石墨烯对纯铝力学、电学和耐腐蚀性能影响

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作者 张海平 孙庆泽 +1 位作者 李炯利 王旭东 《材料科学与工艺》 北大核心 2025年第2期75-81,共7页

为了研究粉末冶金工艺和石墨烯对纯铝力学性能和耐腐蚀性能的影响,以铝粉和氧化石墨烯粉末为原材料,采用粉末冶金工艺,制备了石墨烯铝基复合材料杆材和粉末冶金纯铝杆材,并采用相同挤压工艺获得了熔融铸造纯铝杆材,开展了3种材料的力学... 为了研究粉末冶金工艺和石墨烯对纯铝力学性能和耐腐蚀性能的影响,以铝粉和氧化石墨烯粉末为原材料,采用粉末冶金工艺,制备了石墨烯铝基复合材料杆材和粉末冶金纯铝杆材,并采用相同挤压工艺获得了熔融铸造纯铝杆材,开展了3种材料的力学性能、电学性能和中性盐雾腐蚀性能研究。利用金相显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电镜(TEM)、能谱(EDS)和重量变化等手段分析了3种材料的微观组织与腐蚀产物。结果表明,粉末冶金工艺能将纯铝材料的拉伸强度提高17.2%,同时保持电阻率几乎不变;0.5%含量石墨烯可使纯铝拉伸强度提高42.5%,且电阻率仅增大1.4%。在中性盐雾环境下,铸造纯铝的腐蚀速率略高于粉末冶金纯铝,石墨烯铝基复合材料和粉末冶金纯铝的腐蚀速率相当。石墨烯可有效提高纯铝力学性能,同时不明显降低其电阻率和耐腐蚀性能。 展开更多

关键词 石墨烯铝基复合材料 粉末冶金 力学性能 电学性能 耐腐蚀性能

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还原氧化石墨烯吸波性能及宽频优化

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作者 褚海荣 周梦雨 +1 位作者 时双强 任素娥 《材料工程》 北大核心 2025年第3期117-124,共8页

采用改进的Hummers法制备了氧化石墨烯,然后通过高温热处理制备大片径还原氧化石墨烯(reduced graphene oxide,rGO)吸波剂,并研究了不同含量及叠加层数的rGO材料的吸波性能。计算结果表明,随着rGO含量的增加,吸波性能先增强后减弱。当rG... 采用改进的Hummers法制备了氧化石墨烯,然后通过高温热处理制备大片径还原氧化石墨烯(reduced graphene oxide,rGO)吸波剂,并研究了不同含量及叠加层数的rGO材料的吸波性能。计算结果表明,随着rGO含量的增加,吸波性能先增强后减弱。当rGO质量分数为1.0%,厚度为2.2 mm时,有效吸收带宽(effective absorption bandwidth,EAB,≤-10 dB)为5.4 GHz(12.0~17.4 GHz);当rGO含量为1.5%,厚度为1.8 mm时,有效吸收带宽为5.0 GHz(13.0~18.0 GHz)。为了克服单层rGO吸波材料EAB窄的缺点,以不同含量rGO吸波材料为材料库,采用改进的遗传算法优化多层叠加rGO吸波材料EAB。经优化后多层rGO吸波材料的EAB有了大幅提升,尤其当层数为3层,厚度为3.94 mm时,多层吸波材料具有最宽的EAB,达到11.5 GHz(6.5~18.0 GHz)。该研究进一步提高了rGO宽频吸波性能,具有重要的科学意义和工程应用价值。 展开更多

关键词 还原氧化石墨烯 吸波 宽频优化 遗传算法

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锂金属电池用石墨烯涂层改性隔膜

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作者 于帆 杜真真 +2 位作者 王珺 李炯利 王旭东 《材料工程》 北大核心 2025年第7期182-190,共9页

