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石墨烯具有缺陷密度低、易大面积转移,载流子迁移率高等优异特性,但石墨烯具有的零带隙能带结构导致光生载流子寿命不高,制约了其在高灵敏光电探测器的应用。本工作中利用铁电材料CuInP2S6(CIPS)做顶栅来调控石墨烯的光电特性,探索了提升石墨烯太赫兹探测器灵敏度的可能性,研究了基于铁电调控下的石墨烯光热电效应和等离子体波自混频效应的探测机理,得到了高性能的石墨烯太赫兹探测器。在40 mV的偏置电压和2.12 V的栅压下,该器件在0.12 THz波段辐射下达到了0.5 A/W的响应率,响应时间为1.67μs,噪声等效功率为0.81nW/Hz1/2。在0.29 THz波段辐射下仍达到了0.12 A/W的响应率,且噪声等效功率为1.78 nW/Hz1/2。该工作展示了二维铁电异质结构在太赫兹波段中的巨大应用前景。 ...
粉体应用
【目的】探究碳化石墨烯对朝天椒产量、品质及其根区土壤养分、酶活性、重金属含量和微生物群落结构的影响,为石墨烯碳肥在辣椒高产高效优质栽培上的应用提供科学依据。【方法】以鲜用型朝天椒为研究对象,在基础施肥(CK)的基础上分别在定植后的朝天椒根区淋施0.07%石墨烯水溶液(A8处理)、0.35%石墨烯水溶液(B8处理)和1.75%石墨烯水溶液(C8处理),测定不同浓度石墨烯处理的朝天椒果实产量、营养指标和不同器官中重金属含量,以及朝天椒根区土壤养分、酶活性和重金属含量,分析不同浓度石墨烯处理的土壤微生物群落结构。【结果】不同浓度石墨烯处理对朝天椒的产量和品质存在一定影响,其中B8处理的产量、维生素C和辣椒素含量分别较CK显著增加6.40%、25.27%和20.45%(P<0.05,下同);蛋白质含量无显著变化(P>0.05,下同),可溶性糖含量显著减少,而硝酸盐含量显著增加。各处理的朝天椒根区土壤全磷、全氮、全钾和土壤水解性氮含量无显著差异,但CK的速效磷和速效钾含量高于或显著高于各石墨烯处理;B8处理的有机质含量略高于CK,A8处理的略低于CK。石墨烯处理可显著增加土壤酸性蛋白酶活性,降低过氧化氢酶活性,并对蔗糖酶、脲酶、酸性磷酸酶和硝酸还原酶活性产生一定影响。在朝天椒生长中期,3个石墨烯处理的根区土壤铅和铬含量均低于CK,镉和砷含量高于CK,不同处理间的汞含量差异不大。在朝天椒果实中,3个石墨烯处理的镉和铬含量均比CK低,其中A8、B8和C8处理的镉含量分别较CK低18.52%、22.22%和19.75%,铬含量分别较CK低14.02%、39.25%和42.99%。对不同浓度石墨烯处理下的朝天椒根区土壤微生物测序结果显示,CK、A8、B8和C8处理的土壤微生物OTU总数分别为2016、2074、2182和2063,其中共有的OTU数为1106,特有的OTU数分别为218、224、445和221。对各处理的土壤微生物组成分析结果显示,土壤中的优势菌群为变形菌门(Proteobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)、拟杆菌门(Bacteroidota)、酸杆菌门(Acidobacteriota)、绿弯菌门(Chloroflexi)和放线菌门(Actinobacteriota),均为农田土壤常见类群。【结论】在朝天椒定植后淋施0.35%石墨烯水溶液可在一定程度上提高朝天椒根区土壤肥力和酶活性,改善土壤理化性质和微生物群落结构,提高朝天椒的产量和品质。石墨烯具有作为碳肥在辣椒高产高效优质栽培上应用的潜力。 ...
