石墨烯气凝胶的压缩力学性能研究

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作者 曹路晴 乔扬 +1 位作者 谢晶 陈鹏万 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期2364-2373,共10页

为探究石墨烯气凝胶在防护领域的潜在应用,采用冷冻干燥法并控制冷冻温度变量制备不同的石墨烯气凝胶试样,进行单轴面内压缩力学实验;结合3D数字图像相关技术和扫描电子显微镜,分析变形模式与破坏机理。研究结果表明:冷冻干燥法制备的... 为探究石墨烯气凝胶在防护领域的潜在应用,采用冷冻干燥法并控制冷冻温度变量制备不同的石墨烯气凝胶试样,进行单轴面内压缩力学实验;结合3D数字图像相关技术和扫描电子显微镜,分析变形模式与破坏机理。研究结果表明:冷冻干燥法制备的石墨烯气凝胶试样具有3D多孔网络结构、低密度(<33.93 mg/cm^(3))、高孔隙率(>98.5%)等特征,并具有受冷冻温度影响的特征微观结构;石墨烯气凝胶的压缩应力-应变曲线展现出多孔材料典型的三阶段特征,并且力学性能受冷冻温度的影响,-80℃所得石墨烯气凝胶的杨氏模量相较于-19℃提高160%,单位体积吸能提高67%;石墨烯气凝胶多次循环加载-卸载中随着内部致密区域的扩展,以塑性能为主的吸收总能趋于稳定不变,其状态变化可通过指数衰减模型描述;石墨烯气凝胶的横纵向片层不同的压缩变形形态发展为大规模的类弹簧型紧密折叠模式,使得石墨烯气凝胶表现出回弹性。所得研究成果为石墨烯气凝胶在防护领域的应用提供了理论与实践基础。 展开更多

关键词 石墨烯气凝胶 压缩力学性能 冷冻干燥法 吸能特性 变形模式

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石墨烯气凝胶的废水吸附性能研究进展 被引量：7

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作者 曹新鑫 李福昌 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第7期20-25,共6页

石墨烯气凝胶(Graphene aerogel,GA)因具有极大的比表面积、易修饰的表面和独特的多孔结构,成为一种处理废水的理想吸附剂,可以满足对油类、染料和重金属离子的吸附。近年来,针对GA吸附的改性研究报道逐渐增多,研究的热点主要是提高其... 石墨烯气凝胶(Graphene aerogel,GA)因具有极大的比表面积、易修饰的表面和独特的多孔结构,成为一种处理废水的理想吸附剂,可以满足对油类、染料和重金属离子的吸附。近年来,针对GA吸附的改性研究报道逐渐增多,研究的热点主要是提高其吸附容量、扩大可处理的废液范围。在加入各种聚合物、金属离子、无机物等修饰石墨烯本身的吸附位点时,研究者需要在吸附位点的减少和修饰带来的吸附容量的增加这两个因素之间进行权衡。设置合适的添加物参数比既能保证吸附容量达到最大值,也能获得稳定性和重复利用性高的吸附材料,这是当前GA研究的关键问题。相比吸附剂石墨烯,改性GA具有的优势主要有:(1)研究者可充分利用单片层石墨烯具有的较大的比表面积和大量的官能团改变表面结构、增大吸附容量;(2)本身具有的较大的孔隙率可显著改善吸附效果。为提高GA对油的吸附容量,可添加乙二胺(EDA)、聚乙烯醇(PVA)、碳纳米管来增大GA的比表面积,提高GA的稳定性;添加有机物硬脂酸(SA)还可增强GA的亲油性;掺杂氮可提供更大的比表面积和有效的吸附面积。为提高GA对染料的吸附效率,可添加聚多巴胺(PDA)提高GA多孔结构的稳定性,还可通过调节添加物的质量比来提高孔隙度和结构稳定性、改善吸附容量;加入聚乙烯亚胺可以借助静电吸引力和π-π交互作用以提高GA的吸附容量;掺杂改性氮、硫可提供活性吸附位点和增强结构稳定性;引入醋酸纤维素改善薄片过度堆积的情况,还可进一步改性GA以满足吸附要求。为提高对重金属离子的吸附效果,可通过添加二硫化钼纳米颗粒、氮源四乙烯五胺和聚吡咯、真菌菌丝来调节GA表面电荷和增大其吸附作用;也可引入蒙脱土、PDA来调节孔隙大小、改善结构;还可通过添加聚乙烯醇,利用静电相互作用提高GA的吸附容量。本文综述了改性GA在废水吸附方面的研究进展,介绍其对含油废水、染料污水和重金属离子废水的吸附容量和主要吸附机理,分析改性GA面临的问题并展望其应用前景,以期对合成吸附容量大、稳定性好、可重复利用性强的改性GA提供参考。 展开更多

