电化学法绿色快捷制备石墨烯及其复合材料

石墨烯及其复合材料具有优异的物理和化学性能,在电子、能源、催化、医药以及生物传感等领域应用潜能巨大,因此探究高质量、高产量和规模化的制备方法对石墨烯基复合材料未来的开发和应用至关重要.电化学法是一种有望实现绿色规模化制备石墨烯及其复合材料的方法,本文作者综述了国内外电化学制备石墨烯及其复合材料的主要方法:阳极氧化、阴极还原、电化学还原、离子液体功能化、电沉积、电聚合等,并对其反应原理和主要影响因素进行了详细的分析和介绍,最后对其应用前景进行了深度的展望.     

石墨烯非共价功能化及其应用

石墨烯的湿法化学修饰,主要包括共价及非共价两种,是目前广泛采用的宏量功能化策略,亦是有效避免其团聚而充分发挥其优异纳米性能的重要修饰方法。非共价功能化因可同时保持原有及引入物质的物化性质,并可充分发挥协同作用,近年来已受到比共价修饰更多的研究关注,并已在生物科学与技术、可持续能源储存及转化、医疗和复合材料等诸多领域得到了广泛应用。本文综述了以应用为导向的石墨烯非共价功能化的构建策略,期望文中涉及的湿法组装策略能为进一步构建性能提升的新材料提供参考。     

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。     

含有2,4-二卤代联苯基的新型唑类衍生物的合成及其抗真菌活性

以2,4-二卤代联苯为原料,经傅-克酰基化、还原、取代等反应步骤,合成了含有2,4-二卤代联苯基的新型唑类目标化合物3a~3k,其结构用红外光谱(IR)、高分辨质谱(HMRS)、核磁共振氢谱(¹H NMR)、核磁共振碳谱(¹³C NMR)等技术手段进行了表征。 测试了目标化合物的体外抗真菌活性,结果表明,所有目标化合物对所测试的致病真菌均有一定程度的抗真菌活性。 其中化合物3a~3k对红色发癣菌和石膏样毛癣菌的抗真菌活性和两性霉素B相当,化合物3b、3c、3e、3f、3h、3i、3k对白色念珠菌的抗真菌活性优于或等于酮康唑。     

氧化石墨烯增容尼龙6/聚苯乙烯共混体系的研究

氧化石墨烯(GO)亲水性的边缘和疏水性的中间片层使其具有两亲特性.利用GO的这种特性,将其加入尼龙6(PA6)/聚苯乙烯(PS)的共混体系,以提高PA6和PS的相容性.通过两步法制备了PA6/PS/GO共混物,研究了GO对PA6/PS共混材料结构形态与力学性能的影响,并对其增容机理进行了探讨.扫描电镜(SEM)结果表明,添加GO后,共混材料的分散相尺寸明显变小,分散更为均匀,少量的GO即可达到良好的增容效果.动态力学性能(DMA)测试进一步证明了GO对PA6/PS共混物具有一定的增容性.理论计算也表明PS/GO共混物和PA6具有更接近的表面自由能和较低的界面自由能.添加GO后共混物材料的拉伸性能和韧性明显提高.GO添加量为0.1 wt％时,共混材料的断裂伸长率较未添加GO的共混材料提高了170％,断裂能也提高了近240％.     

钴镁铝类水滑石液相选择性催化苯甲醇氧化合成苯甲醛

采用共沉淀法制备了不同Co₂AlMg_x(x=0.5、1、1.5和2)原子比的类水滑石,用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、表面孔吸附(BET)及电感耦合等离子光谱(ICP)等技术手段表征了催化剂的结构、组成和比表面积,并考察了其催化苯甲醇选择氧化制苯甲醛的性能。 结果表明,随着Mg含量的增加,催化剂的碱性增强,苯甲醛的选择性提高。 在优化条件:苯甲醇0.02 mol,催化剂Co₂AlMg₁类水滑石100 mg,过氧化氢叔丁醇0.04 mol,溶剂乙腈8 mL,反应温度60 ℃,反应时间9 h下,苯甲醇的转化率为39.5%,苯甲醛的选择性达到89.2%。 催化剂重复使用5次后其活性与选择性未见明显降低,表明催化剂具有较好的稳定性。     

