搜档网
当前位置:搜档网 › 石墨烯在光催化水解制氢中的应用

石墨烯在光催化水解制氢中的应用

石墨烯在光催化水解制氢中的应用
石墨烯在光催化水解制氢中的应用

Application of graphene in photocatalytic water splitting producing hydrogen

Zhou Liheng

Abstract :Graphene has drawn extensive attention in the field of photocatalysis due to its excellent

electronic structure and electronic transmission performance. The latest development of

graphene-based nanocomposite ,such as graphene and graphene oxide,TiO2/graphene

and metallate/graphene , in the application of water splitting for hydrogen was summarized.

Photosensitization , loading noble metal and doping nonmetal , and how they influence the

photocatalysis activity of graphene-based nanocomposites were discussed. Finally ,the structure of graphene-based nanocomposite and its underlying mechanism of photocatalytic enhancement were two

important factors needing further study. The photocatalysts with higher photocatalytic activity for water

splitting producing H 2 could be expected.

Key words :graphene ;photocatalysis

photocatalytic water splitting producing hydrogen provide a possible way to cope with energy shortage and environmental pollution .So how to find a proper

photocatalyst is researched broadly owe to this reason.But the photocatalyst

reasearched nowadays have some general shortcomings such as low visble light absorption, low surface activity of

photocatalyst .These shortcomings decrease the photocatalytic efficiency and the activity of the hydrogen produced,limiting the implement of photocatalytic water splitting producing.But in recent years ,a new develped material called graphene gain a broad concern.Graphene is

插图 1: graphene nano-bibbon

carbonaceous material of 2-D lattice structure which is stacked closely by monolayer carbon atoms. Graphene has excellent

electrical,thermal,optical,mechanical properties such as good conductivity and electron mobility. Graphene has better electronic structure,electrical properties and chemical stability than carbon nanotubes(CNT),fullerrene(C60),so it will become a kind of multifunctional material that can transmit electron-hole better than carbon nanotubes.

A test on the activity of photocatalyst show that the activity of composite is higher than one component material.As a more excellent electronical transmitter, Graphene can be recombined with some kind of catalyst which has some photoresponse to form a new kind catalyst.This kind of catalyst uses the 2-D planar structure of graphene as the carrier of photocatalyst.On the one hand,it increase the discrete degree of catalyst,on the other hand,it raise the migration rate of photo-charges,lower the probability of recombination of carriers,so that the activity of photocatalyst rise up. The examples of the implement of graphrne are as follows.

picture 2: the atomic and electronic structure of graphene

(1) GR GO

(2) TiO2/Graphene

(3) Mental oxide/Graphene Sulfide/Graphene

Choosing proper semiconductor and metal nanometer material to recombine with graphene to form a new photocatalyst of high activity contributes a lot to photocatalytic water splitting producing hydrogrn.

The present photocatalysts almost use graphene as carrriers,and disperse nanometer materials on them.With the synergistic effect between nanometer material and graphene,the photocatalyst broaden the photoabsorption region and restrain the recombination between photo-charge so that the activity of composite photocatalyst get improved.

The activity of photocatalyst strongly depend on its surface structure and morphology ,so we should make full use of the 2-D planar structure of graphene,load nanocomponent(noble metal,nonmetal and its component) on them,control its surface structure ,phase composition, the kind and number of active sites to optimize its structure .These are important to improve the photocatalytic activity of graphite compound.

石墨烯制备方法及应用的研究进展

石墨烯制备方法及应用的研究进展 邓振琪黄振旭 (郑州师范学院化学化工学院,河南郑州450044) 摘要:石墨烯因具有高的比表面积、突出的导热性能和力学性能及其非凡的电子传递性能等一系列优异的性质,引起了科学界新一轮的研究热点。本文总结近年石墨烯的研究现状,综述介绍石墨烯的制备方法和其应用的研究进展。 关键字:石墨烯;制备;应用 2004年,英国曼彻斯特大学Geim研究小组首成功地在实验中从石墨中分离出石墨烯[1],并提出了表征石墨烯的光学方法,对其电学性能进行了系统研究,发现石墨烯具有很高的载流子浓度、迁移率和亚微米尺度的弹道输运特性,从而掀起了石墨烯研究的热潮。 石墨烯是由碳原子以sp2杂化连接按照六边形紧密排列成蜂窝状晶格的二维晶体,其理论厚度仅为0.35nm,是目前所发现的最薄的二维材料[2]。是构造其他维度碳质材料的基本单元,它可以包裹形成零维富勒烯,也可以卷起来形成一维的碳纳米管或者层层堆叠构成三维的石墨。 石墨烯因其独特的二维晶体结构,从而具有优异的性能。如单原子层石墨烯材料理论表面积可达2630m2/g,半导体本征迁移率高达2×105cm2/(V·s),弹性模量约为1.0TPa,热传导率约为5000W/(m·K),透光率高达97.7%,强度高达 110GPa[3]。这些优异的性能使得石墨烯在纳米电子器件、传感器、电化学及复合材料等领域有光明的应用前景。 1.石墨烯的制备 现在制备石墨烯主要方法为微机械剥离法、基底生长法、化学气相沉淀法、氧化石墨还原法。另简单介绍液相或气相直接剥离法、电化学法、石墨插层法等方法。 1.1微机械剥离法 石墨烯最初的制备就是微机械剥离,机械剥离法就是通过机械力从具有高度定向热解石墨表面剥离石墨烯片层。Geim教授采用胶带剥离法可以认为是机械剥离法中的一个代表。Knieke等[4]利用湿法研磨法在室温下研磨普通石墨粉,成功的对石墨的片层结构进行了剥离,制备了单层和多层的石墨烯片。微机械剥离法制得的石墨烯具有最高的质量,适用于研究石墨烯的电学性质。但该方法低