关键词 石墨烯气凝胶 吸附 油 染料 重金属离子

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钴氮改性石墨烯气凝胶催化PMS降解水中污染物 被引量：1

3

作者 于子钧 韦丽 +3 位作者 何雅杰 于青杨 王骏 谭小耀 《天津工业大学学报》 CAS 北大核心 2023年第5期19-27,共9页

为探究钴氮改性对石墨烯气凝胶催化过一硫酸盐(PMS)降解污染物性能的影响,以氯化钴和氧化石墨烯(GO)作为前驱体,通过冷冻干燥和氨气热退火处理,成功制备了钴氮改性石墨烯气凝胶(Co-NGA)。采用SEM、BET等一系列测试手段对材料的形貌结构... 为探究钴氮改性对石墨烯气凝胶催化过一硫酸盐(PMS)降解污染物性能的影响,以氯化钴和氧化石墨烯(GO)作为前驱体,通过冷冻干燥和氨气热退火处理,成功制备了钴氮改性石墨烯气凝胶(Co-NGA)。采用SEM、BET等一系列测试手段对材料的形貌结构、元素组成和化学形态进行表征,并选择对羟基苯甲酸(p-HBA)作为目标污染物,测试气凝胶材料的催化活性。结果表明:石墨烯气凝胶具有独立的块体形貌和联通的三维多孔结构,钴和氮均匀地分布在石墨烯片层表面;当CoCl_(2)添加量为1.5 mg/mL以及GO质量浓度为2.0 mg/mL时Co-NGA展示出最高的催化活性,在60 min内对p-HBA的去除率超过98%,反应速率常数达到0.096 min^(-1),远高于GA(0.008 min^(-1))、NGA(0.011 min^(-1))和Co-GA(0.019 min^(-1))的反应速率常数,在较宽的pH值范围(3~11)和复杂离子环境下均能保持良好的催化活性;Co-NGA/PMS体系是一个以非自由基电子转移为主导的反应体系,对一系列富电子污染物具有良好的去除能力。 展开更多

关键词 钴氮改性 石墨烯气凝胶 过硫酸盐 高级氧化 水污染物控制

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石墨烯气凝胶复合防火织物的热防护性能 被引量：10

4

作者 高珊 卢业虎 +2 位作者 张德锁 吴雷 王来力 《纺织学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第4期117-122,128,共7页

为进一步提高热防护服的综合性能,使其满足高防护性兼具低热蓄积的需求,利用改进的Hummers法制备了一种密度小、导热率低、隔热效果好的石墨烯气凝胶材料,并研发复合防火织物系统,在低辐射热环境下探讨不同厚度的石墨烯气凝胶的隔热效... 为进一步提高热防护服的综合性能,使其满足高防护性兼具低热蓄积的需求,利用改进的Hummers法制备了一种密度小、导热率低、隔热效果好的石墨烯气凝胶材料,并研发复合防火织物系统,在低辐射热环境下探讨不同厚度的石墨烯气凝胶的隔热效果。结果表明:加入石墨烯气凝胶的复合防火织物具有较好的热防护性能,可将人体产生热损伤的时间延长约203%,将人体产生二度烧伤的防护时间延长约218%,防火织物的防护性能与石墨烯气凝胶的厚度呈非线性关系;石墨烯气凝胶复合防火织物的平均透湿率保持在10.4 g/(m^2·24 h),与复合防火织物的透湿性没有显著差异,石墨烯气凝胶的加入不影响防火织物整体的透湿性。 展开更多

关键词 石墨烯气凝胶 防火织物 热防护性能 空气层 改进的Hummers法

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形貌对石蜡/石墨烯气凝胶定形相变材料性能的影响 被引量：2

5

作者 罗李娟 张凯 +3 位作者 杨文彬 何方方 范敬辉 吴菊英 《高分子材料科学与工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第5期93-96,101,共5页