通过隔膜修饰层改性隔膜是一种比较常用的抑制锂枝晶生长,提高电池安全性的手段。本文以金属锂为负极,LiFePO_(4)为正极,石墨烯涂层改性聚丙烯为隔膜,组装成锂电池,通过循环测试、倍率性能测试、电化学阻抗测试以及循环前后锂负极的形... 通过隔膜修饰层改性隔膜是一种比较常用的抑制锂枝晶生长,提高电池安全性的手段。本文以金属锂为负极,LiFePO_(4)为正极,石墨烯涂层改性聚丙烯为隔膜,组装成锂电池,通过循环测试、倍率性能测试、电化学阻抗测试以及循环前后锂负极的形貌表征,探究隔膜上石墨烯涂层分别面向电池正极和面向电池负极对电池性能的影响。循环性能测试结果表明,石墨烯涂层面向负极侧的电池在0.2 C的倍率下,首次放电比容量可以达到168 mAh/g,循环500次后,放电比容量仍然可以达到154 mAh/g,容量保持率达到91.67%。电化学阻抗分析发现,石墨烯涂层面向负极侧的电池具有更低的界面电阻和更好的反应动力学,且循环后的锂负极表面均匀平整,未见明显的锂聚集。石墨烯涂层面向负极的锂电池具有更好的循环性能和更高的安全性。 展开更多

关键词 改性隔膜 石墨烯 锂电池 枝晶

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在石墨烯薄膜制备中铜箔预处理的研究进展

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作者 张宝勋 李学瑞 +2 位作者 李炯利 王泽正 王旭东 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第S02期103-111,共9页

基于铜箔基底的化学气相沉积法由于其高质量、便于大面积生产、层数可控的优势而成为石墨烯薄膜制备极有前途的技术之一。其中铜箔基底的处理对控制石墨烯薄膜的质量发挥着重要的作用。本文综述了石墨烯薄膜制备中铜箔预处理的研究进展... 基于铜箔基底的化学气相沉积法由于其高质量、便于大面积生产、层数可控的优势而成为石墨烯薄膜制备极有前途的技术之一。其中铜箔基底的处理对控制石墨烯薄膜的质量发挥着重要的作用。本文综述了石墨烯薄膜制备中铜箔预处理的研究进展,分析了铜箔的粗糙度、晶界、晶向、杂质等对石墨烯薄膜质量的影响,归纳总结了铜箔预处理的研究现状及常见的处理方案,讨论了各处理方案对铜箔基板的影响以及对其制备的石墨烯质量的影响,最后指出了目前几种处理方案存在的问题并展望了石墨烯制备中铜箔处理未来的发展方向。 展开更多

关键词 石墨烯 铜箔 预处理 石墨烯薄膜 化学气相沉积 石墨烯制备

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石墨烯导热材料研究进展 被引量：15

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作者 李岳 李炯利 +3 位作者 朱巧思 梁佳丰 郭建强 王旭东 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第11期1-13,共13页

石墨烯作为一种具有超高热导率的二维纳米材料,在导热领域有着广阔的应用前景。本文综述了石墨烯导热材料的研究进展,介绍了石墨烯本征热导率及其层数、缺陷、边缘情况等对热导率的影响,分析了石墨烯纤维的研究现状及存在的问题,讨论了... 石墨烯作为一种具有超高热导率的二维纳米材料,在导热领域有着广阔的应用前景。本文综述了石墨烯导热材料的研究进展,介绍了石墨烯本征热导率及其层数、缺陷、边缘情况等对热导率的影响,分析了石墨烯纤维的研究现状及存在的问题,讨论了各类石墨烯导热薄膜(纯石墨烯薄膜/石墨烯杂化薄膜/石墨烯聚合物复合薄膜)热导率的影响因素,归纳总结了各类三维石墨烯导热材料(无规分散石墨烯三维复合材料和特定结构石墨烯三维复合材料)的结构、性能与研究现状,最后指出了目前几种导热材料研究存在的问题并展望了石墨烯未来导热领域的发展方向,尤其是在LED照明、智能手机等高功率、高度集成系统中,石墨烯导热材料有着良好的发展前景。 展开更多

关键词 石墨烯 热导率 石墨烯纤维 石墨烯薄膜 三维石墨烯 石墨烯基复合材料

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氧化石墨烯的化学还原方法与机理研究进展 被引量：14

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作者 郭建强 李炯利 +3 位作者 梁佳丰 李岳 朱巧思 王旭东 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第7期24-35,共12页

