石墨烯/橡胶纳米复合材料

石墨烯具有极高的力学性质和导电/导热性质,在橡胶复合材料中具有广阔的应用前景.本文首先简要综述了石墨烯的制备和功能化,而后重点介绍了石墨烯/橡胶复合材料的制备方法、性能及相关的结构-性能关系研究的现状,并对石墨烯/橡胶复合材料研究的挑战和机遇进行了展望.     

高介电性能石墨烯/聚合物纳米复合材料研究进展

石墨烯作为一种新型二维平面纳米材料,表现出许多优异的物理性质.将石墨烯与聚合物复合,利用其独特的结构及物理性质,有望开发一类具有卓越介电性能的纳米复合电介质材料.本文总结了高介电石墨烯/聚合物纳米复合材料这一研究方向的最新进展,重点介绍了石墨烯提高聚合物基体介电性能的基本理论、石墨烯/聚合物界面对复合电介质性能的影响等,并简要展望了这类材料的发展前景.     

石墨烯及其聚合物纳米复合材料

石墨烯是一种新型的二维纳米碳材料,具有优异的机械性能、电性能和热性能等,是聚合物纳米复合材料的理想填料。近年来,石墨烯/聚合物纳米复合材料成为聚合物基纳米复合材料的研究热点。本文对石墨烯及其聚合物纳米复合材料的研究进展进行了综述。首先概述了石墨烯的不同制备方法及石墨烯的共价与非共价改性途径。然后重点总结了石墨烯/聚合物纳米复合材料的常用制备方法及其机械性能、导电性、导热性、耐热性及阻隔性能。最后,对该领域所存在的问题进行了总结,并展望了其发展趋势。     

壳聚糖/氧化石墨烯纳米复合材料的形态和力学性能研究

通过溶液共混法成功制备了氧化石墨烯/壳聚糖纳米复合材料. 透射电镜(TEM)结果表明, 氧化石墨烯纳米粒子在壳聚糖基体中分散良好. 拉伸实验结果表明, 随氧化石墨烯含量的增加, 氧化石墨烯/壳聚糖纳米复合材料的杨氏模量和拉伸强度均显著改善, 加入4 wt%的氧化石墨烯能够使纳米复合材料的杨氏模量和拉伸强度分别提高123%和117%|但另一方面, 却也在一定程度上使复合材料的断裂伸长率或韧性下降.     

基于石墨烯/金纳米复合材料的无酶葡萄糖传感器

以抗坏血酸(AA)为还原剂,通过一步还原法将氧化石墨烯和氯金酸同时还原,合成石墨烯/金纳米复合材料,并直接滴涂于玻碳电极表面,构建基于石墨烯/金纳米复合材料的无酶葡萄糖传感器。采用循环伏安法和线性扫描伏安法对传感器的性质进行了研究。结果表明,该传感器能催化葡萄糖的氧化,且其氧化峰电流随葡萄糖浓度的增大而增大。测定葡萄糖的线性范围为0.01~2.5mmol/L(R=0.9964),检出限(S/N=3)为3μmol/L。对同一浓度的葡萄糖溶液平行测定8次,其电流强度的相对标准偏差(RSD)为2.6%。该传感器制作简单、稳定性好,将其用于葡萄糖注射液的检测,方法灵敏,其加标回收率为92.9%。     

高性能石墨烯/聚合物纳米复合材料的研究进展——界面作用力的设计及其影响

石墨烯是一种二维材料,具有极其优异的电学、力学、热学等性能,制备方法简单且价格低廉,可以在高性能聚合物基复合材料中展现无穷魅力.石墨烯在聚合物中的分散状态,以及与基体间的界面作用是构筑高性能石墨烯/聚合物纳米复合材料的关键因素.本文综述了石墨烯/聚合物纳米复合材料的界面作用力,包括氢键、π-π堆栈、共价、配位作用和成核—结晶作用,并总结和评述了这些界面作用力的优缺点和适用范围.最后展望了多种协同作用在构筑强界面作用力的石墨烯/聚合物基纳米复合材料中的应用前景.     