采用原位自组装法,通过控制不同反应温度制备不同形貌的石墨烯气凝胶(GA);采用真空浸渍法制备具有较高导热、储能能力及较低渗漏率的石蜡/GA定形相变材料。对其进行扫描电镜、差示扫描量热、热导率、渗漏率表征和性能测试,并探讨GA的载... 采用原位自组装法,通过控制不同反应温度制备不同形貌的石墨烯气凝胶(GA);采用真空浸渍法制备具有较高导热、储能能力及较低渗漏率的石蜡/GA定形相变材料。对其进行扫描电镜、差示扫描量热、热导率、渗漏率表征和性能测试,并探讨GA的载入以及GA的形貌对定形相变材料性能的影响。结果表明,定形相变材料中GA不仅能够大大提高石蜡/GA定形相变材料的热导率,而且还能降低其渗漏率,而且随着GA形貌越规整,其渗漏率越低。GA的存在,在一定程度上使得定形相变材料拥有较高相变焓值。 展开更多

关键词 石墨烯气凝胶 石蜡 定形相变材料 热导率 相变焓

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石墨烯气凝胶阻燃涤纶织物的构建及性能 被引量：4

6

作者 刘江涛 唐浩龙 +5 位作者 杨元峰 李远清 王凌霄 秦瑞红 薛宝霞 牛梅 《高分子材料科学与工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第6期79-86,共8页

为提高涤纶(PET)织物的阻燃性能,以水热还原自组装的方法制备石墨烯气凝胶(GA)阻燃PET织物。采用扫描电镜对GA的微观形貌进行分析,并对构建工艺参数进行探讨以优化其结构。通过极限氧指数(LOI)、锥形量热仪等方法分析GA的结构对PET织物... 为提高涤纶(PET)织物的阻燃性能,以水热还原自组装的方法制备石墨烯气凝胶(GA)阻燃PET织物。采用扫描电镜对GA的微观形貌进行分析,并对构建工艺参数进行探讨以优化其结构。通过极限氧指数(LOI)、锥形量热仪等方法分析GA的结构对PET织物阻燃性能的影响。研究结果表明,GA/PET织物的最佳制备工艺条件为氧化石墨烯(GO)浓度为5 mg/mL、GO与抗坏血酸的质量比为1:6、还原温度为100℃;当GA含量为26.3%时,GA/PET织物的LOI值高达32.1%,达到难燃材料的级别,且具有良好的抑烟效果,可作为一种新型碳材料应用于阻燃织物领域。 展开更多

关键词 石墨烯气凝胶 涤纶织物 阻燃 还原自组装 抑烟

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PdNi/石墨烯气凝胶电催化甲酸氧化 被引量：8

7

作者 包玉菲 冯立纲 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2021年第9期211-217,共7页

甲酸电氧化性能提升对发展直接甲酸燃料池至关重要。本文首次报道了采用简便的冷冻干燥/退火还原的方法将PdNi合金与三维石墨烯气凝胶进行了高效耦合并实现了对甲酸氧化反应的高效催化。利用X射线衍射、扫描电镜和透射电镜等仪器对催化... 甲酸电氧化性能提升对发展直接甲酸燃料池至关重要。本文首次报道了采用简便的冷冻干燥/退火还原的方法将PdNi合金与三维石墨烯气凝胶进行了高效耦合并实现了对甲酸氧化反应的高效催化。利用X射线衍射、扫描电镜和透射电镜等仪器对催化剂的结构和形貌进行了表征,并对其催化甲酸氧化反应的性能进行了研究。PdNi以合金纳米粒子形式分散在三维石墨烯气凝胶(PdNi/GA)表面,PdNi/GA催化剂中Pd的XPS能谱有明显的位移,表明Pd,Ni和石墨烯气凝胶载体之间有较强的电子相互作用。电化学测试结果表明PdNi/GA催化剂具有很高的的甲酸电氧化性能,其峰值电流密度为136 mA·cm^(−2),分别是Pd/GA(68 mA·cm^(−2))和Pd/C(39.4 mA·cm^(−2))的2倍和3.45倍。在CO溶出伏安测试中,PdNi/GA催化剂的起始电位和峰电位分别是0.49和0.67 V,证明PdNi/GA催化剂具有优异的抗CO毒化能力。PdNi/GA良好的催化性能可以归因于石墨烯三维结构提供的优异的分散性及导电性和钯镍合金抗CO中毒能力的提升。 展开更多

关键词 甲酸氧化反应 直接甲酸电池 电催化剂 钯基催化剂 石墨烯气凝胶

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石墨烯气凝胶复合防火面料防护性能的影响因素 被引量：6

8

作者 孟晶 高珊 卢业虎 《纺织学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第11期116-121,共6页