石墨烯物理性能优异,自被发现以来迅速引起了国内外研究者的广泛关注。石墨烯的批量生产是实现石墨烯材料应用的前提,由于氧化石墨烯具有丰富的含氧官能团,便于化学改性,生产成本低、可规模化生产,化学还原氧化石墨烯成为目前大批量制... 石墨烯物理性能优异,自被发现以来迅速引起了国内外研究者的广泛关注。石墨烯的批量生产是实现石墨烯材料应用的前提,由于氧化石墨烯具有丰富的含氧官能团,便于化学改性,生产成本低、可规模化生产,化学还原氧化石墨烯成为目前大批量制备石墨烯材料最常用的方法之一。至今已经有数十种化学还原氧化石墨烯的方法被报道,还原效果千差万别,还原机理也尚未定论。本文梳理了氧化石墨烯的主要化学还原方法,从关键反应基团的角度进行了归纳总结,论述了它们的优缺点;分析了多种氧化石墨烯的还原机理,提出氧化石墨烯化学还原的本质是羟基还原同时形成碳碳双键的过程。 展开更多

关键词 石墨烯 氧化石墨烯 化学还原 还原机理

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等离子体增强化学气相沉积可控制备石墨烯研究进展 被引量：8

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作者 李娜 张儒静 +2 位作者 甄真 许振华 何利民 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第7期36-44,共9页

石墨烯具有超薄的结构、优异的光学和电学等性能,在晶体管、太阳能电池、超级电容器和传感器等领域具有极大的应用潜能。为更好地发展实际应用,高质量石墨烯的可控制备研究尤为重要。等离子体增强化学气相沉积(PECVD)技术具有低温和原... 石墨烯具有超薄的结构、优异的光学和电学等性能,在晶体管、太阳能电池、超级电容器和传感器等领域具有极大的应用潜能。为更好地发展实际应用,高质量石墨烯的可控制备研究尤为重要。等离子体增强化学气相沉积(PECVD)技术具有低温和原位生长的优势,成为未来石墨烯制备方面较具潜力的发展方向之一。本文综述了PECVD技术制备石墨烯的发展,重点讨论了PECVD过程中等离子体能量、生长温度、生长基底和生长压力对石墨烯形核及生长的作用,概述了PECVD制备石墨烯的形核及聚结机制、刻蚀和边缘生长竞争两种不同机制,并指出PECVD技术制备石墨烯面临的挑战及发展。在未来的研究中,需突破对石墨烯形核及生长的控制,实现低温原位的大尺寸、高质量石墨烯薄膜的可控制备,为PECVD基石墨烯器件在电子等领域的应用奠定基础。 展开更多

关键词 石墨烯 等离子体增强化学气相沉积 形核及生长 生长机制

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石墨烯在水泥基材料中的作用机制研究综述 被引量：8

8

作者 梁佳丰 郭建强 +3 位作者 李岳 朱巧思 李炯利 王旭东 《硅酸盐通报》 CAS 北大核心 2021年第3期704-713,共10页

石墨烯具有优异的力学强度、阻隔性以及超大比表面积,通过对其进行物理或化学分散处理,能够制备高性能石墨烯水泥基复合材料。石墨烯通过调控水泥水化反应、改善孔隙结构以及界面结合等方式,可以改善水泥基材料的力学强度和耐久性能,在... 石墨烯具有优异的力学强度、阻隔性以及超大比表面积,通过对其进行物理或化学分散处理,能够制备高性能石墨烯水泥基复合材料。石墨烯通过调控水泥水化反应、改善孔隙结构以及界面结合等方式,可以改善水泥基材料的力学强度和耐久性能,在水泥基复合材料领域展现出巨大的应用潜力。本文综述了石墨烯水泥基复合材料的研究进展,总结了石墨烯在水泥基复合材料中的分散工艺和应用效果。同时,讨论了石墨烯的作用机理,并展望了石墨烯水泥基复合材料的发展趋势。 展开更多

关键词 石墨烯 分散 水泥 力学强度 耐久性能 作用机理

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石墨烯理化参数对低含量石墨烯填充聚四氟乙烯摩擦磨损的影响 被引量：7

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作者 朱巧思 李炯利 +4 位作者 郭建强 李学瑞 梁佳丰 李岳 王旭东 《航空材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第4期9-18,共10页

