石墨烯基复合材料应用于光电二氧化碳还原的基本原理，研究进展和发展前景

In response to aggravated fossil resources consuming and greenhouse effect, CO₂ reduction has become a globally important scientific issue because this method can be used to produce value-added feedstock for application in alternative energy supply. Photoelectrocatalysis, achieved by combining optical energy and external electrical bias, is a feasible and promising system for CO₂ reduction. In particular, applying graphene in tuning photoelectrochemical CO₂ reduction has aroused considerable attention because graphene is advantageous for enhancing CO₂ adsorption, facilitating electrons transfer, and thus optimizing the performance of graphene-based composite electrodes. In this review, we elaborate the fundamental principle, basic preparation methods, and recent progress in developing a variety of graphene-based composite electrodes for photoelectrochemical reduction of CO₂ into solar fuels and chemicals. We also present a perspective on the opportunities and challenges for future research in this booming area and highlight the potential evolution strategies for advancing the research on photoelectrochemical CO₂ reduction.     

径向偏振光激发氧化石墨烯/金纳米棒复合基底的表面增强拉曼散射性能

探究径向偏振矢量光与氧化石墨烯/金纳米棒复合结构的相互作用,以提高表面增强拉曼散射性能。基于FDTD Solutions软件,得到氧化石墨烯/单金纳米棒复合基底在径向偏振光激发下的表面增强拉曼散射增强因子达到10~8,比相同条件下线偏振光激发的大6个数量级。这种性能提高的物理机制源于径向偏振光激发金纳米棒的电磁增强与氧化石墨烯产生的本征化学增强。进一步详细讨论了径向偏振光激发下氧化石墨烯厚度、金纳米棒数量和排列方式对表面增强拉曼散射性能的影响。基于径向矢量光场激发多功能基底的表面增强拉曼散射性能调控在生物化学、食品安全与传感检测等领域具有巨大的应用潜力。     

高柔性PVA-co-PE纳米纤维基复合导电透明膜的制备及性能研究

将具有独特叠层结构的聚乙烯醇-聚乙烯共聚物纳米纤维膜材料与环氧树脂复合,并引入紫外光吸收剂2,4-二羟基二苯甲酮,利用多相之间的强界面相互作用,制备得到了具有高柔韧性、高透明度和高紫外光过滤效果的复合透明膜.在该柔性基底上,通过压力转移法相继复合银纳米线层和还原氧化石墨烯层,形成了相互渗透的导电网络.最终得到面电阻为147Ω/Sq、可见光透过率约80%、紫外吸收率达90%的透明导电复合膜.该导电复合膜显示出良好的拉伸和弯曲性能,并在循环弯曲变形测试下保持良好的电学稳定性.     

石墨烯/正十八烷微胶囊的制备与及其热性能研究

以石墨烯/正十八烷为芯材,三聚氰胺-尿素-甲醛树脂(MUF)为壁材,苯乙烯马来酸酐共聚物(SMA)为乳化剂,采用乳液聚合法制备相变微胶囊.系统研究了石墨烯对于正十八烷微胶囊性能的影响.采用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、傅里叶变换红外光谱分析仪(FTIR)、拉曼光谱仪、X射线衍射仪(XRD)、Hot Disk热常数分析仪、示差扫描量热仪(DSC)和热重分析仪(TGA)对相变微胶囊的外貌形态、晶型结构和热性能进行表征和分析.结果表明,微胶囊呈圆球形且光滑,粒径约为1~30μm.当石墨烯添加量为0.1 g时,微胶囊的形貌无明显变化.当加入过量石墨烯时,微胶囊出现了明显的团聚现象.XRD测试表明,包覆于微胶囊中的石墨烯没有使微胶囊的结晶峰位置发生明显的偏移,这对于微胶囊的实际应用是有利的.微胶囊的相变热焓和包覆率随着石墨烯的加入而不断减小,但芯材的过冷现象得到了明显的改善.石墨烯对于微胶囊传热性能的提升有着显著的效果.当石墨烯的添加量为0.2 g时,微胶囊的导热系数为0.092 W·m-1·K-1,与纯微胶囊相比提高了约51%,这说明石墨烯改善了传统相变微胶囊的传热性能,提升了相变微胶囊的应用性能.     

