碳和石墨烯对磷酸锰锂材料性能的影响

在采用溶剂热法制备磷酸锰锂的基础上,以蔗糖和石墨烯为碳源,制备了裂解碳和石墨烯含量不同的磷酸锰锂/碳/石墨烯复合材料,研究了裂解碳和石墨烯对材料性能的影响。采用扫描电镜（SEM）和透射电镜（TEM）对材料的形貌进行了表征。裂解碳包覆可以提高LiMnPO₄纳米片表面的电子导电性,对于材料性能的改善起到主要的作用;石墨烯可以提高纳米片之间的电子和离子导电性,改善材料的电化学性能。电化学测试表明,当裂解碳含量为4%、石墨烯含量为2%时,LiMnPO₄电极具有较好的电化学性能,在0.5C下的放电比容量为139.1 mAh·g^-1,循环100次后,容量保持率为93.6%。与添加单一碳和单一石墨烯的LiMnPO₄电极相比,该电极在0.5C下的放电比容量分别提高了35.0%和48.6%。     

三维连续结构Li4Ti5O12/石墨烯纳米复合材料：制备和其锂离子电池超长循环性能

利用具有三维连续纳米孔结构的热剥离石墨烯为骨架制备Li4Ti5O12/石墨烯纳米复合材料。通过乙醇挥发法在热剥离石墨烯的纳米孔道内引入前驱物,进一步高温热处理,在热剥离石墨烯的孔道内原位形成Li4Ti5O12纳米粒子。利用复合材料作为锂离子电池电极材料。电化学反应过程中,热剥离石墨烯的三维连续结构确保了Li4Ti5O12纳米粒子与石墨烯在长循环过程中的有效接触。因此,复合材料表现出优异的循环稳定性。在5C下,5 000次循环后,其容量保持率高达94%。     

季铵盐改性氧化石墨烯的制备及其性能研究

本论文采用改进的Hummers法制备了氧化石墨烯(GO),并将氧化石墨烯用十二烷基二甲基苄基氯化铵(1227)进行修饰,得到1227非共价改性的氧化石墨烯(GO-1227)。用拉曼光谱、漫反射红外光谱分析、X-射线光电子表面能谱技术表征了其化学结构;用X-射线衍射分析、扫描电子显微镜与透射电子显微镜观察了其剥离情况和微观形貌;分析了它们在不同溶剂中的分散性。结果表明,季铵盐改性后,1227阳离子通过静电作用插入到GO片层之间,使GO片层进一步剥离,且在极性较弱的有机溶剂中的溶解性增加。热失重分析表明,GO-1227的初始分解温度提高了约70℃。将GO-1227与聚甲基丙烯酸甲酯与苯乙烯的嵌段共聚物(PMMA-b-PS)凝胶聚电解质复合,制备了纳米复合凝胶聚合物电解质(NGPE),并用交流阻抗法测试其电性能,发现占聚电解质总质量2‰的GO-1227可以将其离子电导率提高8.6倍。     

石墨烯基铁氧化物磁性材料的制备及在水处理中的吸附性能

石墨烯及其衍生物氧化石墨烯均有良好的物理和化学性质,其巨大的表面积和丰富的官能团使其成为良好的吸附材料。石墨烯基磁性材料则综合了石墨烯的吸附能力和磁性材料易分离的特性,是水处理过程中具有巨大应用潜力的吸附材料。本文在论述了石墨烯、氧化石墨烯及铁氧化物磁性材料对水体中的重金属离子、有机染料及含苯环的芳香类污染物的吸附富集性能的基础上,重点介绍了石墨烯基铁氧化物磁性材料的不同合成方法及复合材料在水处理中去除污染物的能力,探讨了复合材料在水处理中的应用前景。     

还原氧化石墨烯/碳纳米管/Co_3O_4三元复合材料的制备与电化学性能

将低温水热反应和低温热处理相结合,制备了含还原氧化石墨烯(RGO)、碳纳米管(CNTs)和Co3O4的三元纳米复合材料RGO-CNTs-Co3O4;利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜分析了合成产物的相组成和微观结构,分析了其形成过程;并利用电化学测试装置测定了其作为锂离子电池负极材料的电化学性能.结果表明,在合成反应过程中,氧化石墨烯被还原剂肼还原为石墨烯,同时在石墨烯和CNTs表面生成氢氧化钴;再经低温热处理得到RGO-CNTs-Co3O4三元复合材料.Co3O4纳米颗粒均匀分散在由RGO片层和CNTs组成的三维网络结构中;这种三维网络结构既有利于电子和离子的传输,又能够有效抑制Co3O4在脱嵌锂过程中因体积变化引起的结构破坏.总体而言,合成的新型三元复合材料具有高的比容量以及良好的循环性能与倍率性能.     