研究石墨烯平均片径、片层厚度、比表面积、碳氧比等理化参数对其填充改性聚四氟乙烯复合材料摩擦磨损性能的影响。通过扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、物理吸附仪、X射线光电子能谱仪(XPS)分别表征4种石墨烯的表面形貌及平... 研究石墨烯平均片径、片层厚度、比表面积、碳氧比等理化参数对其填充改性聚四氟乙烯复合材料摩擦磨损性能的影响。通过扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、物理吸附仪、X射线光电子能谱仪(XPS)分别表征4种石墨烯的表面形貌及平均片径、片层厚度、比表面积、碳氧比,采用可控环境摩擦磨损仪测试复合材料的摩擦因数,采用三维白光干涉形貌仪测试复合材料的体积磨损率。结果表明:填充量相同时,石墨烯的碳氧比是影响复合材料摩擦因数的主要因素,石墨烯的比表面积是影响复合材料体积磨损率的主要因素;当石墨烯填充量为1%(质量分数,下同)时,碳氧比为45.64、碳含量为97.66%的石墨烯可以使聚四氟乙烯复合材料摩擦因数降低27.97%;比表面积为466.78 m2/g的石墨烯可以使聚四氟乙烯复合材料体积磨损率降低76.46%。 展开更多

关键词 石墨烯 聚四氟乙烯 碳氧比 比表面积 摩擦磨损

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Mn2O3/Fe2O3/少层石墨烯/硫锂硫电池正极材料的制备及其电化学性能 被引量：6

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作者 王楠 齐新 +4 位作者 彭思侃 陈翔 王晨 戴圣龙 燕绍九 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第8期110-118,共9页

采用熔盐法、层间催化剥离法、退火工艺及熔化扩散法制备出Mn2O3/Fe2O3/少层石墨烯/硫复合材料作为锂硫电池正极材料。高导电少层石墨烯构成三维导电网络,为电极反应过程中电子传输提供通道,有利于提升锂硫电池的比容量。金属氧化物颗... 采用熔盐法、层间催化剥离法、退火工艺及熔化扩散法制备出Mn2O3/Fe2O3/少层石墨烯/硫复合材料作为锂硫电池正极材料。高导电少层石墨烯构成三维导电网络,为电极反应过程中电子传输提供通道,有利于提升锂硫电池的比容量。金属氧化物颗粒均匀分布在少层石墨烯表面,对多硫化物具有强烈化学吸附作用,能够有效抑制多硫化物的溶解和迁移效应,有利于增强锂硫电池循环稳定性。结果表明,Mn2O3/Fe2O3/FLG30/S电极显示出高比容量和优异的循环性能。0.1 C倍率下,其初始容量高达886.3 mAh·g^-1,100圈循环后容量保持率高达88.1%。 展开更多

关键词 三氧化二锰 三氧化二铁 插层 锂硫电池

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拉曼光谱在石墨烯聚合物纳米复合材料中的应用 被引量：4

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作者 郝思嘉 李哲灵 +4 位作者 任志东 田俊鹏 时双强 邢悦 杨程 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第7期45-60,共16页

拉曼光谱不仅能够用于确定石墨烯的物理性质、缺陷程度及层数等,也逐渐发展成为研究石墨烯聚合物复合材料重要的分析表征工具。石墨烯拉曼特征峰可用于对复合材料中石墨烯进行二维及三维的拉曼成像,从而获得石墨烯的分散状态。石墨烯拉... 拉曼光谱不仅能够用于确定石墨烯的物理性质、缺陷程度及层数等,也逐渐发展成为研究石墨烯聚合物复合材料重要的分析表征工具。石墨烯拉曼特征峰可用于对复合材料中石墨烯进行二维及三维的拉曼成像,从而获得石墨烯的分散状态。石墨烯拉曼特征峰的位移能够灵敏地反映石墨烯的形变程度,从而定量地评估复合材料中石墨烯与聚合物分子之间的相互作用、计算石墨烯的有效杨氏模量以及确定石墨烯的空间取向。本文综述了拉曼光谱在石墨烯聚合物复合材料领域的应用研究,介绍了拉曼光谱技术在石墨烯聚合物复合材料领域的最新研究进展,如石墨烯复合材料的微观变形机理、石墨烯与聚合物基体之间的应力转移效率、影响材料性能的关键性因素等。石墨烯聚合物复合材料的拉曼光谱研究目前仍以模型化复合材料为主要研究对象,而且聚合物基体的荧光效应也会在一定程度上限制拉曼光谱的应用。针对于此,可适当提高激发光的功率而产生一些非线性效应,以大幅增大拉曼光强度,从而使拉曼光谱技术在石墨烯聚合物复合材料领域中得到更广泛的应用。 展开更多