环境与材料科学技术的前沿进展刘艳艳武汉理工大学资源与环境工程

环境与材料科学技术的前沿进展 刘艳艳武汉理工大学资源与环境工程学院 资源与环境已成为当今世界发展的主题。经济与资源、环境之间的和谐发展日益广泛受到关注。如何合理利用资源、保护环境,同时促进经济的增长,这对相应学科的科学与技术提出了高要求,也已成为全球化的重要议题。2015环境与材料科学技术学术研讨会在武汉理工大学资源与环境工程学院院长宋少先教授的主持下拉开帷幕。出席开幕式的人员包括圣路易斯波多西自治大学校长ManuelVilla、武汉理工大学副校长康灿华、圣路易斯波多西自治大学物理研究所所长JoséLuisArauzLara、武汉理工大学新材料研究所所长余家国教授等,还包括武汉理工大学资环学院、理学院、化生学院、材料复合新技术国家实验室等单位百余名师生参加。研讨会主题是“环境与材料科学技术”,会议旨在为中墨两国合作搭建潜在的平台,为环境、材料、能源等多方领域交流最新研究成果提供一个交流的机会。研讨会主题围绕环境、材料、能源、地理空间科学与技术等领域进行了交流,包括1场大会报告与4组分会场报告,双方与会代表共进行37场次报告,展示了双方各自最新研究成果,探讨了环境、材料与能源等领域的发展趋势,为日后合作发展提供了机会。本研讨会获得了中国教育部、武汉理工大学以及圣路易斯波多西自治大学的大力支持。武汉理工大学康灿华副校长在研讨会开幕式上发言,希望利用本次机会充分展示该校在环境与材料科学技术领域的研究成果和特色,推动该校在该领域学科建设的发展并提升国际影响。ManuelVilla校长介绍了圣路易斯波多西自治大学的学校历史、学科结构及对外合作项目,希望两校在科研合作与学生交流等方面开展深入合作,为双方优秀学者和学生搭建良好的学术交流平台。武汉理工大学余家国教授在大会报告中介绍了用于生产太阳能燃料的石墨烯光催化材料的研究进展与发展趋势。利用太阳能转化制备太阳能燃料目前被认为是解决未来全球能源与环境问题的主要策略之一。其中利用光催化水产氢和还原二氧化碳制甲烷已经成为利用太阳光制备太阳能燃料的重要且有前景的方法,可以实现清洁、经济以及再生等生产。通常基于TiO2光催化产氢强烈依赖于触媒类型与数量,这是因为仅有TiO2不具备很高的光催化性能,需要添加Pt作为触媒,这样才能增强TiO2的光催化产氢性能,然而Pt更是稀有且昂贵的材料。因此,便宜且来源丰富的材料便成了触媒的另外选择。比如基于石墨烯的纳米复合材料作为光催化剂具备增强光催化产氢和二氧化碳还原的能力,能将太阳能转化成化学能。余家国教授对在基于石墨烯的纳米复合材料在光催化产氢和二氧化碳还原方面的设计与制造研究成果进行了介绍与分享。 圣路易斯波多西自治大学的MagdalenoMedi-na-Noyola教授作了题为“StructuralRelaxiationandAgingofGlassesandPhysicalGels:aNon-equilibriumStatisticalThermodyn amicTheory的大会报告。有一项关于非均衡液体不可逆过程的非均衡统计热力学理论被用来表述淬火液体结构与动力学的非稳态演变,该理论提出一个方案:演变时间是一个基础的变量。该方案为类玻璃材料在高填充率下的老化行为以及低密度的类凝胶材料的形成过程,方案设计符合通用情况,也符合各系统下的分子内作用过程。比如硬体系和Lennard-Jones简单液体等具体模型体系都能很好地解释这个预计方案。其定性定量准确度可以通过对比模拟和实验结果进行评估。武汉理工大学资源与环境工程学院张一敏教授作了题为“VanadiumExtractionfromVanadium-bearingCarbonaceousShaleinChina”的大会报告。钒作为

石墨烯及石墨烯光催化复合材料简介

石墨烯及石墨烯光催化复合材料简介 1.1 前言 碳材料是地球上最普遍也是一类具有无限发展前景的材料,从无定形的碳黑到晶体结构的天然层状石墨;从零维纳米结构的富勒烯到二维结构的石墨烯,近几十年来,碳纳米材料一直备受关注。而三维网状结构的石墨烯自组装水凝胶的发现[1],不仅极大地充实了碳材料家族,为新材料和凝聚态领域提供了新的增长点,而且由于其所具有的特殊纳米结构和性能,使得石墨烯无论是在理论上还是实验研究方面都已展现出了重大的科学意义和应用价值.从而为碳基材料的研究提供了新的目标和方向。 从石墨发现至今,关于石墨烯的研究已经铺满各种期刊杂志,此外,人们对石墨烯衍生物也进行了深入研究,如氧化石墨烯、石墨烯纳米带、石墨烷、磁性石墨烯衍生物等。其中对氧化石墨烯和石墨烯纳米带的研究更为深入。氧化石墨烯是单一的碳原子层,可以随时在横向尺寸上扩展到数十微米,因此,其结构跨越了一般化学和材料科学的典型尺度。氧化石墨烯可视为一种非传统型态的软性材料,具有聚合物、胶体、薄膜,以及两性分子的特性。由于它在水中具有优越的分散性,长久以来被视为亲水性物质,然而,相关实验结果显示,氧化石墨烯实际上具有两亲性,从石墨烯薄片边缘到中央呈现亲水至疏水的性质分布。因此,氧化石墨烯可如同界面活性剂一般存在界面,并降低界面间的能量。根据不同的碳取材来源和不同的结构,石墨烯纳米带有不同的特性,有些有金属的性质,有的具有半导体性能,从而也使得石墨烯纳米带成为未来半导体候选材料。此外,在挖掘石墨烯潜在的性能和应用方面,石墨烯的复合材料也受到了极大的关注,并且这类复合材料已在生物医学、能量储存、液晶器件、传感材料、电子器件、催化剂等领域显示出了优异的性能和潜在的应用。 总之,不断发现新的性质、衍生物、复合材料以及功能器件,极大地丰富了石墨烯的研究方向、开拓了人们的视野、拓展了石墨烯的应用领域,使得基于石墨烯的材料成为了一个充满魅力与无限可能的研究对象。