为进一步提高热防护服的综合性能,满足增加防护性和降低热应激的需求,构建了石墨烯气凝胶复合面料系统。通过不同的评价指标,在低辐射热环境下探讨了制备过程中氧化石墨烯水溶液的质量分数、石墨烯气凝胶的厚度、石墨烯气凝胶中是否添... 为进一步提高热防护服的综合性能,满足增加防护性和降低热应激的需求,构建了石墨烯气凝胶复合面料系统。通过不同的评价指标,在低辐射热环境下探讨了制备过程中氧化石墨烯水溶液的质量分数、石墨烯气凝胶的厚度、石墨烯气凝胶中是否添加碳纤维3个因素对复合面料系统热防护效果的影响。实验结果表明,与对照组相比,加入石墨烯气凝胶的复合面料系统有较好的热防护性能,可将人体产生热损伤的时间延长165%~318%,将产生二级烧伤时间延长87%~225%,将面料系统最大温差降低35.6%~63.9%;温升12℃的时间、温升24℃的时间和面料系统最大温差3个影响因素之间存在交互作用,而指标面料系统到达最高温度的时间在3个因素之间不存在交互作用,碳纤维因素主效应显著。 展开更多

关键词 石墨烯气凝胶 热防护服 热防护性能 碳纤维 复合面料

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三维石墨烯气凝胶的制备及对罗丹明B的吸附性能 被引量：15

9

作者 张倩 李可培 +3 位作者 张惠云 丁雨欣 刘其霞 于德成 《印染》 北大核心 2018年第10期1-7,共7页

以氧化石墨烯(GO)为原料,亚硫酸氢钠为还原剂,采用较温和的化学还原法将GO还原成石墨烯,并通过冷冻干燥技术制备具有三维立体结构的石墨烯气凝胶(GA),探究其对罗丹明B(RhB)染料溶液吸附性能的影响;并对吸附平衡、吸附动力学和吸附机理... 以氧化石墨烯(GO)为原料,亚硫酸氢钠为还原剂,采用较温和的化学还原法将GO还原成石墨烯,并通过冷冻干燥技术制备具有三维立体结构的石墨烯气凝胶(GA),探究其对罗丹明B(RhB)染料溶液吸附性能的影响;并对吸附平衡、吸附动力学和吸附机理进行研究。结果表明:GA对RhB染料的吸附性较好,吸附剂投加量、RhB溶液初始质量浓度以及吸附时间等因素均对吸附性能有影响;吸附过程符合准二级动力学模型和Langmuir等温线模型,表明GA对RhB染料的吸附反应是化学吸附,且呈单分子层吸附。颗粒内扩散模型分析表明,GA对RhB染料的吸附过程中内部扩散是吸附速率的控制步骤,但不是唯一的速率控制步骤,吸附机理较为复杂。 展开更多

关键词 印染废水 石墨烯气凝胶 罗丹明B 吸附平衡 动力学 机理

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热塑性聚氨酯/石墨烯气凝胶导电复合材料的制备及性能 被引量：5

10

作者 蒋秋月 李浚松 廖霞 《高分子材料科学与工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第8期42-48,共7页

以氧化石墨烯为前驱体,聚乙烯醇(PVA)为交联剂,通过组装-冷冻干燥-热处理制备石墨烯气凝胶(GA),并以GA为骨架,热塑性聚氨酯(TPU)为填充体,采用真空浸渍法制备了TPU/GA导电复合材料。研究了PVA含量对于GA及其复合材料结构及导电性的影响... 以氧化石墨烯为前驱体,聚乙烯醇(PVA)为交联剂,通过组装-冷冻干燥-热处理制备石墨烯气凝胶(GA),并以GA为骨架,热塑性聚氨酯(TPU)为填充体,采用真空浸渍法制备了TPU/GA导电复合材料。研究了PVA含量对于GA及其复合材料结构及导电性的影响。实验结果表明,制得的GA具有三维网络结构、较低的密度(<10mg/mL)和良好的导电性(>50S/m),制得的TPU/GA复合材料结构中,TPU均匀包覆在GA骨架的孔壁上,TPU包覆层的引入使复合材料表现出增强的可压缩性能,GA三维网络结构使复合材料表现出良好的导电性。并且随着PVA添加量的增加,GA及其复合材料的结构规整度增加,相应的电导率提高,当PVA添加量为氧化石墨的5倍时,TPU/GA复合材料的电导率可达58S/m。 展开更多