关键词 石墨烯 纳米复合材料 拉曼光谱 分散性 力学性能

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PC/铜负载氧化石墨烯复合材料的力学及抗菌性能 被引量：4

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作者 梁佳丰 郭建强 +2 位作者 李岳 李炯利 王旭东 《工程塑料应用》 CAS CSCD 北大核心 2021年第10期1-5,共5页

利用喷雾干燥法得到了铜负载氧化石墨烯(Cu@GO),并通过高速混合、挤出、注塑工艺成功制备了聚碳酸酯(PC)/Cu@GO抗菌复合材料。观察了Cu@GO抗菌颗粒在PC中的分散情况,探究了不同Cu@GO添加量下PC复合材料的力学及抗菌性能。结果表明,Cu@GO... 利用喷雾干燥法得到了铜负载氧化石墨烯(Cu@GO),并通过高速混合、挤出、注塑工艺成功制备了聚碳酸酯(PC)/Cu@GO抗菌复合材料。观察了Cu@GO抗菌颗粒在PC中的分散情况,探究了不同Cu@GO添加量下PC复合材料的力学及抗菌性能。结果表明,Cu@GO在PC基体中分散均匀,没有出现明显团聚。添加适量的Cu@GO能够提高PC的拉伸强度、弯曲强度和压缩强度。Cu@GO有效地提升了PC的抗菌性,当Cu@GO质量分数为0.1%时,PC对大肠杆菌和金黄葡萄球菌的抗菌率分别为99.8%和99.9%,当其质量分数大于0.2%时,PC对两种细菌的抗菌率均超过99.9%。 展开更多

关键词 喷雾干燥 铜负载氧化石墨烯 聚碳酸酯 力学性能 抗菌性能

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新型低温真空法制备高品质石墨烯 被引量：3

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作者 齐新 陈翔 +3 位作者 李冰天 王晨 李秀辉 燕绍九 《航空材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第4期1-8,共8页

以往制备石墨烯大多采用强酸氧化剂、1000℃以上的还原温度以及昂贵的金属催化剂中的一种或多种,造成低效率、高能耗和重污染等问题。本工作提供一种真空辅助制备高品质石墨烯的新思路,以无水AlCl3和FeCl3作为共插层剂制备出"手风... 以往制备石墨烯大多采用强酸氧化剂、1000℃以上的还原温度以及昂贵的金属催化剂中的一种或多种,造成低效率、高能耗和重污染等问题。本工作提供一种真空辅助制备高品质石墨烯的新思路,以无水AlCl3和FeCl3作为共插层剂制备出"手风琴"状的1阶石墨层间化合物(AlCl3-FeCl3-GICs);在180℃相对较低温度下真空处理1阶AlCl3-FeCl3-GICs,低沸点AlCl3受热汽化后将石墨片层进一步撑开,得到"蠕虫"状的膨胀石墨;利用液相剥离法,将膨胀石墨在有机溶剂中超声剥离得到高品质石墨烯。膨胀石墨的制备过程没有采用强氧化剂,且在无水无氧的环境中进行,反应温度控制在180℃以内,整体制备条件相对温和且环保。膨胀石墨相邻片层间的范德华力作用极其微弱,易于后续剥离成石墨烯。采用液相法制备石墨烯,能最大可能避免石墨烯晶格结构的破坏。用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和原子力显微镜(AFM)观察样品的微观形貌,用X射线粉末衍射(XRD)仪、射线光电子能谱(XPS)仪和拉曼光谱仪等表征样品的微观结构,结果表明:制备的石墨烯缺陷度极低,sp2晶格结构仍然保持高度的规整性,石墨烯层数大多在3层以内。 展开更多

关键词 石墨烯 高品质 石墨层间化合物 低温真空法 液相剥离

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石墨烯的液相剥离制备及在磷酸铁锂正极中的应用 被引量：4