石墨烯基光催化剂在能源转化方面的应用-

文章编号:1001-9731(2016)07-07034-04 石墨烯基光催化剂在能源转化方面的应用? 董倩,伍水生,马博凯,王亚明 (昆明理工大学化学工程学院,昆明650504) 摘要:石墨烯半导体复合纳米材料被视为一种最有潜力的光催化剂,由于其独特的物理化学性质在太阳能转化为化学能领域十分引人注目.石墨烯基光催化剂活性的增强机理包括光生电子-空穴对复合的减少,光吸收范围的扩大和光吸收强度的增强,表面活性位点的增加以及光催化剂化学稳定性的改善.综述石墨烯基光催化剂在能源转化如光催化分解水和CO2的光催化还原成碳氢化合物的应用并且简要分析了其活性增强的机理.关键词:石墨烯基纳米材料;光催化;光解水;能源转化 中图分类号: O611.4文献标识码:A DOI:10.3969/j.issn.1001-9731.2016.07.007 0 引言 石墨烯,由s p2杂化碳原子组成的单层二维纳米片,是一种零带隙半导体.自从2004年通过简单的机械剥离得到石墨烯之后[1],发现它具有优异的物理化学性质如高柔性结构[2],大表面积(2630m2/g)[3],高导电性和导热性(约5000W/(m K))[4].由于这些独特的特性,导致了研究者对石墨烯的关注,并进一步探讨它在材料科学领域的潜能.石墨烯以及它的衍生物的合成方法大致包括两类: to p-down 和 bottom-u p . to p-down 的外延生长方法一般包括化学气相沉积法[5-9]和有机合成法[10-12],它不仅能够制造大尺寸和高品质的石墨烯同时也可调整其形态与结构[13-15]. bottom-u p 生长的石墨烯包括机械剥离石墨[1]二石墨电化学膨胀[16]以及由石墨烯氧化物(GO)还原的石墨烯,虽然石墨烯来自还原氧化石墨烯不可避免地引入了含氧基团和缺陷,但这是具有大规模二低成本制备石墨烯的简单策略[17]. 利用石墨烯的导电性能好和高比表面积,将它与半导体复合构成新型复合光催化剂一方面可以提高光生电子迁移率使光生电子-空穴对易于分离,从而加速光催化反应.另一方面大比表面积的石墨烯有助于提高污染物分子在催化剂表面的吸附能力[18-20].这里,我们重点评述了最近有关石墨烯光催化剂在能源转化方面的的研究.首先介绍了石墨烯复合材料在能源转化方面如光催化分解水和光催化还原CO2的应用,然后简要说明了石墨烯复合材料光催化活性增强的基本原理.1石墨烯基光催化剂在能源转化方面的应用1.1光催化分解水 吸收太阳能来分解水是生产H2和O2最洁净的的方法之一,太阳能分解水制备H2对开发无碳燃料和可持续能源系统是一种有前途的解决方案.然而这种技术的实际应用受限于无法利用可见光,量子效率低,和/或催化剂的光降解[21].考虑到石墨烯良好的导电率和高比表面积,石墨烯作为有效的电子受体以提高光生电荷转移以及通过分离氢氧的析出位点来抑制逆向反应从而提高光催化产生H2活性(图1所示). 图1光解水在作为电子受体的石墨烯的不同位点选择性催化示意图 Fi g1Schematic illustration of selective catal y sis of water s p littin g at different sites on g ra p hene used as a conductin g su pp ort 溶胶-凝胶法合成的TiO2-5%(质量分数)g ra p hene 复合材料在紫外照射下H2的析出量(4.5μmol/h)比P25高出2倍,可能是引入石墨烯降低了光生电子-空穴对的复合[22-23].通过水热法制备的P25-RGO具有更好的性能(P25/RGO质量比=1/0.2,H2:74μmol/h),水热反应导致P25和石墨烯之间产生强相互作用,显示出比P25(H2:6.8μmol/h)更高的活性[24-25].理论计算揭示了锐钛矿型TiO2的{001}面为具有最高表面能反应面,催化结果显示紫外照射下石墨烯-暴露{001}面的改性TiO2纳米片(石墨烯含量 4307 02016年第7期(47)卷 ?基金项目:国家自然科学基金资助项目(21401088);云南省应用研究基础资助项目(KKSY201205025);昆明理工大学分析测试基金资助项目(20150357,20150320) 收到初稿日期:2015-05-26收到修改稿日期:2015-08-06通讯作者:伍水生,E-mail:wuss2005@126.com 作者简介:董倩(1990-),女,陕西宝鸡人,在读硕士,师承伍水生副教授,从事石墨烯纳米材料研究.

