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石墨烯量子点(GQDs)显著的量子限域效应和边缘效应已经引起人们极大的研究兴趣。它不仅展现出稳定的光致发光现象,而且具有良好的溶解性和化学惰性等诸多优点,使其广泛应用于生物成像、光催化剂和传感器等领域。受限于传统制备方法原料昂贵和操作繁琐等原因,GQDs的工业发展受到严重阻碍。煤及其衍生物不仅具有价格低廉和储量丰富等优点,而且其内部固有的无序结构和小晶域显示出比石墨、石墨烯、氧化石墨烯和富勒烯等碳材料制备GQDs更大的优势,可以简单地通过物理、化学或电化学方法剥离煤及其衍生物内部的芳香环簇来制备GQDs。本文首先总结了煤基石墨烯量子点(C-GQDs)的“自上而下”合成方法及其优缺点。然后对C-GQDs的结构形态、化学成分、荧光性质及其影响因素进行分析。进而阐述C-GQDs在传感器、生物成像和能源领域等的应用进展。最后从制备方法、碳源选择和研究方向等方面对C-GQDs的未来发展进行探讨,提出以下几点试验方案:①H2O2为氧化剂,热变煤为碳源的试验;②超高有机硫煤为碳源,除硫酸和硝酸氧化法外的其他试验;③煤显微组分为碳源的试验。此外,通过试验得出的基础数据和计算机模拟技术相结合,解决当前研究存在的荧光颜色单一和量子产率较低等问题。从而达到煤炭资源清洁利用和GQDs绿色发展的目的。 ...
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为促进金属有机骨架(MOF)在印染废水处理中的应用,采用真空抽滤法制备了高性能金属有机骨架/石墨烯光热复合材料,通过界面蒸发方式对印染废水进行再生利用。利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪和紫外-可见-近红外漫反射光谱仪等手段,对膜材料进行微观结构和光学性能的表征,研究了膜光热性能及废水光热蒸发性能。结果表明:沸石咪唑酯骨架材料ZIF-8改变了石墨烯微观构造并提高了光热转换效率,1个模拟太阳光下,膜表面温度升至97.6℃;印染废水再生处理结果显示,在1.0 kW/m2的光照下,纯水的蒸发速率可达1.34 kg/(m2·h),光热利用率为91.2%,对废水中有机污染物、色度及盐分的截留超过99.6%;复合膜性能稳定,重复使用7次后通量仍无明显降低。通过MOF简单地修饰石墨烯材料,显著提升了二维碳基材料的光热性能,具有较好的印染废水处理应用前景。 ...
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为了增强石墨烯的热电性能,在氧化石墨烯(GO)中掺入不同量的苯胺四聚体(ANIT),采用酸性碘化钾溶液在100℃加热1 h将其还原为还原氧化石墨烯(rGO)薄膜。研究了含不同苯胺四聚体掺杂量的复合薄膜的组成、微结构与热电性能之间的关系。结果表明:ANIT掺杂在rGO的表面与片层之间增强了其导电连接,随着ANIT掺杂量的增大,ANIT/rGO复合薄膜载流子浓度基本保持不变,当ANIT与GO质量比小于2.5∶100时,载流子迁移率随掺量的增加而升高;然而大量的ANIT掺杂却增大了石墨烯片层间距,当ANIT与GO质量比大于2.5∶100时,载流子迁移率随掺量的增加而下降。当ANIT/rGO复合薄膜的塞贝克系数基本不变时,电导率和功率因数随着载流子迁移率的变化而变化,在ANIT和GO质量比为2.5∶100时,电导率和功率因数均达到最大值,分别为212 S/cm和6.4μW/(m·K2)。 ...
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采用水热合成法制备了石墨烯基水凝胶(GH),并成功嫁接季铵基制备了石墨烯季铵基水凝胶(GHP)。采用扫描电镜、元素分析、红外吸收和Zeta电位对GHP理化性质进行了表征,考察了不同pH下GHP对阴离子染料甲基橙(MO)的吸附。结果表明:(1)GHP对MO的吸附行为更符合Langmuir和拟二级动力学模型,表明吸附过程为单层的化学吸附。(2)随溶液pH增加,材料表面官能团产生去质子化,所带负电荷增加,对MO的吸附能力下降,而在嫁接季铵基后,季铵基能在较宽pH范围内保持正电,使其与MO间静电斥力减弱,吸附量增加,使得聚二甲基二烯丙基氯化铵加入量(质量分数)为2%的GHP(GHP-2%)在pH为3.0、7.0下对MO的最大吸附量分别达到398.448、224.473 mg/g。(3)由于GHP-2%高度发达的孔隙结构,MO在其孔内扩散时间较长,导致其吸附MO的平衡时间明显长于其他材料。 ...
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由于石墨烯(Gr)片层之间存在较强的范德华力且聚醚醚酮(PEEK)的熔融黏度大,Gr在PEEK基体中的分散性较差,导致复合材料的性能不能达到理想状态。为了提高Gr在PEEK中的分散性,本文通过乙酸/硝酸的混酸体系对PEEK进行化学改性,得到了PEEK-Aa粉末,然后采用溶液共混法和热压法制备了Gr/PEEK-Aa纳米复合材料。结果表明,Gr/PEEK-Aa纳米复合材料表现出良好的导电性,最大导电率为3.41×10^(-4 )S/cm,渗流阈值低至0.55vol%。此外,当Gr含量为1wt%时,Gr/PEEK-Aa纳米复合材料具有最佳的综合性能。 ...
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