14

作者 南文争 燕绍九 +2 位作者 彭思侃 王晨 王继贤 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第11期108-115,共8页

以天然鳞片石墨为原料,通过氧化插层、高温膨胀制备石墨烯前驱体,经高压均质液相剥离,得到高结晶度、少缺陷且表面带有纳米孔洞的石墨烯。采用SEM,TEM,AFM,XRD,Raman观察材料的组织结构。将材料制成扣式电池,测试电化学性能。测试结果表... 以天然鳞片石墨为原料,通过氧化插层、高温膨胀制备石墨烯前驱体,经高压均质液相剥离,得到高结晶度、少缺陷且表面带有纳米孔洞的石墨烯。采用SEM,TEM,AFM,XRD,Raman观察材料的组织结构。将材料制成扣式电池,测试电化学性能。测试结果表明,制备的石墨烯具有典型的褶皱弯曲结构特征,厚度为4层,结晶度高且表面带有纳米孔洞。作为正极导电添加剂用于磷酸铁锂电极,可构建高效导电导离子网络,显著提升电极倍率性能。具体表现为:10C放电倍率,放电比容量达90 mAh/g;5 C充放循环200周次,容量保持率100%,放电比容量仍达90 mAh/g。石墨烯制备方法简单,可实现工程化批量生产。 展开更多

关键词 液相剥离 石墨烯 导电添加剂 倍率性能

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喷雾干燥法制备石墨烯包覆富锂锰基材料Li1.22Mn0.52Ni0.26O2及其电化学性质 被引量：3

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作者 王继贤 彭思侃 +4 位作者 南文争 陈翔 王晨 燕绍九 戴圣龙 《储能科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2021年第1期111-117,共7页

本工作采用喷雾干燥法制备了小片径石墨烯包覆的Li1.22Mn0.52Ni0.26O2富锂锰基材料(G-LNMO),系统研究了包覆前后材料的晶体结构、微观形貌及电化学性质。扫描电镜(SEM)及透射电镜(TEM)结果表明,该方法实现了石墨烯对富锂锰基材料(LNMO)... 本工作采用喷雾干燥法制备了小片径石墨烯包覆的Li1.22Mn0.52Ni0.26O2富锂锰基材料(G-LNMO),系统研究了包覆前后材料的晶体结构、微观形貌及电化学性质。扫描电镜(SEM)及透射电镜(TEM)结果表明,该方法实现了石墨烯对富锂锰基材料(LNMO)的均匀包覆。充放电测试表明,石墨烯包覆后将LNMO材料在0.1 C和1 C倍率下的放电容量分别从199.8 mA·h/g和87.1 mA·h/g提升至220.2 mA·h/g和117.6 mA·h/g。在0.5 C倍率下经过100次循环后,G-LNMO材料的容量保持率为88%,相比于LNMO材料提升了17%。电池充放电曲线及电化学阻抗分析显示,石墨烯包覆能够显著提升电极动力学,降低电池在充放电过程中的极化,减缓电极/电解液界面副反应的发生,进而提升材料的循环稳定性和倍率性能。 展开更多

关键词 富锂锰基材料 石墨烯 表面包覆 喷雾干燥 电化学性能

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三维木头海绵-石墨烯/环氧树脂复合材料的制备及性能 被引量：3

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作者 李岳 李炯利 +1 位作者 梁佳丰 王旭东 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第9期200-207,共8页

采用天然巴沙木作为原材料,进行选择性刻蚀,得到三维层状结构的木头海绵。以木头海绵为模板,在负载一定比例的还原氧化石墨烯(rGO)与石墨烯纳米片(GNP)后,通过真空浸渍的方法与环氧树脂复合并固化,制备得到石墨烯-木头海绵(G-WS)/环氧... 采用天然巴沙木作为原材料,进行选择性刻蚀,得到三维层状结构的木头海绵。以木头海绵为模板,在负载一定比例的还原氧化石墨烯(rGO)与石墨烯纳米片(GNP)后,通过真空浸渍的方法与环氧树脂复合并固化,制备得到石墨烯-木头海绵(G-WS)/环氧树脂复合材料。结果表明:采用真空浸渍的方法,能够成功使氧化石墨烯(GO)在水热还原的同时,带动GNP负载到木头海绵表面,同时GO被还原成为rGO,经过与环氧树脂复合后,在环氧树脂内部,G-WS仍然保持良好的三维结构,这种取向分层结构使复合材料具有导热的各向异性,三维连通的结构也为良好的热导率奠定了基础。当填料质量分数为1.45%时,沿取向结构方向的热导率能够达到1.59 W·m^(-1)·K^(-1),相比于纯环氧树脂而言,热导率提升率高达457%。同时由于木头海绵内部层状的结构,赋予了G-WS良好的压缩回弹性能,能够实现80%压缩以及40%形变压缩,循环100次但不发生明显形变。 展开更多