硼氢化钠催化水解制氢研究进展

硼氢化钠催化水解制氢研究进展 梁艳戴洪斌**王平 ( 中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家(联合)实验室沈阳110016 ) 摘要硼氢化钠(NaBH4)催化水解制氢是一项具备车载氢源应用前景的储氢/制氢一体化技术,该技术具有储氢效率高、安全、方便、对环境友好等特点,目前,它已成为各种储氢/制氢技术研究的热点。介绍了NaBH4催化水解制氢的原理,综述了制氢催化剂、反应动力学、反应机理、反应装置的设计和反应副产物偏硼酸钠(NaBO2)的再生最新研究进展,并对该技术的应用前景进行了展望。 关键词硼氢化钠储氢/制氢催化剂反应动力学制氢装置 中图分类号: TM911.4;TQ116.2文献标识码:A文章编号:1005-281X(2008)-0000-00 Progress in Study of Hydrogen Generation from Catalytic Hydrolysis of Sodium Borohydride Solution Liang Yan Dai Hongbin**Wang Ping (Shenyang National Laboratory for Materials Science, Institute of Metal Research, Chinese Academy of Science, Shenyan 110016, China) Abstract Hydrogen generation (HG) from catalytic hydrolysis of sodium borohydride (NaBH4) solution is a promising on-board hydrogen storage/generation integrated technology in the practical application. Currently, attention is being extensively paid to NaBH4-based catalytic hydrolysis system due to its advantages of high hydrogen capacity, safety, convenience, the environmentally benign hydrolysis production and so forth. This perspective presents the principle of HG from NaBH4 solution, and reviews the current progresses in HG system of the hydrolysis of the catalyst, reaction kinetics, reaction mechanism, design of reaction generator and recycle of hydrolysis production, aiming at providing an outline of forefront of the technology for the practical application. Keywords Sodium borohydride; Hydrogen storage/generation; Catalyst; Reaction kinetics; Hydrogen generator 能源是人类生存和发展的基础,当前主要依靠的化石能源终将耗竭,能源价值凸现,为向可持续能源系统过渡,发展大规模可再生能源是主要方法。其中氢能被公认为是未来可再生清洁能源之一,因为它可以直接用于内燃机,或者作为燃料电池的燃料来驱动车辆或作为其它用途的电源。但是,用氢气作为燃料也存在许多困难,主要是缺乏安全、方便、高效和经济的储氢/制氢技术[1–4]。 发展高性能储氢系统为氢燃料电池车及各种军用﹑民用便携式电源提供移动氢源是氢能应用的关键环节。相比于高压和低温液化储氢,材料基固态储氢在操作安全性﹑能源效率及储氢容量方面具有显著优势,被公认为最具发展前景的储氢方式。但多年研究表明:已知储氢材料在温和操作温 收稿:2008年10月。收修改稿:××××年××月

硼氢化钠制氢燃料电池能量管理系统设计

目录 摘要............................................................................................................................ I Abstract......................................................................................................................... II 第1章绪论 (1) 1.1 课题背景 (1) 1.2 国内外研究现状 (2) 1.2.1 硼氢化钠制氢燃料电池 (2) 1.2.2 氢氧燃料电池控制系统 (4) 1.2.3 自供氢燃料电池系统商业化现状 (6) 1.2.4 国内外研究现状简析 (8) 1.3 课题的目的及意义 (8) 1.4 主要研究内容 (8) 第2章硼氢化钠制氢燃料电池能量管理系统原理 (10) 2.1 引言 (10) 2.2 硼氢化钠制氢燃料电池工作原理 (10) 2.2.1 质子交换膜燃料电池工作原理 (10) 2.2.2 空气自呼吸PEMFC工作原理 (12) 2.2.3 硼氢化钠水解制氢原理 (13) 2.2.4 硼氢化钠制氢燃料电池 (14) 2.3 硼氢化钠制氢燃料电池能量管理系统工作原理 (15) 2.3.1 硼氢化钠制氢燃料电池系统 (15) 2.3.2 能量管理系统架构 (16) 2.3.3 控制系统原理 (17) 2.3.4 电源管理系统原理 (18) 2.4 本章小结 (21) 第3章硼氢化钠制氢燃料电池能量管理系统硬件设计与实现 (22) 3.1 引言 (22) 3.2 控制系统的硬件设计与实现 (22) 3.2.1 主控芯片的选择及电路设计 (22) 3.2.2 温度控制模块 (25) 3.2.3 压力控制模块 (27) 3.2.4 人机交互模块 (28) -IV -

