还原石墨烯氧化物_银纳米线柔性复合电极的制备与性能研究_李云飞
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1 石墨烯/氧化铈纳米复合材料的制备及表征
在本篇论文中,通过改进的Hummer法制备出氧化石墨烯(GO)。然后通过水热法把氧化石墨烯和六水硝酸铈(CeO2•6H2O)进行复合,得到石墨烯/氧化铈的纳米复合材料。并通过XRD、场发射扫描电镜(SEM)、拉曼光谱、X射线光电能谱(XPS)以及红外光谱(IR)研究了GO-CeO2纳米复合材料的结构,形态。
总体而言,这篇论文提供了一种简单,没有催化剂的水热法合成石墨烯/氧化铈复合材料,为合成其他的石墨烯复合材料提供了新的视角。这些基于石墨烯的复合材料展现出来了很多潜在应用价值。考虑到其小尺寸和很好的分散性,可以进一步应用于太阳能电池,燃料电池以及遥感等。
伴随着经济的快速发展,环境问题越来越成为困扰人们生活的重要问题,尤其是有机污染越来越威胁人们的身体健康,而正是环境的恶化促进了人们对于处理环境污染的研究,加大了人们对新型材料尤其是复合材料的研究。
纳米科技是在20世纪80年代末90年代初才逐渐发展起来的前沿、交叉性新兴学科领域,它在创造新的生产工艺、新的产品等方面有巨大潜能。从材料的结构单元层次来说,纳米材料一般是由1~100 nm间的粒子组成,它介于宏观物质和微观原子、分子交界的过渡区域,是一种典型的介观系统。纳米材料因其独特的表面效应、量子尺寸效应、小尺寸效应等而表现出有异于常规材料的特殊性能,因而在各个领域得到广泛的应用[1、2]。Ueda 等人较早从利用太阳能的观点出发,对纳米材料的微多相光催化反应进行了系统的研究。这些反应主要集中在光解水[3]、CO2和N2固化[4]、光催化降解污染物[5~7]及光催化有机合成[8]等方面。TiO2光催化剂作为众多性能最好、最具有应用前景的光催化材料之一 [9],它具有催化活性高、稳定性好、价格低廉、对环境无污染、对人体无毒害等优点而受到大家的青睐。但是二氧化钛因为自身的局限性[10]:在光催化领域仍然面临着量子产率低、光生电子-空穴对易发生简单复合且禁带宽度约为3.2 eV,需在(近)紫外光下才能激发等不足,限制了其在光催化降解污染物方面的应用[11~13]。
能源需求的增加以及绿色可持续发展的理念使
得清洁可再生能源得到大力发展,其中,锂离子电池
在为电子产品供电方面发挥了关键作用[1-3]。为增加负
极材料的储能效率,获得容量高、安全性能优异的电
极材料,需要对负极材料进行创新性研究。在负极材料中,合金型负极在与锂离子形成合金相时可以达到
高能量容量和安全性好等效果,成为有前途的锂离子
电池负极材料[4-6]。在电极材料的研究中,纳米材料中
的离子迁移过程与宏观电化学性能联系密切;材料在
电化学过程中储存锂离子的能力决定电池的比容量;锂离子电池负极材料银纳米线的锂化机制
刘海辉1,2,3,张欣欣1,2,3
(1.天津工业大学材料科学与工程学院,天津300387;2.天津工业大学省部共建分离膜与膜过程国家重点实验
室,天津300387;3.天津工业大学先进纤维与储能技术重点实验室,天津300387)
摘要:为了探究银纳米线在不同工作电压下的锂化机制,借助原位透射电子显微镜的高分辨技术和电子衍射技术,
研究了在不同的工作电压条件下,银纳米线在锂化过程中的相变过程和形貌变化。结果表明:金属银用于电
池负极材料时,其工作电压对电极材料的活性有较大影响;银在低工作电压下的储锂量大,电极材料不易失
效;当工作电压为-1V时,Ag纳米线在储存锂离子过程中会先变成LiAg相,无明显体积形变;后续随着锂化
时间增加,LixAg合金中x>1时,纳米线粉碎化,生成Li3Ag、Li9Ag4相;当外加的电压为-2V时,锂离子会快速
在纳米线表面运输并与Ag发生反应,导致纳米线破碎。
关键词:锂离子电池;负极材料;Ag纳米线;锂化反应机制;原位透射电镜
中图分类号:TBQ152;TM911.3文献标志码:A文章编号:员远苑员原园圆源载(圆园24)园2原园园55原05