关键词 石墨烯 热导率 环氧树脂 石墨烯基复合材料

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石墨烯与导电聚合物PSS∶PEDOT共包覆对LiCoO_(2)材料高电压电化学性能的影响 被引量：1

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作者 王继贤 彭思侃 +4 位作者 王晨 南文争 刘明良 燕绍九 戴圣龙 《航空材料学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第4期129-136,共8页

采用易于规模化的湿法包覆工艺成功制备了石墨烯纳米片与聚(3,4-亚乙基二氧噻吩)∶聚(苯乙烯磺酸盐)(PEDOT∶PSS)共包覆的LiCoO_(2)正极材料(GP-LCO),使用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)及电化学测试方法研究包覆前后材... 采用易于规模化的湿法包覆工艺成功制备了石墨烯纳米片与聚(3,4-亚乙基二氧噻吩)∶聚(苯乙烯磺酸盐)(PEDOT∶PSS)共包覆的LiCoO_(2)正极材料(GP-LCO),使用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)及电化学测试方法研究包覆前后材料的晶体结构、微观形貌及电化学性质。结果表明∶均匀分散的石墨烯纳米片(1%,质量分数,下同)与PEDOT∶PSS(2%)在LiCoO_(2)颗粒表面形成均一的包覆层;电化学测试结果表明,石墨烯纳米片与PEDOT:PSS所形成的复合包覆层不仅提升了材料的电化学反应速率,还改善了电化学反应的可逆性;经过表面包覆的GP-LCO添加2%Super P导电剂所制备的电极,在2.5~4.5 V(vs.Li+/Li)的电压范围内,0.1 C倍率下首次放电比容量173.9 mAh/g,10 C倍率下仍能表现出118.0 mAh/g的放电容量,循环性能和倍率性能均优于未包覆的LiCoO_(2)材料(LCO)。 展开更多

关键词 LiCoO_(2) 石墨烯 PSS:PEDOT 表面包覆 电化学性能

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石墨烯/锂金属复合材料的制备和电化学性能 被引量：1

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作者 杜真真 于帆 +3 位作者 王珺 王晶 李炯利 王旭东 《功能材料》 CAS CSCD 北大核心 2022年第12期12215-12223,共9页

对于高能量密度锂金属电池体系,安全、稳定的锂负极材料是关键。采用微波还原、热还原和机械剥离方法制备了3种具有不同形貌结构的石墨烯,并通过压制和叠层工艺,制备出石墨烯/锂金属复合材料。通过扫描电子显微镜(SEM)、拉曼(Raman)、X... 对于高能量密度锂金属电池体系,安全、稳定的锂负极材料是关键。采用微波还原、热还原和机械剥离方法制备了3种具有不同形貌结构的石墨烯,并通过压制和叠层工艺,制备出石墨烯/锂金属复合材料。通过扫描电子显微镜(SEM)、拉曼(Raman)、X射线光电子能谱(XPS)和N_(2)吸脱附曲线分析了不同石墨烯材料的形貌、组成、结构以及石墨烯/锂金属复合材料的形貌。同时采用Li||Li对称电池和LiFeO_(4)全电池,评价了石墨烯/锂金属复合材料作为负极的电化学性能。结果表明,石墨烯/锂金属复合材料具有层状结构,在微波还原石墨烯(MRGO)、热还原石墨烯(RGO)和机械剥离石墨烯(EG)中,MRGO最适用于改性金属锂,叠层3次得到的4MRGO/3Li复合材料具有最优的电化学性能。基于4MRGO/3Li的Li||Li对称电池在9.9 mV左右的极化电压下稳定循环1200圈,相对于纯锂金属,极化电压降低10.6 mV,安全性和稳定性大大提升。以4MRGO/3Li复合材料为负极的LiFeO_(4)全电池稳定循环800圈后,放电容量保持为156 mAh/g。 展开更多

