电化学法制备石墨烯基复合材料及其在超级电容器中的研究进展

石墨烯及其复合材料作为一种新型功能材料在能量存储领域受到广泛的关注.电化学制备技术相比于其他的制备手段具有安全、高效、绿色的优点.本文综述了电化学法制备石墨烯/纳米金属复合材料、石墨烯/金属氧化物(氢氧化物)复合材料、石墨烯/聚合物复合材料等的研究进展及其在超级电容器上的应用,以期为电化学制备石墨烯及其复合材料在超电领域的研究提供参考.     

多孔石墨烯的制备及应用

多孔石墨稀是石墨稀的一种新型衍生物,是指在石墨烯的二维基面上具有纳米级孔道的碳材料.由于多孔石墨烯具有优异的电化学性能,其在多个领域得到广泛的关注.文中主要对多孔石墨烯的一些物理化学特性、制备方法和技术、以及所涉及应用领域等方面的研究进展进行了总结和展望.     

太阳能电池中石墨烯的应用进展

太阳能电池是一种取之不尽用之不竭的能源,而太阳能电池效率较低严重阻碍了其在商业领域中的发展.近几年来,石墨烯及其衍生物的合成和应用发展迅速,以优异的电学、力学、光学性能有望应用于提高太阳能电池效率并取代传统透明导电氧化物.本文综述了近年来在太阳能电池领域,石墨烯作为导电电极、载流子输送材料和稳定剂材料的应用进展.     

石墨烯及其衍生物在钙钛矿太阳能电池中的应用进展

石墨烯及其衍生物具有优异的光学、电学和柔韧性等优越性能,已经应用在钙钛矿太阳能电池中.通过添加石墨烯或者石墨烯衍生物能够提高器件的稳定性和光电转化效率.本文主要介绍石墨烯和衍生物在钙钛矿太阳能电池中的应用进展,通过探索石墨烯及其衍生物在钙钛矿太阳能电池中的应用,为未来开发高性能和高稳定性的器件作参考.     

蒙脱石基生物纳米复合功能材料及应用研究

生物纳米复合功能材料的理论与应用研究已成为关注焦点,是生命科学与材料科学前沿交叉方向.粘土矿物是一类天然纳米结构的硅酸盐矿物,其特殊的层状纳米结构,使其具有吸附能力强,稳定性好,应用广泛等特点.本文主要介绍了蒙脱石基生物纳米复合功能材料在酶催化、抗菌、医药和环保等领域中的研究、开发及应用情况,并探讨了粘土矿物基纳米复合材料的发展前景.     

模板法制备三维多孔石墨烯及其复合材料研究进展

三维多孔石墨烯及其复合材料作为一种功能材料在能量存储、光电器件、气体分离和存储、吸附和传感器等领域得到关注.模板法由于能够精确控制孔尺寸、形貌和结构得到广泛研究.综述了利用分子筛、沸石、SiO2等硬模板,胶束、乳液、嵌段共聚物等软模板以及植物、粉末冶金、原位自牺牲等非传统模板制备三维多孔石墨烯及其复合材料的方法,并分析了各种方法的优缺点及材料性能.以期为三维多孔石墨烯及其复合材料的研究提供参考.     

石墨烯/WO3纳米片的制备及对H2S气敏性能的研究

为了改善WO3基材料的气敏性能,通过水热法制备出石墨烯添加量为0.5;、0.8;、1.0;、1.5;(质量分数)的石墨烯/WO3纳米片复合材料.利用XRD和FE-SEM对材料的物相、形貌进行表征,并研究其对H2S的气敏性能.结果表明,复合石墨烯对WO3的结构和形貌产生了较大的影响,石墨烯复合使材料对H2S的灵敏度提高,工作温度降低,石墨烯(0.5wt;)/WO3纳米片复合材料在110 ℃对100 ppm H2S气体灵敏度可达8.3,且响应-恢复时间短.     

石墨烯/聚苯胺复合材料的制备及超电容性能研究进展

近年来,石墨烯/聚苯胺复合材料由于自身优异的电化学性能引起了国内外学者的广泛关注,石墨烯具有大的比表面积和双电层电容特性,聚苯胺具有高赝电容特性,二者协同作用使其复合材料的超电容性能大大提高.主要介绍石墨烯/聚苯胺复合材料的制备方法及电容性能的影响因素,总结三维石墨烯/聚苯胺复合材料的构筑方法,并对复合材料未来在超级电容器领域的发展趋势进行了展望.     