关键词 热塑性聚氨酯 石墨烯气凝胶 溶液浸渍法 导电性

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负载光催化剂的石墨烯气凝胶在环境修复中的应用 被引量：1

11

作者 刘海涛 丁颖 +1 位作者 徐丽慧 潘虹 《化工新型材料》 CAS CSCD 北大核心 2022年第12期26-31,共6页

光催化被认为是解决环境问题十分有前景的方法之一。三维石墨烯气凝胶(3DGA)是一种新颖的光催化材料,具有独特的多孔结构和优异的载流子迁移性能,常被用作支撑和增强半导体催化活性的催化剂。分析了负载光催化剂的3DGA的催化机理,并综述... 光催化被认为是解决环境问题十分有前景的方法之一。三维石墨烯气凝胶(3DGA)是一种新颖的光催化材料,具有独特的多孔结构和优异的载流子迁移性能,常被用作支撑和增强半导体催化活性的催化剂。分析了负载光催化剂的3DGA的催化机理,并综述了3DGA在空气污染物、水污染物和抗生素等环境领域的部分处理方法,举例了解了如元素掺杂、构建异质结、Z型异质结等常见的3DGA光催化机制。 展开更多

关键词 光催化 三维石墨烯气凝胶 半导体 环境污染 异质结 元素掺杂

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环糊精基石墨烯气凝胶的制备及其气体吸附性能研究 被引量：1

12

作者 刘康恺 孟彩云 +2 位作者 郑鑫垚 孟龙月 孟万 《化工新型材料》 CAS CSCD 北大核心 2019年第6期184-188,共5页

以氧化石墨烯(GO)为骨架,β-环糊精(β-CD)为交联剂,采用一步水热法成功制备了结构均匀的环糊精基石墨烯气凝胶(C-GAs)。采用比表面及孔径分析仪对样品的孔隙结构进行了表征,并进一步研究了其孔隙结构对二氧化碳(CO2)、氢气(H2)和甲烷(C... 以氧化石墨烯(GO)为骨架,β-环糊精(β-CD)为交联剂,采用一步水热法成功制备了结构均匀的环糊精基石墨烯气凝胶(C-GAs)。采用比表面及孔径分析仪对样品的孔隙结构进行了表征,并进一步研究了其孔隙结构对二氧化碳(CO2)、氢气(H2)和甲烷(CH4)气体的吸附性能的影响。结果显示,在β-CD∶GO的质量配合比为0.5∶1条件下,C-GAs拥有较高的比表面积537m2/g和总孔容0.750m3/g,显示了其极好的结构特性,在298℃,1.0Pa条件下,C-GAs对CO2的吸附量达到44.73mg/g,对CH4的吸附量达到6.82mg/g;在77℃,1.0Pa条件下,C-GAs对H2的吸附量达到1.17mg/g,制备的C-GAs对CO2具有较强的吸附能力以及良好的吸附选择性,且制备过程简单、绿色、安全。 展开更多

关键词 石墨烯气凝胶 水热法 环糊精 气体吸附

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石墨烯气凝胶的制备与电磁屏蔽研究进展 被引量：3

13

作者 刘学宁 王子寒 +2 位作者 袁美玉 徐世玉 崔升 《化工新型材料》 CAS CSCD 北大核心 2022年第8期252-257,共6页

石墨烯气凝胶是以二维石墨烯片组装而成的具有三维网络结构的多孔材料,性能上兼备了石墨烯和气凝胶的优点,具有低密度、良好的机械性能和优异电导率,在电学领域表现出巨大的应用前景。借鉴石墨烯气凝胶的国内外研究成果,综述了自组装法... 石墨烯气凝胶是以二维石墨烯片组装而成的具有三维网络结构的多孔材料,性能上兼备了石墨烯和气凝胶的优点,具有低密度、良好的机械性能和优异电导率,在电学领域表现出巨大的应用前景。借鉴石墨烯气凝胶的国内外研究成果,综述了自组装法、交联法、模板法以及一些新颖制备方法的特点,介绍了石墨烯气凝胶在电磁屏蔽领域的研究进展,并对其未来发展方向进行了展望。 展开更多

关键词 石墨烯气凝胶 制备方法 电磁屏蔽 综述

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铜掺杂石墨烯气凝胶的制备、表征及在电-芬顿体系中的应用 被引量：1

