, 但在石英基片上的图形数量只有云母基片上的5%左右. 制膜温度由25 ℃降低至18 ℃时, 出现非圆形COM沉积图形, 尺寸亦有增大的趋势. 随着沉积压从2 mN/m增大到10 mN/m, 云母基片上圆形COM晶体沉积图形数量减少, 沉积图形尺寸趋于均一, 非圆形图形数量增加. 随着压膜速度增加, 膜中缺陷增加. 当LB膜的层数由1层增加到2, 3, 5层后, 其诱导的COM图形数量逐渐减少, 尺寸也相应减小, 即单层LB膜的缺陷比多层膜的多, 且更容易受到基片的影响.     

WO3/钛铝胶体系的表面结构

WO_3/钛铝胶系列样品通过浸渍法制备. XRD 和XPS 测定结果表明WO_3单层分散在钛铝胶表面, 分散阈值为0.22 g WO_3/(100 m~2). 假定WO_3在钛铝胶表面按照密置单层模型分散, 其计算值为0.198 g WO_3/(100 m~2). 表明测定值与理论模型的计算值相接近. LRS测定表明: 当WO_3的载量低于0.082 g WO_3/(100 m~2钛铝胶)时, 只有四而体配位的钨存在; 当WO_3的载量超过0.082 g WO_3/(100 m~2钛铝胶)时, 钨主要以八面体配位存在. 同时, LRS的实验结果也表明, 550 ℃焙烧的WO_3/钛铝胶样品没有Al_2(WO_4)_3生成. 对高温焙烧条件下, Al_2(WO_4)_3的生成也进行了研究.     

壳聚糖季铵盐改性石墨烯的制备及电化学性能研究

采用2-羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖(HACC)通过非共价作用修饰氧化石墨烯,然后通过水合肼还原得到HACC改性的石墨烯(HACC-RGO).采用红外光谱、X射线衍射和场发射扫描电子显微镜对改性石墨烯进行结构和形貌的表征.通过热重测试分析HACC在改性石墨烯中的实际含量.分析对比不同改性石墨烯的zeta电位值,并通过动态光散射粒径仪研究HACC-RGO在不同p H值溶剂中的分散性及粒径大小.结果表明,HACC成功结合到石墨烯表面上并插入石墨烯片层间,得到的HACC-RGO在p H为2~9的水溶液中均能稳定分散,在水溶液p H值为7时分散粒径最小.随着HACC用量的增大,HACC在HACC-RGO中的含量增加,HACC-RGO在水中的zeta电位值也相应增加,而HACC-RGO的平均粒径却减小.通过循环伏安法研究HACCRGO的电化学性能,结果表明HACC-RGO具有较好的导电性,铁氰化钾在HACC-RGO/GCE上的还原峰电流随着HACC用量的增加而增大,氧化还原峰电流随着还原剂水合肼用量的减少而降低.     

金属纳米颗粒-聚电解质多层膜的X射线反射率研究

用静电自组装技术制备了不同层数的Au纳米颗粒-聚电解质多层膜,用X射线反射及原子力显微镜对膜的微结构进行了表征.研究发现,当Au纳米颗粒下面的聚电解质层较薄时,膜中无清晰的界面结构;随着Au纳米颗粒下面的聚电解质层的增厚,金属-聚电解质多层膜的界面变得越来越清晰.     

拉曼光谱在石墨烯结构表征中的应用

石墨烯是sp2碳原子紧密堆积形成的二维原子晶体结构,因其独特的结构与性质引起了科学家们的广泛关注.拉曼光谱是一种快速而又简洁的表征物质结构的方法.主要综述了拉曼光谱技术在石墨烯结构表征中应用的一些最新进展.首先,在系统分析石墨烯声子色散曲线的基础上介绍了石墨烯的典型拉曼特征(G'峰、G峰和D峰),讨论了G'峰、G峰和D峰在石墨烯层数的指认和石墨烯边缘与缺陷态分析中的应用;然后,通过对石墨烯拉曼G峰和G'峰的峰位、峰型以及强度的分析,讨论了石墨烯的层间堆垛方式、掺杂、基底、温度和应力等对石墨烯的电子能带结构的影响;最后,介绍了石墨烯中的二阶和频与倍频拉曼特征以及石墨烯的低频拉曼特征(剪切和层间呼吸振动模),并讨论了其对石墨烯结构的依赖性.     

α-Amino acid derived enaminones and their application in the synthesis of N-protected methyl 5-substituted-4-hydroxypyrrole-3-carboxylates and other heterocycles

A new and simple synthesis of novel N-protected methyl 5-substituted-4-hydroxypyrrole-3-carboxylates, which exist in equilibrium with their 4-oxo tautomers, has been developed in two steps starting from N-protected α-amino acids. The key intermediates are enaminones, which can also be isolated, characterized, and used for the construction of other functionalized heterocycles, before they spontaneously decompose to pyrrole products. 4-Hydroxypyrroles are prone to partial aerial oxidation but can be efficiently alkylated or reduced to stable polysubstituted pyrrolidine derivatives.     