石墨烯基无机纳米复合材料*

石墨烯(graphene)是近年被发现和合成的一种新型二维平面纳米碳质材料。由于其新奇的物理和化学性质,石墨烯已经成为了备受瞩目的科学新星,是纳米材料领域的一大研究热点。在石墨烯的研究中,基于石墨烯的无机纳米复合材料是石墨烯迈向实际应用的一个重要方向。本文在简要介绍石墨烯的结构、性质和制备方法的基础上,重点就近年来以石墨烯为基体的无机物（主要包括金属和半导体）纳米复合材料的合成和应用作一述评,并对石墨烯基无机纳米复合材料的研究和发展方向作了展望。     

金纳米粒子/壳聚糖/石墨烯纳米复合材料的制备及其生物相溶性

利用壳聚糖(CTS)的氨基对石墨烯(GNS)进行表面改性制得石墨烯基纳米复合材料(E).利用E中CTS对金纳米粒子(Au)良好的保护作用,在E的表面固载Au制备了Au/CTS/GNS纳米复合材料(F),其结构经UV-Vis和FT-IR表征.并用Zeta电位,XRD和TEM对F的性质进行了研究.结果表明,F不仅具有良好的生物相溶性,而且具有较好的导电性能.     

三氧化钼纳米带/石墨烯纳米复合材料的简单制备及其在超级电容器中的应用

采用简单的超声自组装法制备了石墨烯/三氧化钼纳米带复合材料。最终产物的组成和结构采用多种不同的手段进行了表征,包括扫描电镜、透射电镜、X射线衍射、拉曼光谱以及热分析等。该复合材料可以用作超级电容器电极材料。电化学实验结果表明石墨烯/三氧化钼纳米带复合材料比电容可达到285.5 F·g^-1,且在电流密度为1 A·g^-1时经过1 000次循环后其电容值能保持初始值的99.5%.     

三氧化钼纳米带/石墨烯纳米复合材料的简单制备及其在超级电容器中的应用

采用简单的超声自组装法制备了石墨烯/三氧化钼纳米带复合材料。最终产物的组成和结构采用多种不同的手段进行了表征,包括扫描电镜、透射电镜、X射线衍射、拉曼光谱以及热分析等。该复合材料可以用作超级电容器电极材料。电化学实验结果表明石墨烯/三氧化钼纳米带复合材料比电容可达到285.5 F·g^-1,且在电流密度为1 A·g^-1时经过1 000次循环后其电容值能保持初始值的99.5%.     

石墨烯/聚合物纳米复合电流变材料

电流变智能流体在外电场刺激下能快速可逆地改变自身流变性能,具有重要技术应用价值.传统的基于微米颗粒的电流变流体易于沉降并且电致屈服强度不高限制了技术应用,最近基于纳米颗粒的非传统电流变材料研究受到重视,特别是具有各向异性形貌的纳米颗粒悬浮液被发现具有明显增强的电/磁流变效应.本文介绍了最近基于石墨烯的二维纳米复合电流变材料的研究进展,主要包括石墨烯/半导聚合物、石墨烯/极性聚合物、石墨烯/碳等几种典型的电流变材料的制备、结构和电流变行为.研究表明利用石墨烯独特的二维纳米结构、优异的电学和热学性质可能为制备新颖的高性能纳米电流变材料提供途径。     

橡胶纳米复合材料的一些新进展

近十年来出现了许多新型的橡胶纳米复合材料体系,这些体系展现出比传统体系更强的可设计性、更丰富的性能表现或者呈现功能性质。本文主要综述了橡胶基纳米复合材料的新体系设计和制备方法。基于目前研究现状,作者展望了橡胶纳米复合材料研究若干个值得关注的方向。     

CdS/石墨烯纳米复合材料的超声化学法制备及光催化性能

采用超声化学法制备了CdS/石墨烯纳米复合材料,通过TEM、FE-SEM、XRD、UV-Vis等对该复合材料的结构、形貌及其光学和可见光光催化性能进行了表征。结果表明,超声化学法不仅合成过程简单,而且石墨烯表面所负载的CdS纳米粒子尺寸小、分散性好,与石墨烯的结合牢固。由于石墨烯优异的吸附性能和对载流子的高迁移率,CdS/石墨烯纳米复合材料显示出较高的可见光光催化性和光稳定性,30 min内甲基橙的降解率即可达到90%以上,且3次重复实验过程中光催化效果接近。     