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作者 孟泓杉 王宇晶 +2 位作者 张治宏 严乐 杨诗卡 《西安工业大学学报》 CAS 2018年第3期268-273,共6页

为了改善传统电-芬顿阴极材料催化能力有限,Fe^(2+)的再生困难,电流密度低,应用pH值范围窄等问题,文中以石墨烯气凝胶为基体将其与Cu金属掺杂负载,采用自然干燥法制得铜掺杂石墨烯气凝胶(Cu-GA).通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD... 为了改善传统电-芬顿阴极材料催化能力有限,Fe^(2+)的再生困难,电流密度低,应用pH值范围窄等问题,文中以石墨烯气凝胶为基体将其与Cu金属掺杂负载,采用自然干燥法制得铜掺杂石墨烯气凝胶(Cu-GA).通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)等对铜掺杂石墨烯气凝胶进行结构及形貌表征,利用热重分析(TG)测定其热稳定性,并且采用电化学工作站对其进行电化学性能测试.为了检测铜掺杂石墨烯气凝胶的催化性能,将其作为阴极材料用于电-芬顿体系中降解罗丹明B模拟染料废水.实验结果表明,在最佳pH=3的条件下,降解罗丹明B 30min后,降解率高达97%,且COD去除率达到84%.结果表明铜掺杂石墨烯气凝胶结构稳定,能够高效氧化降解有机污染物,这是由于Cu+的引入能够有效催化分解H_2O_2,加速·OH的产生,有效地提高了电-芬顿降解效率. 展开更多

关键词 石墨烯气凝胶 铜掺杂 电-芬顿 氧化降解

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石墨烯气凝胶的制备及在污水处理中的应用 被引量：2

15

作者 朱俊杰 丁颖 +2 位作者 姜涛 刘海涛 倪哲伟 《化工新型材料》 CAS CSCD 北大核心 2023年第5期244-248,共5页

通过对石墨烯(GN)与石墨烯气凝胶(GA)的制备介绍,对目前GA在污水处理中的相关应用研究进行了叙述。综述了GA的吸附能力,以及在去离子电容技术(CDI)和GA作为催化剂载体的应用,并对GA在污水处理中的作用前景进行了展望。

关键词 石墨烯 石墨烯气凝胶 印染废水 去离子电容 催化剂载体 污水处理

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定向导热的石墨烯气凝胶相变复合材料的研究 被引量：1

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作者 马驰 曹流 张东 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第1期52-57,共6页

有机相变材料具有较高的储热性能,但是较低的热导率限制了它的应用领域。鉴于此,本工作采用液氮冷冻法制备了石墨烯气凝胶,通过改变氧化石墨浓度来调整其结构,并用真空浸渍法将气凝胶与石蜡制备成相变复合材料,最后以实验测试与数值模... 有机相变材料具有较高的储热性能,但是较低的热导率限制了它的应用领域。鉴于此,本工作采用液氮冷冻法制备了石墨烯气凝胶,通过改变氧化石墨浓度来调整其结构,并用真空浸渍法将气凝胶与石蜡制备成相变复合材料,最后以实验测试与数值模拟相结合的方式研究气凝胶结构对相变复合材料热学性能的影响。结果表明:液氮冷冻法制备的气凝胶具有定向导热骨架,其优异的导热性能大幅提升了相变复合材料的热导率。同时,气凝胶以提升材料中石蜡相变焓的方式提升了材料的储热性能。该发现有望解决导热填料不能同时提升材料的导热性能和储热性能的问题,为热能工程的发展提供帮助。 展开更多

关键词 定向导热 石墨烯气凝胶 储热性能 有机相变材料 有限元模拟

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氮掺杂石墨烯气凝胶锚定RuP纳米粒子用于水合肼氧化辅助产氢

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作者 王正慜 洪庆玲 +3 位作者 王晓慧 黄昊 陈煜 李淑妮 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2023年第12期103-112,共10页