Specific intramolecular aromatic CH insertion of diazosulfonamides

The chemoselectivity in the intramolecular CH insertion of various diazosulfonamides has been experimentally studied. The results reveal that the aliphatic 1,4-, 1,5-, or 1,6-C(sp³)?H insertions of diazosulfonamides are not accessible, while the aromatic 1,5-C(sp²)?H insertion can be realized specifically by adjusting the diazo-adjacent group. In addition, the general chemoselectivities in the intramolecular CH insertions of diazosulfonyl compounds are summarized. Generally, diazosulfones undergo both aromatic 1,5-C(sp²)?H and aliphatic 1,5- and 1,6-C(sp³)?H insertions, while diazosulfonates undergo aliphatic 1,5- and 1,6-C(sp³)?H insertions. However, diazosulfonamides only undergo aromatic 1,5-C(sp²)?H insertion.     

N-Heterocyclic carbene-palladacyclic complexes: synthesis,characterization and their applications in the C-N coupling and α-arylation of ketones using aryl chlorides

N-Heterocyclic carbene-palladacyclic complexes 3 were successfully achieved in a one-pot procedure under mild conditions. The structure of 3a was unambiguously confirmed by X-ray single crystal diffraction and it was an active catalyst in the Buchwald-Hartwig amination and α-arylation of ketones even at very low catalyst loadings (0.01?mol%).     

Iodine-mediated oxidative Pictet-Spengler reaction using terminal alkyne as the 2-oxoaldehyde surrogate for the synthesis of 1-aroyl-β-carbolines and fused-nitrogen heterocycles

An efficient iodine-mediated oxidative Pictet-Spengler reaction in dimethyl sulphoxide (DMSO) using terminal alkynes as the 2-oxoaldehyde surrogate for the synthesis of aryl (9H-pyrido[3,4-b]indol-1-yl)methanones is described. The scope of the protocol includes the total synthesis of Fascaplysin, Eudistomins Y₁ and Y₂. The methodology is extended for preparing pyrrolo[1,2-a]-quinoxaline and indolo[1,5-a]quinoxaline derivatives. The utility of 1-aroyl-β-carbolines was demonstrated by performing palladium-catalyzed β-carboline directed ortho-C(sp2)-H functionalization of the phenyl ring with thiomethyl (SMe) group using DMSO as source and for accessing 4-aryl-canthin-6-ones.     

Facile synthesis of bicyclic 1-arylpyrazol-5-ones

In this Letter, we described a facile method for constructing fused bicyclic 1-arylpyrazol-5-one ring system. We employed various methylene-containing carboxylic acids as the substrates and proved that the pyrazolone ring closure requires activated methylene group in intermediate II. Accordingly, a series of structurally diversified, fused bicyclic 1-arylpyrazol-5-ones was prepared in moderate to high yields using the requisite substrates.     

Synthesis of pyrrolo[1,2-a]pyrazines and pyrazino[1,2-a]indoles by Curtius reaction in Morita-Baylis-Hillman derivatives

Synthesis of substituted pyrrolo[1,2-a]pyrazines and pyrazino[1,2-a]indoles from the Morita-Baylis-Hillman derivatives of acrylates via saponification followed by Curtius reaction is described.     

正丁胺对激光染料荧光谱影响的研究

用正丁胺作为碳源,采用射频辉光放电制备碳膜,选用激光染料R6G和聚乙二醇混合液作为蒸气源,采用单源热蒸发,在蒸发室与染料同时沉积得到混合膜,用拉曼光谱和红外光谱分析了碳膜的结构和键合方式,分析表明:碳膜中存在胺基团和氢原子.混合膜的荧光谱测量结果表明,认为正丁胺对染料荧光谱的影响是因为胺基和氢原子的存在.     

Cu0-catalysed 1,3-dipolar cycloadditions of α-amino acid derived N,N-cyclic azomethine imines to ynones

A series of 20 CuAIAC reactions between eight 4-acylamino substituted pyrazolidine-3-one-1-azomethine imines and four terminal ynones were performed using Cu⁰ as catalyst. The corresponding fluorescent cycloadducts were obtained in very high yields upon simple workup. Thus, Cu-metal turned out to be a better catalyst than Cu^I in terms of yield and ease of isolation. Availability of azomethine imines, mild reaction conditions, and simple workup enable a “click” access to libraries of densely substituted 2,3-dihydro-1H,5H-pyrazolo[1,2-a]pyrazol-1-ones. Reactivity of differently substituted dipoles was evaluated experimentally and by quantum chemical methods (DFT).     

Synthesis and antioxidative/anti-inflammatory activity of novel fullerene–polyamine conjugates

(E)-4-(Fullerenopyrrolidin-1-yl)-3-methylbut-2-enoic acid and its corresponding succinimidyl ester, readily obtained through Prato-type modification of C₆₀, were used for the selective N-acylation of polyamines. The thus obtained conjugates were evaluated for their antioxidative and anti-inflammatory activity and their cytotoxicity was determined. Members of this family of compounds showed interesting anti-lipid peroxidation, anti-lipoxygenase and anti-inflammatory activity and comparable cytocompatibility to spermidine.