关键词 锂金属 石墨烯 固态电解质界面 锂电池 负极

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Pt催化剂的不同碳载体对膜电极性能的影响

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作者 王珺 杜真真 +2 位作者 于帆 王旭东 李炯利 《材料工程》 北大核心 2025年第6期198-209,共12页

不同碳载体载Pt催化剂对质子交换膜燃料电池膜电极性能的影响不同。本文分别制备石墨烯和Vulcan XC-72担载的Pt催化剂(Pt/G和Pt/C),对它们的形貌和物理特性进行表征,并作为膜电极阴极催化剂,通过极化曲线性能测试和阻抗测试探究Pt/G和P... 不同碳载体载Pt催化剂对质子交换膜燃料电池膜电极性能的影响不同。本文分别制备石墨烯和Vulcan XC-72担载的Pt催化剂(Pt/G和Pt/C),对它们的形貌和物理特性进行表征,并作为膜电极阴极催化剂,通过极化曲线性能测试和阻抗测试探究Pt/G和Pt/C在不同I/C比下对膜电极性能的影响,以及不同Pt载量下Pt/G和Pt/C的性能变化趋势,并进行循环伏安曲线测试和加速耐久性测试,通过电化学活性面积和极化曲线性能的变化进一步评估不同碳载体载Pt催化剂在燃料电池操作环境下对膜电极稳定性的影响。结果表明,Pt/G和Pt/C最佳I/C比分别为0.5和0.6;随着Pt载量的升高,极化性能曲线均呈现先升高后降低的趋势,且均在0.8 mgPt/cm^(2)时,达到最大值;Pt/G经历30000次三角波循环后,ECSA损失率为63%,峰值功率保有率高达60%,与Pt/C相比,石墨烯是稳定性优于无定形碳Vulcan XC-72的燃料电池膜电极催化剂载体。 展开更多

关键词 膜电极 PT催化剂 质子交换膜 燃料电池 石墨烯 碳载体

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质子交换膜燃料电池关键材料的研究进展 被引量：12

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作者 杜真真 王珺 +3 位作者 王晶 于帆 李炯利 王旭东 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第12期35-50,共16页

燃料电池是一种非常有前景的新能源体系。燃料电池不使用热力发动机,利用电极和电解质界面发生的化学反应直接将燃料的化学能转换成电能,反应不受卡诺循环限制,因此,具有高的能量转换效率。在燃料电池中,质子交换膜燃料电池(PEMFC)在便... 燃料电池是一种非常有前景的新能源体系。燃料电池不使用热力发动机,利用电极和电解质界面发生的化学反应直接将燃料的化学能转换成电能,反应不受卡诺循环限制,因此,具有高的能量转换效率。在燃料电池中,质子交换膜燃料电池(PEMFC)在便携式设备、交通运输以及固定装置领域具有重要的应用前景。然而,目前的PEMFC还存在一些问题,主要包括高成本、功率不足、稳定性差等问题,限制了其大规模商业化应用。这些问题的根本原因在于PEMFC中阴极催化剂、气体扩散层、质子交换膜和双极板等关键材料的成本和性能还不能满足PEMFC商业化的要求。要实现PEMFC的大规模应用,需要开发先进的阴极催化剂、气体扩散层、质子交换膜和双极板等关键材料。针对PEMFC对低成本、高性能先进材料的需求,本文综述了阴极催化剂、气体扩散层、质子交换膜和双极板等关键材料的研究进展以及应用面临的问题,并指出了未来的发展方向:加强铂合金催化剂以及金属-氮-碳(M-N-C)化合物催化剂的规模化制备工艺的探索;制备兼具高质子传导率和优异力学性能的质子交换膜;详细研究改性气体扩散层在不同的工况条件下对PEMFC性能的影响;开发具有优良耐蚀性和导电性的涂层或新型金属材料用于双极板。 展开更多

关键词 燃料电池 关键材料 质子交换膜 催化剂 气体扩散层 双极板

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