苏州纳米所电化学法高产率制备石墨烯研究获进展

<正>石墨烯材料具有优异的物理化学性能,在微电子、储能器件、传感器、导热材料、功能复合材料等诸多应用领域备受关注。电化学解离是一种工艺简单制备石墨烯材料的方法。然而,该方法制备石墨烯材料还存在着产率低、质量差等问题。另外,石墨烯较小的片层尺度也使其在实际应用中受到了一定的限制。三维石     

海洋防腐用氧化石墨烯/聚苯胺/二氧化钛的制备

以氧化石墨烯为模板,在酒石酸的存在下合成了水性氧化石墨烯/聚苯胺/二氧化钛复合材料.通过TEM、SEM、XRD和IR等设备对材料进行了表征,并采用光降解和电化学手段研究了复合材料的光催化和防腐性能.结果表明,酒石酸掺杂苯胺单体在氧化石墨烯纳米片层表面聚合获得氧化石墨烯/聚苯胺(G/P)层状结构,纳米二氧化钛均匀分散在G/P前躯体表面,形成水性氧化石墨烯/聚苯胺/二氧化钛(G/P/T)层状复合材料.罗丹明B光降解试验表明,复合材料具有良好的光降解效果,提高了金属材料耐生物腐蚀性能;G/P/T改性的环氧树脂则有效地改善了铝合金的腐蚀状况,将铝合金的自腐蚀电流从10-5 A/cm2降低至约10-11 A/cm2.     

石墨烯及石墨烯/氮化硼的电子结构特性研究

化学气相沉积法生长的单层石墨烯具有卓越的力学、热学和电学特性,成为新一代纳米器件的首选材料。对石墨烯电子特性的理论研究有利于推动纳米器件的发展与应用。本文基于密度泛函理论与非平衡格林函数相结合的方法,系统地研究了石墨烯及石墨烯/氮化硼的电子结构特性。结果表明,在高对称K点,带隙为零。在50~400 K范围内,由于费米面的电声子散射作用,单层石墨烯的迁移率随着温度增加呈现显著下降趋势。此外,通过对不同层间距的石墨烯/氮化硼结构的能带、态密度、电子密度等特性分析,发现随着层间距增加,能带间隙减小,导带与价带间的能量差减小。随着原子个数的增加,石墨烯/氮化硼超胞结构与原胞结构的带隙开度变化规律一致,这对石墨烯基器件的结构设计具有一定的指导意义。     

Graphene/ZrO2复合陶瓷材料的热导性能研究

采用3Y-ZrO2粉体和石墨烯(Graphene)为原料,利用放电等离子体烧结技术(SPS),烧结制备了Graphene/ZrO2复合陶瓷材料.利用SEM、HRTEM、XRD、激光热导仪等研究了烧结温度和石墨烯含量对Graphene/ZrO2复合陶瓷材料的显微结构、物相和热传导性能的影响.研究结果表明,引入石墨烯不但可以抑制ZrO2晶粒的生长,而且对复合材料的热传导性有着显著的影响;相对于单相ZrO2陶瓷,随着石墨烯的引入, Graphene/ZrO2复合陶瓷材料扩散系数反而降低,其原因可以归结于三个方面:首先,石墨烯含量比较低(0.5~1.5wt;),其次,石墨烯与ZrO晶粒界面处产生的强声子散射作用导致热导下降,最后是Graphene/ZrO2复合陶瓷材料没有完全致密.     

Growth and low-energy electron microscopy characterizations of graphene and hexagonal boron nitride

Graphene and related two-dimensional (2D) materials are attracting huge attention due to their wide-range potential applications. Because large-scale, high-quality 2D crystals are prerequisites for many of the applications, crystal growth of 2D materials has been intensively studied. We have also been conducting research to understand the growth mechanism of 2D materials and have been developing growth techniques of high-quality materials based on the understandings, in which detailed structural characterizations using low-energy electron microscopy (LEEM) have played essential roles. In this paper, we explain the principles of obtaining various structural features using LEEM, and then we review the status of our current understanding on the growth of graphene and hexagonal boron nitride.     

低维第五主族纳米材料的研究进展:从结构性质到制备应用

石墨烯的零带隙和二硫化钼载流子迁移率低的性质阻碍了它们在电子器件中的应用。单层黑磷的成功制备和磷烯的直接带隙、较高的载流子迁移率和负的泊松比等性质弥补了石墨烯和二硫化钼的不足,引发了人们对低维第五主族纳米材料的研究兴趣,使低维第五主族纳米材料在材料科学和光电子等领域快速发展。本文总结了近几年第五主族低维纳米材料的一些研究成果,结合理论计算和实验合成两个方面进行研究,分析了材料的结构和性能之间的关系,最后对上述材料的制备方法及应用情况进行了总结。低维第五主族纳米材料呈现出多种晶体结构、较高的动力学稳定性、丰富的电子结构性质和较高的载流子迁移率等特性。上述性质使得低维第五主族纳米材料在低维光电子器件等方面具有广泛的应用前景。     