石墨烯的制备及其在光催化材料中的应用

第3期2017年6月 矿产保护与利用 CONSERVATION AND UTILIZATION OF MINERAL RESOURCES №.3 Jun.2017 矿物材料 石墨烯的制备及其在光催化材料中的应用倡 李珍1,2,杨剑波1,2,刘学琴1,2,沈毅1,2,李云国3,张寄丹3 (1.纳米矿物材料及应用教育部工程研究中心,湖北武汉430074;2.中国地质大学材料与化学学院,湖北武汉430074;3.黑龙江省第六地质勘察院,黑龙江佳木斯154000) 摘 要:以黑龙江鸡西柳毛鳞片石墨为原料制备石墨烯,重点探讨了氧化剂配比、氧化时间对氧化石墨结构 的影响,表征了氧化石墨、氧化石墨烯与石墨烯的晶体结构与形貌特征。并将石墨烯与氧化锌纳米棒阵列 (RGO/ZNRs)复合,研究了石墨烯浓度对石墨烯/氧化锌纳米棒阵列复合材料光催化降解性能的影响,分析 了复合材料的光降解机制。结果表明:鸡西柳毛天然鳞片石墨成功制备成单层或少层还原氧化石墨烯片,厚 度为1.1~1.3nm。石墨烯的引入有效增强了RGO/ZNRs复合材料光催化降解性能。当石墨烯浓度为2 mg/mL时,RGO/ZNRs复合材料中石墨烯的含量达到最优值,光催化性能最佳。 关键词:石墨;石墨烯;RGO/ZNRs复合材料;光催化降解 中图分类号:TB383 文献标识码:B 文章编号:1001-0076(2017)03-0084-06 DOI:10.13779/j.cnki.issn1001-0076.2017.03.016 Preparation of Graphene and Its Application in Photocatalytic Materials LI Zhen1,2,YANG Jianbo1,2,LIU Xueqin1,2,SHEN Yi1,2,LI Yunguo3,ZHANG Jidan3(1.Engineering Research Center of Nano-geomaterials of Ministry of Educationm,Wuhan430074,Chi-na;2.Faculty of Materials Science and Chemistry,China University of Geosciences,Wuhan430074,Chi-na;3.The Six Institute of Geology Exploration of Heilongjiang Province,Jamusi154000,China)Abstract:GraphenehadbeenfabricatedusingHeilongjiangJixiLiumaoflakegraphiteasrawmate- rials.Theeffectsofoxidantratio,oxidationtimeoncrystalstructuresandmorphologyfeaturesof graphiteoxide,grapheneoxideandgraphenehadbeencharacterizedandanalyzed,respectively. TheeffectofKMnO4dosageonthequalityofgraphitewasdiscussedindetail.Thenwecombined ZnOnanorodarrays(RGO/ZNRs)withthegraphene,andtheeffectsofgrapheneconcentrationon thephotocatalyticdegradationpropertiesofRGO/ZNRshadbeenstudied.Additionally,thephoto- degradationmechanismofthecompositeshadbeeninvestigated.itturnsoutthatthefabricatedgra- pheneexhibitedoneorseverallayersforthelessthickness(1.1-1.3nm).TheRGO/ZNRsdis- playedanenhancedphotocatalyticdegradationpropertyduetotheintroducingofgraphene.Final- ly,whentheconcentrationofgrapheneis2mg/mL,thecompositesgaintheoptimalphotocatalytic performance. Key words:graphite;graphene;RGO/ZNRscomposite;photocatalyticdegradation 石墨在电气工业、化学工业、冶金铸造、核工业、航天工业等诸多领域中都有广泛的应用。随着石墨 倡收稿日期:2017-04-12 基金项目:黑龙江国土资源厅项目(201602) 作者简介:李珍(1963-),女,山西临汾人,博士,教授,主要从事矿物材料功能化研究。 万方数据

石墨烯项目申报材料

石墨烯项目 申报材料 规划设计/投资分析/产业运营

石墨烯项目申报材料说明 2016年8月,国务院出台的《十三五国家科技创新规划》明确重点发展以石墨烯等为代表的先进碳材料。2017年1月,工信部、发改委、科技部、财政部联合发布了《新材料产业发展指南》,对石墨烯、超导材料等提出了任务要求,提出大力发展石墨烯产业。2017年4月,科技部发布《十三五材料领域科技创新》,明确指出了石墨烯碳材料技术发展领域:单层薄层石墨烯粉体、高品质大面积石墨烯薄膜工业制备技术,柔性电子器件大面积制备技术,石墨烯粉体高效分散、复核与应用技术,高催化活性炭及材料应用技术。 该石墨烯项目计划总投资5133.17万元,其中:固定资产投资4044.47万元,占项目总投资的78.79%;流动资金1088.70万元,占项目总投资的21.21%。 达产年营业收入7693.00万元,总成本费用5895.79万元,税金及附加87.16万元,利润总额1797.21万元,利税总额2132.26万元,税后净利润1347.91万元,达产年纳税总额784.35万元;达产年投资利润率35.01%,投资利税率41.54%,投资回报率26.26%,全部投资回收期5.31年,提供就业职位106个。

坚持“实事求是”原则。项目承办单位的管理决策层要以求实、科学 的态度,严格按国家《建设项目经济评价方法与参数》(第三版)的要求,在全面完成调查研究基础上,进行细致的论证和比较,做到技术先进、可靠、经济合理,为投资决策提供可靠的依据,同时,以客观公正立场、科 学严谨的态度对项目的经济效益做出科学的评价。 ...... 报告主要内容:项目基本情况、项目建设及必要性、市场分析预测、 建设规划方案、选址分析、土建工程、工艺说明、环境保护说明、项目职 业安全、风险评价分析、项目节能情况分析、实施安排、项目投资规划、 项目经济评价分析、总结说明等。

校团-皖西学院

皖西学院2016-2017学年度研究性学习项目 结项情况一览表 一等奖: wxxyx2016015 硫化镉量子点/氧化钛薄片复合材料的制备及性能研究材化学院:陈晓华赵鹏指导教师:傅绪成wxxyx2016022 大别山茶树中茶皂素提取率的探究 材化学院:罗词俊胡李劲草陈媛媛指导教师:李林刚wxxyx2016024 具有活性位点的配位聚合物的合成及其性能研究 材化学院:陈维新刘周敏汪正权赖富根指导教师:金俊成wxxyx2016032 羟基化聚苯乙烯微球制备及其应用研究 材化学院:王恒钦义鹏吴芳指导老师:谢成根wxxyx2016043 五自由度机械手及智能控制研究 电光学院:苏娜黄凯强刘晨指导教师:李泽彬wxxyx2016045 教学楼避灾及安全疏散的研究---以皖西学院为例 建工学院:程瑞许雪峰陈飞张秋瑞徐宏燕指导教师:涂劲松wxxyx2016078 霍山石斛HPLC指纹图谱研究 生工学院:张方方张陈王惊鸿曹志杨伏宇指导教师:陈乃东wxxyx2016079 霍山石斛血清指纹图谱分析研究 生工学院:王雪荣牛清杨晓龙廖维娟薛珂指导教师:陈乃东wxxyx2016085 组培霍山石斛、铁皮石斛激素残留检测方法的构建及其含量测定研究 生工学院:李卢凡邵丹丹王美玲王朋王岭指导教师:陈乃东wxxyx2016086 江浙辐射神经毒素制备电泳与抗血清的制备 生工学院:李月董韦指导教师:韦传宝wxxyx2016111 基于手机可控的智能厨房系统 电信学院:张乐李爽钟圣旭王淼徐启源指导教师:何富贵wxxyx2016148 “美食美客”APP 机车学院:蔡云庆何宇瑶刘香环韩月茹指导教师:刘建树wxxyx2016175 流水地貌演示模型的制作与地貌过程模拟 环旅学院:欧阳凌风张晓瑶种发利吴艳指导教师:张广胜wxxyx2016176 大别山北麓丹霞地貌洞穴景观的特征及其成因研究 环旅学院:孙鹏飞孙玥张艳楠张丽指导教师:张广胜二等奖:

石墨烯

石墨烯简介 有这样一种材料,它的机械强度是世界上最好钢的100倍,有着最快的电子迁移率,1秒内就可以传完两张蓝光DVD的容量……这就是石墨烯。 石墨烯是从石墨中剥离出的单层碳原子面材料,由碳原子紧密堆积成单层二维蜂窝状晶格结构,也可称为“单层石墨”(碳原子以sp2混成轨域呈蜂巢晶格排列构成的单层二维晶体,由碳原子和其共价键所形成的原子尺寸网,为平面多环芳香烃原子晶体),它是人类已知的厚度最薄、质地最坚硬、导电性最好的材料。 一、石墨烯发展简史 20世纪初,科学家开始接触到石墨烯。2004年,英国曼彻斯特大学的物理学教授安德烈〃杰姆(AndreGeim)和他的学生克斯特亚〃诺沃消洛夫(Ko-styaNovoselov)用简单易行的胶带分离法制备出了石墨烯。他们从石墨中剥离出石墨片,然后将薄片的两面粘在一种特殊的胶带上,撕开胶带,把石墨片一分为二,不断重复这样的操作,于是薄片越来越薄,最后得到了仅由一层碳原子构成的薄片,即石墨烯。2010年,他们二人凭借着在石墨烯方面的创新研究获得了诺贝尔物理学奖。获奖后,一些媒体渲染性地报道:“物理学家用透明胶和铅笔赢得诺贝尔奖。” 二、特性 石墨烯具有优异的力学、光学和电学性质:结构非常稳定,迄今为止研究者仍未发现石墨烯中有碳原子缺失的情况,碳原子之间的连接非

常柔韧,比钻石还坚硬,强度比世界上最好的钢铁还要高上100倍,如果用石墨烯制成包装袋,它将能承受大约两吨重的物品;几乎完全透明,却极为致密、不透水、不透气,即使原子尺寸最小的氦气也无法穿透;导电性能好,石墨烯中电子的运动速度达到了光速的1/300,导电性超过了任何传统的导电材料;化学性质类似石墨表面,可以吸附和脱附各种原子和分子,还有抵御强酸强碱的能力。 三、制备方法 石墨烯的制备方法主要有机械法和化学法两种。机械法包括微机械分离法、取向附生法和加热碳化硅法,化学法包括化学还原法与化学解理法、化学气相沉积法等。 2008年,常州二维碳素科技有限公司于庆凯博士首次提出以铜箔为基质的化学气相沉积法合成石墨烯,这已成为目前石墨烯合成的主要方法。2010年,韩国科学家用此项技术较便宜地制备出了30英寸的石墨烯,并研制出以石墨烯为电极的触摸屏样品。 四、应用方向 石墨烯在物理学、化学、信息、能源以及器件制造等领域,都具有巨大的研究价值和应用前景。可用于制造超轻防弹衣、超薄超轻型飞机材料、“太空电梯”缆线、抗菌材料、超微型晶体管、代替硅用于电子产品、生产未来的超级计算机等等。 也许有一天,你会在电视上看到这样的广告。“××电脑采用1.5T 石墨烯处理器……”;也许有一天,你把掌上电脑三折两叠塞进牛仔裤后兜,这比各种Pad都拉风;也许有一天,应用了石墨烯的光调制器,可使网络速度快一万倍;也许有一天,石墨烯实现了直接快速低成本