一步微波法制备石墨烯-硫化镉纳米复合材料

石墨烯-硫化镉量子点纳米复合材料在光电领域具有广阔的应用前景,而其性能依赖于良好的硫化镉纳米颗粒均匀地分布在单片石墨烯片上。为此,我们发展了一种简便的一步制备高质量石墨烯-硫化镉纳米复合材料的方法。该方法以氧化石墨烯为原料,二水乙酸镉作为镉源,硫代乙酰胺作为硫源,通过微波加热处理数分钟直接制得石墨烯-硫化镉纳米复合材料。电镜照片显示获得的石墨烯-硫化镉纳米复合材料中硫化镉纳米粒子均匀生长在石墨烯表面,无明显聚集产生。以氧化石墨烯为起始原料一步合成保证了最终纳米复合材料中石墨烯主要以单片形式存在,而在微波加热合成过程中,氧化石墨烯也同时还原成石墨烯。     

一步微波法制备石墨烯-硫化镉纳米复合材料

石墨烯-硫化镉量子点纳米复合材料在光电领域具有广阔的应用前景, 而其性能依赖于良好的硫化镉纳米颗粒均匀地分布在单片石墨烯片上。为此, 我们发展了一种简便的一步制备高质量石墨烯-硫化镉纳米复合材料的方法。该方法以氧化石墨烯为原料, 二水乙酸镉作为镉源, 硫代乙酰胺作为硫源, 通过微波加热处理数分钟直接制得石墨烯-硫化镉纳米复合材料。电镜照片显示获得的石墨烯-硫化镉纳米复合材料中硫化镉纳米粒子均匀生长在石墨烯表面, 无明显聚集产生。以氧化石墨烯为起始原料一步合成保证了最终纳米复合材料中石墨烯主要以单片形式存在, 而在微波加热合成过程中, 氧化石墨烯也同时还原成石墨烯。     

基于纳米Nb_2O_5/石墨烯复合材料的增强效应电化学测定绿原酸

制备了Nb_2O_5/石墨烯修饰玻碳电极(Nb_2O_5/RGO/GCE),建立了一种简便、灵敏检测绿原酸的电化学方法。用氧化石墨烯(GO)和五氯化铌(Nb Cl5)一步溶剂热法制备Nb_2O_5/RGO复合材料,并用扫描电子显微镜(SEM)对其进行形貌表征。采用循环伏安法(CV)和方波伏安法(SWV)研究了绿原酸在Nb_2O_5/RGO/GCE上的电化学行为。结果发现,Nb_2O_5/RGO复合材料能显著增强绿原酸的电化学活性。对实验条件(如pH值、扫描速率与富集时间等)进行了优化。在最佳条件下,绿原酸的氧化峰电流与浓度在5.0×10~(-7)~1.2×10~(-5)mol/L范围内呈良好的线性关系,检出限为2.0×10~(-7)mol/L。采用修饰电极测定各种药物中绿原酸的含量,得到加标回收率为96.6%~101.5%。该方法具有良好的灵敏度和稳定性,已成功应用于药物中绿原酸含量的测定。     

湿法改性石墨烯在制备橡胶复合材料中的应用

橡胶由于其高弹性、良好的生物相容性、耐化学腐蚀及长期使用的稳定性等优点,在众多领域已有一百多年的应用历史。一般来说,在生胶硫化之前需要加入增强填料、润滑剂、偶联剂和促进剂等各类添加剂,以达到使用要求的性能。其中增强填料起到提高橡胶强度、提高橡胶耐磨耐热性、延长橡胶使用寿命的作用。相比于炭黑或者二氧化硅这些传统增强填料,新兴纳米材料石墨烯由于其优异的性能,只需极少量便可使橡胶的性能显著增强。然而,石墨烯片层之间的范德华力严重的阻碍了其在高分子机体内的分散,其在橡胶基体的分散性直接决定了石墨烯对于橡胶材料的增强效果。近年来,越来越多的研究开始关注通过在溶液中的湿法改性,包括物理或化学的方法来改性石墨烯,促进它与橡胶二者界面的相互作用,提高石墨烯在橡胶基体中的分散效果。本文总结了近几年湿法改性石墨烯在制备石墨烯/橡胶复合材料方面的研究进展。     