硒化铟材料的发展及其光电器件应用

自2004年发现石墨烯以来,二维材料以其丰富的带隙结构、独特的光电特性和无悬挂键的范德瓦耳斯表面等,极大地拓宽了半导体电子、光电子器件的设计维度。其中二维硒化铟材料成为最具竞争力的未来高迁移率光电子器件用候选材料,被诺贝尔奖获得者Andre Geim认为是“硅和石墨烯的‘黄金分割点’”。但人们对二维硒化铟材料的研究仅有不到十年的时间,对其制备及应用的认识仍然不足。本文综述了二维硒化铟材料及其光电器件的研究现状。另外,考虑到目前绝大多数二维硒化铟材料的研究是基于块状单晶体材料的机械剥离开始的,因此本文首先回顾了硒化铟晶体结构的认识及其制备方法的发展历程,在此基础上综述了二维硒化铟材料制备及其性能表征的前沿研究结果,探讨了器件结构、材料制备方法等因素对二维硒化铟场效应晶体管和光探测器电学输运特性的影响,最后分析了未来硒化铟材料及器件应用面临的机遇与挑战。     

Hydrothermal synthesis of MoO3 nanobelt‐graphene composites

A composite of graphene sheets decorated with molybdenum trioxide (MoO₃) nanobelts has been fabricated via a facile and efficient hydrothermal route in the presence of NaCl. The structure, morphology of these promising composites were investigated by means of field‐emission scanning electron microscopy (FE‐SEM), transmission electron microscopy (TEM), X‐ray diffraction (XRD), Raman spectroscopy and thermogravimetric (TG) analysis. FESEM and TEM studies suggest the presence of uniform crystalline MoO₃ nanobelts and graphene sheets in as‐prepared hybrid materials. XRD and Raman results confirm the reduction of graphite oxide (GO) sheets to graphene sheets accompanying by the formation of MoO₃ nanobelts. Moreover, thermal properties of GO and MoO₃ nanobelt‐graphene composites reveal that thermal stability of the obtained MoO₃ nanobelt‐graphene composites is obviously higher than that of GO due to the transformation of GO sheets to highly stable graphene sheets in the hybrids. This work could provide new insights into the fabrication of high quality MoO₃‐graphene hybrid nanomaterials and facilitate their potential applications in different fields. (© 2011 WILEY‐VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim)     

纳米金刚石表面功能化对其性能影响的研究进展

纳米金刚石具有优异的机械性能、导热性、生物相容性和结构可调性,在复合材料、电化学、催化、医学等领域的研究被不断开拓,工业上通过爆轰法实现纳米金刚石的大批量生产为其应用提供了基础。由于纳米金刚石表面结构复杂,需要精准调控以实现目标性能,对其表面功能化的研究具有重要的实际意义。本文首先介绍了对纳米金刚石进行各种表面修饰的方法,然后着重阐述其表面功能化研究对纳米金刚石在机械性能、催化性能和生物医学领域应用的影响,最后对纳米金刚石未来的研究方向进行了展望。     

Graphene/Polyaniline Nanocomposite Multilayer Counter Electrode by Inserted Polyaniline of Dye-Sensitized Solar Cells

Polyaniline (PANI) conducting polymer and graphene are preferred counter electrode (CE) materials for dye-sensitized solar cells (DSSC). Graphene/PANI nanocomposite multilayer CE is created through the insertion of a PANI layer. It has been demonstrated as a platinum-free counter electrode for cost-efficient DSSCs. Here, graphene/PANI nanocomposite and PANI were synthesized by electro-polymerization from a solution containing aniline monomers and graphene. Graphene/PANI nanocomposite multilayer CE showed improved electrical conductivity, interface charge transfer rate, and catalytic activity on I₃^? reduction compared with the Pt CE. The high electro-catalytic ability of graphene/PANI nanocomposite multilayer CE was demonstrated by cyclic voltammetry and electrochemical impedance spectroscopy.     

GO/Tb4 O7复合材料的光催化性能研究

以氧化石墨烯(GO)和氧化铽(Tb4 O7)为原材料,采用水热法制备了GO/Tb4 O7复合粉体.通过SEM、XRD和分光光度计等手段对复合材料粉体进行了分析.用罗丹明B溶液作为模拟污染物,在光催化反应仪中采用紫外光照射不同时间后,利用分光光度计测试其光催化性能.实验结果表明:复合材料粉体中,氧化铽颗粒基本可以均匀的分布在GO表面;随着GO含量(6;,8;,10;)的增加,复合材料粉体和罗丹明B的反应速率逐渐加快;在60 min时三种复合材料粉体的降解率分别为98.40;、98.64;、98.94;.