氧化石墨烯/麦饭石分离富集-火焰原子吸收法测定水中镉

通过浸渍法制备了新型纳米氧化石墨烯/麦饭石(GO/MFS)复合吸附材料,并用于镉的分离富集。以火焰原子吸收法为检测手段,研究了GO/MFS复合吸附材料对水中Cd(Ⅱ)的吸附性能。结果表明:当pH为9.0时,GO/MFS复合吸附材料用量为20mg,振荡10min,Cd(Ⅱ)可被吸附材料定量富集,最大吸附容量为111.1mg/g。吸附等温线均能符合Langmuir和Freundlich等温线模型,说明该吸附体系是一个单层覆盖与多层吸附相结合的模式。被吸附的Cd(Ⅱ)可用0.15mol/L HNO3定量洗脱。方法测定Cd(Ⅱ)的线性范围为0.04～2.0mg/L,检出限为9.6μg/L;对40μg/LCd(Ⅱ)测定的相对标准偏差(RSD)为2.5%(n=9)。该方法具有操作简单、分析时间短、线性范围宽等优点。用该法对自来水中Cd(Ⅱ)进行加标测定,回收率101%～103%。     

石墨烯/二氧化钛复合材料富集-石墨炉原子吸收光谱法测定铅和镉

以石墨烯/二氧化钛复合材料为吸附剂,结合石墨炉原子吸收光谱法,建立了Pb?和Cd?的检测方法。优化的实验条件为:溶液pH=5.0,吸附时间为60 min,吸附剂用量为0.02 g。结果表明:吸附过程符合拟二级动力学反应模型;吸附反应是吸热过程。建立的石墨烯/二氧化钛复合材料富集-石墨炉原子吸收光谱法对Pb2+和Cd2+的检出限分别为0.086和0.006μg/L,相对标准偏差为3.2%和2.5%。将本方法应用于矿石标准样品的测定,测定结果与标准值相符;用于茶叶实际样品的测定,回收率为96.8%~105.0%。     

CdS/石墨烯纳米复合物的可见光催化效率和抗光腐蚀行为

制备了一系列CdS纳米晶/石墨烯(CdS/GR)复合物,并在可见光照条件下评价了其光催化降解亚甲基蓝的光催化效率和抗光腐蚀行为. 研究表明,石墨烯的引入加速了CdS纳米晶(NCs)光生电子的迁移速率,抑制了其光生电子-空穴的复合,有效改善了其光催化降解有机污染物的性能. CdS/GR复合物中的石墨烯含量显著影响其光催化效率,其中石墨烯含量为4.6%的光催化剂效率最高,其光电流是CdS NCs的2.3倍. 利用光电化学和X射线衍射技术进一步证实,石墨烯的引入抑制了CdS NCs光腐蚀的发生,提高了CdS/GR复合物的光催化稳定性.     

纳米铜/石墨烯修饰电极用于离子交换色谱测定五种单糖

把纳米铜和石墨烯修饰在玻碳电极表面,制备了纳米铜/石墨烯复合修饰电极。采用电化学方法,在!1.5~0 V的循环扫描电位条件下,氧化石墨烯(GO)和Cu2+同时在玻碳电极上被电化学还原,形成石墨烯(Gr)和纳米铜(CuNPs)复合膜。所制备的修饰电极对葡萄糖等单糖化合物具有较高的电催化活性,且电极稳定性和重现性均良好。将此修饰电极作为电化学检测器,与高效阴离子交换色谱联用,分离测定了5种单糖化合物(岩藻糖、阿拉伯糖、半乳糖、葡萄糖和甘露糖)。结果表明,岩藻糖和阿拉伯糖的线性范围为0.1~100 mg/L,半乳糖、葡萄糖和甘露糖的线性范围为0.5~100 mg/L,5种单糖化合物的线性相关系数均大于0.998,相对标准偏差RSD(n=6)为1.9%~2.5%,检出限在0.02~0.10 mg/L之间;将此方法用于测定样品桑黄粗多糖的单糖组成,测得5种单糖的回收率为84.8%~94.5%,准确度和精密度均较好。     

单分散磁性Fe3O4纳米粒子修饰石墨烯的制备及应用

通过油相热分解法在石墨烯(Gr)的表面修饰单分散的Fe3O4纳米颗粒,然后将二亚乙基三胺五乙酸(DTPA)通过多巴胺(DPA)化学键合到到Gr复合物表面,制备了新型磁性纳米复合材料Gr@Fe3O4-DPA-DTPA,采用X射线衍射、透射电镜、振动样品磁强计、傅里叶红外、拉曼和紫外光谱等技术对该材料进行了表征。结果表明,材料对水中的芳香族化合物和重金属离子具有很强的吸附能力,对水中的萘和Cu2+的吸附容量分别达到207.9和72.2mg/g。