聚苯胺共价修饰的氧化石墨烯的合成及其光限幅性能

利用酰胺化反应将聚苯胺(PANI)共价接枝到氧化石墨烯(GO)的表面,得到的杂化材料GO-PANI能很好地分散在常见的有机溶剂中。样品的XPS谱和红外光谱数据证实了在GO和PANI之间存在酰胺键。在316nm激光激发下,PANI和GO-PANI分别在420nm和416nm处显示出很强的荧光峰。GO-PANI的最大发射峰相对于PANI的发射峰蓝移了4nm,且荧光强度增强。开孔Z-扫描实验结果表明:与PANI相比,GO和PANI的共价键合使材料在532nm激光辐照下表现出更大的非线性消光系数和三阶非线性极化率虚部值,光限幅性能明显增强。     

基于石墨烯的毒死蜱分子印迹电化学传感器的制备及对毒死蜱的测定

利用分子印迹技术,以马来松香丙烯酸乙二醇酯为交联剂,使用自由基热聚合法在石墨烯修饰的玻碳电极表面合成毒死蜱( CPF)分子印迹聚合膜,制得了CPF分子印迹电化学传感器。采用循环伏安法、线性扫描伏安法和电化学交流阻抗法等,考察了此CPF分子印迹膜的电化学性能。在最佳检测条件下,传感器的峰电流与CPF浓度在2.0×10-7~1.0×10-5mol/L范围内呈线性关系,线性方程为Ip(μA)=-7.1834-0.2424C (μmol/L),相关系数r2=0.9959,检出限为6.7×10-8 mol/L(S/N=3)。构建了CPF分子印迹电化学传感器的动力学吸附模型,测得印迹传感器的印迹因子β=2.59,结合速率常数k=12.2324 s。传感器表现出良好的重现性和稳定性,并成功用于实际水样和蔬菜样品中CPF的测定,加标回收率为94.1%~101.4%。     

g-C3N4/rGO杂化催化剂的简易合成及其对罗丹明B的光催化降解作用

在空气中直接加热三聚氰胺和氧化石墨烯(GO)的混合物制备了g-C3N4/rGO杂化催化剂.实验结果表明,混合物中的g-C3N4保留了石墨型氮化碳原始的特征结构, g-C3N4和还原的氧化石墨烯(rGO)之间的异质结主要通过π-π作用构筑.当原料中三聚氰胺/GO的质量比是800/1时,所得催化剂对罗丹明B的催化作用最强,其一阶动力学常数是纯g-C3N4的2.6倍.这种强化作用主要是由于rGO促进了光生电子-空穴对的分离.此外, g-C3N4/rGO还表现出显著的pH值敏感特性,催化降解速率随pH的降低而增加.当pH =1.98时,其一阶动力学常数是纯g-C3N4的8.6倍.这是由于酸性条件下质子(H+)消耗掉光生电子,促进了空穴对罗丹明B的氧化作用,其中rGO充当了一个快速的光生电子转移平台.     

石墨烯衍生物负载的纳米催化剂用于氧还原反应

综述了用于燃料电池中氧还原反应(ORR)的石墨烯衍生物负载的各种纳米催化剂的最新进展。介绍了用于表征石墨烯基电催化剂的常规电化学技术以及石墨烯基电催化剂最新的研究进展。负载于还原氧化石墨烯(RGO)上的Pt催化剂的电化学活性和稳定性均得到显著提高。其它贵金属催化剂,如Pd, Au和Ag也表现出较高的催化活性。当以RGO或少层石墨烯为载体时, Pd催化剂的稳定性提高。讨论了氧化石墨烯负载Au或Ag催化剂的合成方法。另外,以N4螯合络合物形式存在的非贵过渡金属可降低氧的电化学性能。 Fe和Co是可替代的廉价ORR催化剂。在大多数情况下,这些催化剂稳定性和耐受性的问题均可得到解决,但其整体性能还很难超越Pt/C催化剂。