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基于柔性热电薄膜制冷的面内散热技术有望为电子器件高效面内散热提供解决方案,但柔性热电薄膜电输运性能太低和面内散热器件结构设计困难严重制约了该技术在电子元器件散热中的应用.本文通过在环氧树脂/Bi0.5Sb1.5Te3柔性热电薄膜中掺入具有同时调控电热输运行为功能的石墨烯,发现不仅有助于Bi0.5Sb1.5Te3晶粒沿(000l)择优取向,而且还提供了载流子快速传输通道,石墨烯/Bi0.5Sb1.5Te3柔性热电薄膜的载流子浓度和迁移率同时显著增大;石墨烯掺入量为1.0%的柔性热电薄膜室温最高功率因子达到1.56 mW/(K2·m),与环氧树脂/Bi0.5Sb1.5Te3柔性热电薄膜相比提高了71%,其最大制冷温差提高了1倍.利用这种高性能石墨烯/Bi0.5Sb1.5Te3柔性热电薄膜制冷,设计并制备出了级联结构高效面内散热器件,发现该器件可以将热量从热源区逐级传输至散热区,实现热源区温度下降1.4—1.9℃,展现出了高效稳定的面内散热能力. ...
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在氮气保护下,水相中以巯基丙酸与巯基石墨烯为稳定剂,制备得到银掺杂石墨烯/CdTe量子点复合材料.荧光发射光谱表明:掺杂银离子后,石墨烯/CdTe量子点复合物的最大荧光波长发生明显红移,且随加热时间的增加而增大,直至平衡,该平衡过程符合二级反应动力学吸附模型的规律;当银离子初始质量浓度为18.75,37.50,56.25 mg/mL时,利用二级吸附动力学公式可推算最大荧光发射波长分别684.93,735.29,746.27 nm.可见银离子初始质量浓度越大,达到平衡后最大荧光发射波长越大,最大荧光发射强度依次减小.为得到较大的荧光发射波长及荧光发射强度适中的量子点,最优银离子添加量为37.50 mg/mL. ...
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利用化学偶联的方式将氧化石墨烯(GO)接枝到聚酰胺复合正渗透(TFC-FO)膜表面,成功制备出一种新型GO改性TFC-FO膜.通过扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、接触角测量仪、傅里叶变换红外光谱仪(AIR-FTIR)和固体表面Zeta电位分析仪等表征手段,证明GO成功接枝到膜表面,并通过接枝改性降低了膜面粗糙度,增加了亲水性,并增强了荷负电性.然后,采用去离子水和4 mol/L氯化钠溶液作为进料液和汲取液,进行清水渗透实验,同时选取200 mg/L海藻酸钠为特征污染物进行污染实验.渗透和污染实验结果表明,与未改性的TFC-FO膜相比,GO接枝处理使得改性TFC-FO膜的选择性和抗有机污染能力增强,且在长期污染实验中显示出明显的优势.膜表面污染层的SEM和激光共聚焦显微镜(CLSM)表征结果进一步验证了GO接枝改性确实提升了TFC-FO膜的抗有机污染性能.本研究为TFC-FO膜通过表面改性提升抗有机污染能力提供了一个新思路. ...
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以氧化石墨(GO)为主要原料,并引入高分子羧甲基纤维素(CMC),采用水热还原结合冰模板的方法,经常压干燥和疏水改性,制备石墨烯-羧甲基纤维素复合气凝胶(HGA/CMC)。通过SEM、FT-IR、XPS、电子万能试验机等手段对该气凝胶进行表征,证明了GO与CMC的有效复合和疏水改性的成功。将HGA/CMC用于油品吸附,结果表明:HGA/CMC可利用其丰富的孔道结构吸附纯油品,对油品的吸附量在70.28~172.78 g·g-1,且油品密度越大,单位质量气凝胶可吸附的油品质量越大。此外HGA/CMC能选择性地吸附水上浮油、水底重油并高效分离水中乳化油,且通过机械挤压可实现HGA/CMC的循环再生利用,10次挤压再生后其吸附量仅损失15%,是具有应用潜力的含油污水治理材料。 ...
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