石墨烯的制备、表征及石墨烯氧化锌光催化剂的制备与性能研究

摘要 石墨烯的制备、表征及石墨烯/氧化锌光催化剂的制备与性能研究 石墨烯(Graphene,GR)自从2004年被发现以来,因其理想的二维晶体结构和独特的物理性能而成为研究的热点。目前,石墨烯的制备方法主要有:微机械剥离法、化学气相沉积法、外延生长法、氧化石墨烯(Graphene Oxide,GO)溶液还原法。与其它方法相比,氧化石墨烯溶液还原法具有高产量、低成本和可规模化制备等特点,有望成为规模化制备石墨烯的有效途径之一。然而在还原过程中常采用的还原剂肼和水合肼具有易爆炸性和强毒性,易对环境造成危害。因此,需要发现一种环境友好、温和且有效的方法来实现化学还原氧化石墨烯(Chemically Reduced Graphene Oxide,CRGO)的批量制备。 氧化锌(ZnO)因其无毒、成本低等优点被广泛应用于光催化的研究。氧化锌光催化剂光生电子-空穴对的快速复合是氧化锌光催化性能的主要限制因素之一,而石墨烯归因于其良好的电子传输性能和巨大的比表面积,使其成为氧化锌复合改性的理想材料。本论文的研究内容及结果如下: (1)通过简化的Hummers 法,改进的Hummers 法,加压氧化法三种不同方法制备出了氧化石墨烯。利用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电镜(SEM) 、透射电镜(TEM)、红外光谱(FT-IR)对其化学组成和形貌进行了表征和分析。结果表明改进的Hummers 方法制备出的氧化石墨烯的具有较高的氧化程度。 (2)在水溶液中,采用具有较强还原能力和环境友好的还原剂腐植酸钠(Sodium Humate, SH)将氧化石墨烯的含氧基团成功移除,制备出稳定均匀的化学还原氧化石墨烯悬浮溶液,碳氧原子比达到3.78。这种制备方法不仅避免了有毒有害的还原剂以及表面活性剂等的添加和使用,也为化学还原氧化石墨烯的批量制备提供了一种简单且环境友好的方法。 (3)通过水热制备出石墨烯/氮掺杂氧化锌复合光催化材料,最佳的制备条件是氮掺杂量为0.4 g,氧化石墨烯和氮掺杂氧化锌的质量比为5%,水热温度为120 °C。在此条件下制备出的石墨烯/氮掺杂氧化锌复合光催化材料经过90 min 的光催化反应,亚甲基蓝的降解效率能达到95%。

基于SnO2-石墨烯的光催化及应变传感多功能涂层

文章编号:1001-9731(2018)09-09015-05 基于SnO2/石墨烯的光催化及应变传感多功能涂层? 李家兴,张东 (同济大学材料科学与工程学院先进土木工程材料教育部重点实验室,上海201804) 摘要:利用喷涂法制备了兼具光催化性能和应变传感功能的SnO2/石墨烯复合涂层三实验研究了石墨烯含量对涂层应变敏感性及SnO2光催化性能的影响三石墨烯的引入能够有效地抑制SnO2的团聚现象继而提高SnO2/石墨烯复合涂层的光催化性能三此外,SnO2/石墨烯复合涂层对应变展现出了良好的敏感性三 关键词: SnO2;石墨烯;光催化;应变传感 中图分类号: TB383.2文献标识码:A DOI:10.3969/j.issn.1001-9731.2018.09.003 0 引言 当今社会,各类半导体光催化剂被广泛应用于各 个领域,并引起了人们的高度关注三其中,如何利用半 导体光催化剂对空气污染二水体污染等[1-3]热点问题提出有效的解决方案,已然成为各位研究人员所密切关 注的话题三SnO2半导体具有独特的电子结构,在外界紫外光的照射下,价带电子会吸收紫外光的能量进而 受到激发三当价带电子吸收到足够的能量,便会跃迁 至导带中形成光生电子三与此同时,在价带中会留下 相应的空穴三光生电子空穴对具有极强的氧化性,可 以把吸附在SnO2纳米颗粒表面的污染物进行光降解[4-7]三此外,当SnO2半导体纳米颗粒处于纳米尺度上时,才会显现出良好的光催化性[8-11]三然而在光催化过程中,SnO2半导体纳米颗粒的团聚以及电子空穴对的复合现象[12-13]会影响到SnO2半导体纳米颗粒的光催化性能三这两个难题大大限制了SnO2半导体纳米颗粒在光催化领域的应用;另一方面,石墨烯良好的电学性能可以有效地在光催化过程中对光生电子进行转移,防止电子空穴对的复合[14-16]三同时,石墨烯可以很好地支撑分散SnO2纳米颗粒,抑制团聚现象的出现三这两点都能有效改善SnO2的光催化性能三此外,在损伤检测二材料疲劳测试等领域,应变传感器应用广泛[17-19]三如何制备出高效的应变传感器,引起了人们的广泛关注[20-23]三由于石墨烯具有优异的力学和电学性能,利用石墨烯制备应变传感器具备着非常突出的机电性能[24-26]三基于上述理论,本文采用喷涂法制备了兼具光催化性能和应变传感性能的SnO2/石墨烯多功能涂层,研究了影响涂层光催化性能和应变传感性能的相关因素三1实验 1.1原材料 实验所用的材料主要包含纳米SnO2颗粒(平均尺寸为50~70nm),聚乙烯吡咯烷酮(PVP),来自阿拉丁试剂上海有限公司;石墨烯纳米片(GNP)C750,来自XG科学公司;甲基橙,水合肼(85%),天然鳞片石墨粉(200目),无水乙醇,来自国药集团化学试剂有限公司;不含增塑剂的改性丙烯酸酯乳液聚合物Ac-ronal?PX7026X a p,来自巴斯夫股份有限公司三1.2实验制备 实验采用喷涂法制备SnO2/石墨烯涂层,具体的实验过程如下:(1)在3个容量为1000mL的烧杯中分别加入1000mL的去离子水,然后称取1g SnO2纳米颗粒,2g石墨烯纳米片(GNP)以及2g氧化石墨烯(以天然鳞片石墨粉为原料,采用hummer法制备所得)并各自加到3个烧杯中,磁力搅拌均匀后再超声处理1h,得到浓度为1m g/mL的SnO2水溶液,2m g/mL 的石墨烯纳米片分散液和2m g/mL的氧化石墨烯分散液;(2)取6个100mL的烧杯,分别在6个烧杯中加入40mL的SnO2水溶液三依次量取1.1,2.2,3.5, 5,6.7和8.6mL的石墨烯纳米片分散液并分别加入6个装有SnO2水溶液的烧杯中,磁力搅拌均匀后再超声处理1h得到均匀分散的SnO2/GNP混合溶液三另取一个100mL的烧杯,只加入40mL的SnO2水溶液作为对照组三在7个烧杯上分别贴上标签,写上S-x%GNP(x代表石墨烯纳米片的质量分数,x=0, 5,10,15,20,25,30,x=0代表溶液中不含石墨烯纳米片);(3)再次取6个100mL的烧杯,分别在6个烧杯中加入40mL的SnO2水溶液三依次量取1.1,2.2, 3.5,5,6.7和8.6mL的氧化石墨烯分散液并分别加入6个装有SnO2水溶液的烧杯中,磁力搅拌均匀后再超 51090 李家兴等:基于SnO2/石墨烯的光催化及应变传感多功能涂层 ?基金项目:国家自然科学基金委员会与中国工程物理研究院联合基金资助项目(U1730117) 收到初稿日期:2018-03-23收到修改稿日期:2018-06-22通讯作者:张东,E-mail:zhan g dn g@ton gj https://www.sodocs.net/doc/da4329013.html, 作者简介:李家兴(1992-),男,重庆人,在读硕士,师承张东教授,从事石墨烯应用方面研究三 万方数据