多孔活性自燃金属的光谱辐射特性研究

多孔活性金属材料因为内部存在大量的孔隙，大大地增加了与空气的接触面积，使得其在空气中的燃烧较为猛烈，燃烧温度迅速上升。其燃烧过程属于固体燃烧的范畴，较为复杂。以镁为例，通过建立燃烧模型，来研究多孔活性金属的光谱辐射特性。首先，建立氧气总消耗量与活性金属剩余质量的关系，研究氧气在活性金属孔隙内的扩散浓度关系，通过求解活性金属热平衡方程得到活性金属燃烧过程中温度与时间的关系式，进而得到活性金属的峰值光谱辐射强度表达式；然后，将模型计算的仿真结果与红外热像仪测得的实验结果对比，结果表明，模型的计算结果与实验结果相一致，误差在了10%以内；最后，通过建立的燃烧模型来研究活性金属燃烧规律以及其光谱辐射特性，解决了高空、高速下的活性金属光谱辐射强度难以实验获得的问题，大大减小了实验成本与时间。分别对比不同时间活性金属箔片在1～3，3～5以及8～12 μm波段下的辐射强度，得出活性金属燃烧时的辐射强度主要集中在3～5 μm波段的结论。研究结果表明：自燃金属最大燃烧温度随高度的增加逐渐下降，随气流速度的增加先增加后减小，在速度为30 m·s-1时，温度达到最大；自燃金属的光谱辐射强度在2～6 μm波段达到最大。该模型也可以用来研究其他活性金属的燃烧特性。     

基于氧化石墨烯的锁模激光实验

设计了低成本全固态锁模超快激光实验系统,使用透射式氧化石墨烯饱和吸收体作为被动锁模元件,直接插入到腔内,可依次观察到激光的不同运转状态.实验采用结构紧凑的谐振腔设计,获得了二极管端面泵浦Nd∶YVO4晶体的1 064nm连续波被动锁模激光输出,重复频率为81MHz,最大平均输出功率为1.23W,相应的锁模单脉冲能量为15.2nJ.     

磁流体饱和多孔弹性介质的瞬态响应特性

基于Biot流体饱和多孔介质理论及磁流体动力学理论,考虑了强导电性磁流体产生的磁压力对固体骨架的影响;将反映电磁力的Maxwell应力张量应用到Biot模型中,建立了磁流体饱和多孔介质的基本方程,并研究了内含圆柱形空腔的半无限磁流体饱和多孔介质处于均匀磁场中且其空腔表面受到均布瞬态荷载作用时的响应;利用积分变换,得到固体骨架应力场、位移场及磁流体压力场随时间变化的规律。数值计算结果表明:外加磁场分别为0、10A/m、100A/m时,各场变量随时间变化的规律和分布规律不变,但外加磁场的增大会使场变量的峰值及达到峰值的时间有所增加,且对其稳定值的影响甚微;在给定时刻,外加磁场强度越大,场变量沿径向达到恒定值的位置越靠近空腔表面;另外,磁压力对固体骨架的耦合作用效应较为显著。     

新型智能隐形眼镜

正采用石墨烯材料制成的新型隐形眼镜将使佩戴者具有夜视能力,可应用于士兵等特殊需求群体。据英国每日邮报报道,研究人员最新研制一种智能隐形眼镜,使佩戴者具有"红外夜视"能力。研究小组称,在镜片之间夹入石墨烯,能够建造一种具有捕捉可见光和红外线能力的传感器。现已建造一个比手指甲更     

碳纳米管制备蓝光石墨烯量子点及其在柔性有机存储器上的应用

通过化学裁剪法打开碳纳米管获得了粒径一致、性能稳定、具有蓝色荧光的石墨烯量子点。该方法属于化学溶液法，具有成本低廉、工艺简单、条件易控等优势。将该样品与半导体聚合物按一定比例混溶，通过旋涂技术形成基于石墨烯量子点掺杂的聚合物复合薄膜，进而制成柔性存储器。该柔性可弯曲存储器具有低驱动电压、接近10³的ON/OFF 比率、较好的循环次数，较好的重复性和稳定性。该研究结果为柔性有机存储器领域的研究展开了新的方向。