WO_3纳米棒/石墨烯复合材料的制备及电化学储锂性能

以氯化钨和氧化石墨烯(GO)为原料,乙醇为溶剂,一步合成了WO3纳米棒/石墨烯纳米复合材料(WO3/RGO).将WO3/RGO纳米复合材料用于锂离子电池负极,并通过充放电测试、循环伏安(CV)和电化学阻抗谱(EIS)技术综合考察了该材料的储锂性能.结果显示,在0.1C(1C=638 mA?g-1)倍率下,复合物的首次放电比容量达到761.4 mAh?g-1,100次循环后可逆容量仍保持在635 mAh?g-1,保持率为83.4%.即使在5C倍率下容量仍高达460 mAh?g-1.由此说明,WO3/RGO纳米复合物具有优异的循环稳定性及倍率性能,可望用于高性能锂离子电池.     

自旋转换氧化石墨烯纳米复合材料的制备及磁性

利用氧化石墨烯(GO)表面具有丰富含氧基团的特点,采用原位生长法将经典的亚铁三氮唑自旋转换(SCO)配位聚合物[Fe(Htrz)2(trz)](BF4)负载到二维材料GO的表面。利用X射线粉末衍射(PXRD)、红外光谱(FTIR)、SEM、TEM、拉曼等手段对自旋转换-氧化石墨烯(SCO-GO)纳米复合材料进行了表征。通过光谱表征发现,复合材料的FTIR和PXRD特征峰为GO和[Fe(Htrz)2(trz)](BF4)特征峰的叠加,初步证明了自旋转换-氧化石墨烯纳米复合材料已成功制备。SEM和TEM分析直观地显示立方体状的[Fe(Htrz)2(trz)](BF4)纳米颗粒均匀地分散在氧化石墨烯表面,且随着原位生长时间的增加,GO表面的[Fe(Htrz)2(trz)](BF4)的负载量增加、尺寸增大。拉曼图谱表明[Fe(Htrz)2(trz)](BF4)负载到GO表面后,氧化石墨烯特征拉曼峰的强度比(ID/IG)增大,说明氧化石墨烯的缺陷密集程度增大,[Fe(Htrz)2(trz)](BF4)纳米颗粒与石墨烯之间的作用力增强。磁性测试表明不同自组装时间(1、6、12 h)的SCO-GO复合材料的T1/2↑分别为381.1、381.5和382.4 K,T1/2↓分别为345.9、345.0和344.8 K,其磁滞回线宽度分别为35.2、36.5和37.6 K,这是由于不同自组装时间的SCO-GO复合材料中[Fe(Htrz)2(trz)](BF4)的负载量和尺寸的差异导致的。DSC分析结果和磁性结果一致,证实了SCO-GO复合材料自旋转变温度向高温区移动。     

天然橡胶/石墨烯纳米复合材料的制备及耐核辐射性能

采用乳液共混和原位还原法制备了天然橡胶(NR)/还原氧化石墨烯(RGO)纳米复合材料,研究了γ射线辐照对复合材料力学性能和热稳定性的影响.研究结果表明,RGO以少数几层堆叠片层结构均匀分散于NR基体中.RGO的加入可显著提高NR的力学性能和热稳定性,加入质量分数为0.6%的RGO可使材料拉伸强度由(22±1.4)MPa提升至(25±1.1)MPa,质量损失50%对应的温度(T50)升高6.4℃.经200 k Gy的γ射线辐射后,纯NR的拉伸强度和T50分别下降了75%和4.5℃,而NR/RGO-0.6%复合体系仅分别下降了56%和1.2℃.揭示了RGO提高材料耐辐射性能的机理,由于RGO可捕捉猝灭因辐射产生的自由基,从而减弱了辐射老化降解和交联反应的发生.