氢能是替代传统燃料的理想清洁能源。电解水析氢由于其环保和低成本的特性而受到广泛关注,然而,阳极析氧反应(OER)的缓慢动力学降低了制氢效率。因此,肼氧化反应(HzOR)以其低的理论电压电位(−0.33 V vs.RHE)成为了OER的合理替代方案。... 氢能是替代传统燃料的理想清洁能源。电解水析氢由于其环保和低成本的特性而受到广泛关注,然而,阳极析氧反应(OER)的缓慢动力学降低了制氢效率。因此,肼氧化反应(HzOR)以其低的理论电压电位(−0.33 V vs.RHE)成为了OER的合理替代方案。本工作中,以三维多孔的石墨烯气凝胶(GA)为导电基底,将Ru^(Ⅲ)-聚乙烯亚胺(Ru^(Ⅲ)-PEI)配合物吸附在GA表面。通过植酸(PA)和PEI之间的氢键相互作用GA进一步吸附PA,形成Ru^(Ⅲ)-PEI-GA-PA复合物。对Ru^(Ⅲ)-PEI-GAPA复合物前驱体进行磷化后,合成了锚定在N掺杂GA上的RuP纳米粒子(RuP/N-GA)。在热解过程中,在GA表面形成了超小的RuP纳米粒子。此外,PEI和PA的分解可以将丰富的N和P杂原子引入GA的结构中。因此,RuP/N-GA复合物具有高效的HzOR性能,在10 mA∙cm^(−2)时的工作电位低至−54 mV。此外,这种低Ru负载的新型RuP/N-GA复合物具有良好的析氢反应(HER)活性,电流密度为10 mA∙cm^(−2)时的HER过电势为−19.6 mV。在各种RuP/N-GA复合物中,RuP/N-GA-900具有最小的HER塔菲尔斜率(37.03 mV∙dec−1),表现出了最快的HER动力学。同时也表明RuP/N-GA-900的HER过程具有与Pt类似的Heyrovsky机制。理论计算结果表明,锚定结构和N杂原子的存在可以促进肼在RuP纳米粒子上的氧化。肼分子吸附在RuP/N-GA上的自由能为−0.68 eV,表明掺杂的N可以调节Ru活性位点的电子结构,有助于增强Ru的HzOR活性。此外,RuP/N-GA复合物对HER和HzOR均表现出优于商业Pt/C的循环稳定性和长期稳定性。基于RuP/N-GA复合物的双功能活性,所构建的双电极肼分解系统在10 mA∙cm^(−2)下表现出41 mV的极低分解电压就可以产氢,实现了低电压下节能制氢的目标。RuP/N-GA复合物优异的电催化活性归因于超小的RuP纳米粒子提供了丰富的Ru活性位点。此外,GA骨架中N的掺杂与RuP纳米颗粒之间的协同效应有助于提高RuP/N-GA复合物的活性。三维多孔的N-GA加速了电荷转移和传质过程,并且N-GA和RuP纳米粒子之间的相互作用增强了RuP纳米粒子对HER和HzOR的电催化活性。这项工作提出了一种HzOR辅助制氢的双功能电催化剂,并为通过吸附-磷化法设计和合成先进电催化剂提供了新思路。 展开更多

关键词 磷化钌 石墨烯气凝胶 锚定结构 肼氧化反应 析氢反应

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三维结构石墨烯气凝胶/环氧树脂复合材料的制备和电磁屏蔽性能 被引量：6

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作者 陈宇 张代军 +2 位作者 李军 温嘉轩 陈祥宝 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第5期82-88,共7页

以三维结构的石墨烯气凝胶为填料,通过真空浸渍的方法,将环氧树脂浸入并固化,制备石墨烯气凝胶/环氧树脂复合材料。利用FT-IR,XPS和XRD等测试手段,研究制备过程和炭化处理中石墨烯气凝胶的化学结构变化。实验结果表明:氧化石墨烯和聚酰... 以三维结构的石墨烯气凝胶为填料,通过真空浸渍的方法,将环氧树脂浸入并固化,制备石墨烯气凝胶/环氧树脂复合材料。利用FT-IR,XPS和XRD等测试手段,研究制备过程和炭化处理中石墨烯气凝胶的化学结构变化。实验结果表明:氧化石墨烯和聚酰胺酸,通过物理吸附的方式,形成石墨烯气凝胶。300℃热处理使得聚酰胺酸亚胺化成聚酰亚胺,氧化石墨烯得到部分还原。随着炭化温度的提高,石墨烯气凝胶中的石墨烯片层还原程度越高,聚酰亚胺炭化程度越高。与此同时,扫描电镜和光学显微镜结果表明,炭化处理和真空浸渍后,石墨烯气凝胶仍然可以保持良好的三维网络结构。在此基础上,石墨烯气凝胶作为导电填料,利用其三维网络结构,使得对应的复合材料具有良好的导电性能和电磁屏蔽性能。在石墨烯气凝胶含量仅为6.23%(质量分数)时,复合材料的电导率就可以达到252 S·m^(-1),电磁屏蔽效能高达75 dB。 展开更多