收稿日期:2022-05-26基金项目:国家自然科学基金资助项目(52271011)。通信作者:刘海辉(1984—),男,博士,讲师,主要研究方向为高性能纤维、新能源材料、热电转换材料。E-mail:**********************.cnLithiationmechanismofsilvernanowiresasnegativeelectrodematerialsfor
《三维水滑石-石墨烯纳米复合材料的制备及其吸附性能研究》
三维水滑石-石墨烯纳米复合材料的制备及其吸附性能研究一、引言
随着工业的快速发展,环境污染问题日益突出,特别是水体污染已经成为当前环境保护的热点问题。因此,开发高效、环保的吸附材料对于处理水体污染具有重要意义。近年来,三维水滑石/石墨烯纳米复合材料因其独特的结构和优异的性能,在吸附领域展现出巨大的应用潜力。本文旨在研究三维水滑石/石墨烯纳米复合材料的制备方法及其吸附性能,为实际应用提供理论依据。
二、材料制备
1. 材料选择与准备
本实验选用的主要原料为水滑石(Hydrotalcite)和石墨烯(Graphene)。其中,水滑石具有较大的比表面积和良好的吸附性能,而石墨烯因其优异的导电性、力学性能和大的比表面积,常被用作复合材料的基底。
2. 制备方法
本实验采用溶胶-凝胶法与原位还原法相结合的方法制备三维水滑石/石墨烯纳米复合材料。首先,将石墨烯氧化物分散在去离子水中,通过超声处理得到稳定的石墨烯分散液。随后,将水滑石前驱体溶液与石墨烯分散液混合,在一定的温度和pH值条件下进行溶胶-凝胶反应,并通过原位还原法将石墨烯氧化物还原为石墨烯。最后,经过离心、洗涤、干燥等步骤,得到三维水滑石/石墨烯纳米复合材料。
三、吸附性能研究
1. 吸附实验方法
本实验采用静态吸附法,将制备得到的三维水滑石/石墨烯纳米复合材料与不同浓度的污染水样进行混合,在一定温度下进行吸附实验。通过测定吸附前后水样中污染物的浓度变化,计算吸附量及吸附效率。
2. 吸附性能分析
实验结果表明,三维水滑石/石墨烯纳米复合材料对多种污染物具有较高的吸附性能。其优异的吸附性能主要归因于其独特的三维结构、较大的比表面积以及水滑石与石墨烯之间的协同作用。此外,该复合材料还具有较好的化学稳定性,能够在较宽的pH值范围内保持较高的吸附效率。
四、结论
本文成功制备了三维水滑石/石墨烯纳米复合材料,并对其吸附性能进行了深入研究。实验结果表明,该复合材料对多种污染物具有较高的吸附性能和较好的化学稳定性。这为其在环境治理、污水处理等领域的应用提供了重要的理论依据。
硫化铜及其氧化石墨烯纳米复合材料的制备与性能的研究
摘要:本文主要研究了硫化铜及其氧化石墨烯纳米复合材料的制备方法和性能。以硫化铜为基础,加入不同比例的氧化石墨烯,经过多道工序制备出复合材料,并对其进行了形貌、结构以及电化学性能的表征。结果表明,与纯硫化铜相比,该氧化石墨烯纳米复合材料具有更高的电化学活性和更好的循环稳定性。
关键词:硫化铜,氧化石墨烯,纳米复合材料,电化学性能
1.引言
硫化铜是一种重要的功能材料,具有广泛的应用前景。它具有高导电性、良好的机械性能和化学稳定性,因此被广泛用于传感器、催化剂等领域。然而,由于其电化学活性和循环稳定性较低,限制了其在电化学储能和转化等方面的应用。因此,研究硫化铜与其他材料的复合效应,提高其电化学活性和稳定性,具有重要意义。
氧化石墨烯是一种具有优异电学、热学、机械和化学性能的纳米材料。它由于其大比表面积、高导电性和导热性等制备纳米复合材料。目前,研究表明,氧化石墨烯与硫化铜的复合材料能够有效提高硫化铜电化学性能。因此,本文将以硫化铜为基础,加入不同比例的氧化石墨烯,制备出硫化铜及其氧化石墨烯纳米复合材料,并研究其电化学性能。
2.实验部分
2.1材料制备
硫化铜及其氧化石墨烯纳米复合材料的制备涉及到多到工序,具体步骤如下:
(1)物质准备:硫化铜粉末、还原石墨烯oxide 纳米粉末、二甲基亚砜、N-甲基吡咯烷酮、无水氢氟酸。 (2)硫化铜制备:取硫化铜粉末2g加入50ml二甲基亚砜,超声分散;加入旋转摇床中,100rpm振荡反应7h,用离心机将粉末分离、脱液,烘干5h后,将其置于800℃的反应炉中反应4h,即可得到硫化铜。
(3)氧化石墨烯纳米制备:将还原石墨烯oxide纳米粉末1g加入20ml的NMP(N-甲基吡咯烷酮)中,用控制温度加热至100℃,产生深褐色的混悬液;加入1.5ml无水氢氟酸,保持反应1h后加水稀释,并用离心机分离、洗涤,烘干5h后得到产品。