关键词 石墨烯气凝胶 环氧树脂 复合材料 电磁屏蔽性能

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基于氧化石墨烯气凝胶固相萃取柱检测有机磷农药 被引量：5

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作者 侯秀丹 于辉 +2 位作者 朱风 李兆杰 杨庆利 《色谱》 CAS CSCD 北大核心 2022年第1期10-16,共7页

以氧化石墨烯气凝胶三维纳米材料作为固相萃取的吸附剂,结合高效液相色谱,对食品中的有机磷农药(辛硫磷、双硫磷、倍硫磷、杀螟硫磷)进行检测分析。首先,利用冷冻干燥的方式制备得到氧化石墨烯气凝胶,通过扫描电镜、红外光谱、比表面积... 以氧化石墨烯气凝胶三维纳米材料作为固相萃取的吸附剂,结合高效液相色谱,对食品中的有机磷农药(辛硫磷、双硫磷、倍硫磷、杀螟硫磷)进行检测分析。首先,利用冷冻干燥的方式制备得到氧化石墨烯气凝胶,通过扫描电镜、红外光谱、比表面积吸附等一系列的实验手段对其形貌及物理特性进行了表征,证明其成功合成。从扫描电镜中可见石墨烯的层状褶皱结构,其表面积为740.51 m^(2)/g。然后,将氧化石墨烯气凝胶直接填充于固相萃取柱中,在未借助任何硅胶等基体的条件下进行萃取研究;通过单因素实验,系统研究了萃取和洗脱条件对有机磷农药萃取回收率的影响。结果显示,在上样体积15 mL、样品溶液pH值4、上样速率1.0 mL/min、洗脱剂1.0 mL乙腈的条件下萃取回收率最高。与商用的萃取材料进行比较,包括碳十八硅胶柱(C18)、阴离子交换柱(SAX)、氨基柱(-NH_(2))和硅酸镁柱(Florisil),氧化石墨烯气凝胶填充的固相萃取柱的萃取回收率有明显提高。实验考察了氧化石墨烯气凝胶直接填充的萃取柱的寿命,结果显示该萃取柱可以重复使用15次,可见解决了分散无基体支撑的石墨烯纳米片容易破碎、堵塞筛板的问题。与液相色谱联用建立分析方法,4种有机磷农药的线性范围较宽,辛硫磷、双硫磷和倍硫磷的线性范围为1~200μg/L,杀螟硫磷的线性范围为2~200μg/L,线性拟合良好(线性相关系数r^(2)≥0.9949),检出限为0.2~0.5μg/L,满足于我国和其他国家限定标准的检测。将该方法应用于实际样品,在苹果皮中未检测到有机磷农药,对其进行加标,回收率为70.5%~93.6%,相对标准偏差≤10.4%。 展开更多

关键词 高效液相色谱 固相萃取 氧化石墨烯气凝胶 有机磷农药

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多巴胺还原氧化石墨烯气凝胶的制备与吸附性能 被引量：5

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作者 张凯丽 堵晴川 晏超 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第A02期219-221,232,共4页

石油和有机液体的泄漏对水体资源构成严重危害,带来不可挽回的经济损失。因此,高效的吸油及油水分离材料极具应用价值。以天然石墨为原料,通过Hummers法制备了氧化石墨烯(GO)。将定量氧化石墨烯水溶液与多巴胺(DA)溶液进行混合,利用多... 石油和有机液体的泄漏对水体资源构成严重危害,带来不可挽回的经济损失。因此,高效的吸油及油水分离材料极具应用价值。以天然石墨为原料,通过Hummers法制备了氧化石墨烯(GO)。将定量氧化石墨烯水溶液与多巴胺(DA)溶液进行混合,利用多巴胺在水中的自聚合以及还原性能,在常压、较低温度(95℃)下经水热反应制备了绿色无污染的多巴胺还原氧化石墨烯水凝胶,再经冷冻干燥得到结构完好的三维结构的多巴胺还原氧化石墨烯气凝胶(DGA)。通过Raman、XRD、SEM、接触角对其形貌结构进行了表征。研究了气凝胶对不同油品的吸附性能,其最大吸附量可达66~120 g/g,是一种良好的吸附材料。 展开更多

关键词 石墨烯气凝胶 聚多巴胺 吸附性能

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