新型制氢技术

氢能被普遍认为是未来的清洁能源,因为它可以直接用于内燃机,或者作为各种燃料电池的燃料来驱动车辆或作为其他用途的电源。氢气是质子交换膜燃料电池的理想燃料,质子交换膜燃料电池可以在温和条件下高效地(高达83%)将氢的化学能转化为电能,从而作到零排放。在质子交换膜燃料电池实用化之前,用氢气驱动的内燃机车辆可作为一种实现运输车辆零排放的过渡手段。作为内燃机车辆的燃料,氢气比汽油有更高的热效率,这是因为它在过剩空气中比汽油燃烧得更完全并且可使用更高的压缩比;此外,它对空气/燃料比有更强的适应能力,因而在频繁的启动和刹车过程中有较高的燃烧效率。氢气作为内燃机车辆的燃料的另一个重大优点是,它不像汽油那样会产生CO、未燃尽的烃、烟尘、异昧以及温室气体~oz等环境污染物氢气在空气中燃烧生成的少量NO 也可以通过调节空气/燃料比减少到最低限度而使用氢气为燃料的质子交换膜燃料电池汽车则可以实现零排放。但是,用氢气作燃料也有许多困难,主要是缺乏安全、高效、经济、轻便的储氢技术。如果以质量为基准,氢气的储能密度很大,但若以体积为基准,其储能密度非常小,必须储存和输送体积庞大的氢气以满足需要。因此,发展氢能汽车和轻便电源的主要技术关键是能找到安全生产、输送和储存一一定量氢气的技术。日本新近制订的1993—2020年“新阳光计划”中,一项投资3o 亿美元的能源发电计划的三大内容(高新分解水技术、储氢技术、氢燃料电池发电)就是主要开发安全、廉价的氢的生产和储存技术?。我国也已把“氢能的规模制备、储运及燃料电池相关的基础研究”列为国家“973”重点基础研究发展规划项目。质子交换膜燃料电池国外发展较快,并已开始走向商业化。我国自20世纪90年代初加强了该方面的研究工作,并陆续取得了一些进展,北京理工大学、大连化学物理研究所、长春应用化学研究所和清华大学等单位相继研制成氢氧质子交换膜燃料电池电堆,但研究工作主要集中在燃料电池电极制备技术和电堆组装技术等方面,而对氢气的发生和储存技术研究较少。本文介绍一种由硼氢化钠(NaBH4)水溶液直接生产氢气的简便方法。该方法安全、有效,且产生的氢气中不含CO,适合于作为质子交换膜燃料电池等装置的氢源。 l 基本原理及装置介绍 硼氢化钠是一种强还原剂,广泛用于废水处理、纸张漂白和药物台成等方面。20世纪5o年代初,Sehlesinger等人发现 2J,在催化剂存在下,硼氢化钠在碱性水溶液中可水解产生氢气和水溶性亚硼酸钠。反应如下:NaBH4 41120—— 4112 NaBO2△H :一30010/tool (1) 如果投有催化剂,反应(1)也能进行,其反应速度与溶液的pH值和温度有关。根据Kreevoy等人的研究结果,这一速度可由以下经验式计算:lg l/2=pH一(0.034-T一1.92) (2)式中tl/2是NaBH,的半衰期,以d表示;T是绝对温度。由该式计算的不同pH值和不同温度下的半衰期列于表1。 由表1可见,pH值和温度对反应速度有很大影响,特别以pH值为更甚。当pH值为8时,即使在常温下,经半分多钟NaBH4就水解掉一半。因此,平时必须将NaB 溶液保持在强碱性溶液中。在pH值为l4和室温下,NaBH4的半衰期长达一年以上,对实际应用已经足够。为了在现场以足够高的速度制备出氢气,可让NaBH4的强碱溶液与催化荆接触。使用不同的催化荆时,即使在相同的条件下氢气生成速度也不同。Le.~-L 等人和Kaufman~4 等人研究了钴和镍的硼化物,Brown 5等人研究了一系列金属盐后发 现,铑和钉盐能以最快的速度由NaBH,溶液中释放出氢气。AmendolaL6-等人系统地研究了用离子交

石墨烯复合材料的应用研究进展_巩金瑞2017

石墨烯是由碳原子以sp2杂化连接的单原子层构成的二维蜂窝状材料,理论厚度仅为0.34nm,是目前发现的最薄的二维材料[1]。石墨烯具有很多优异的性能,例如:强度高达130GPa,是钢的100多倍[2];热导率为5000W·m-1·K-1,是金刚石的3倍[3];理论比表面积和透光率分别高达2600m2·g-1[4]和97.7%[5];室温下载流子迁移率为15000cm2·V-1·s-1,在特殊条件下甚至高达250000cm2·V-1·s-1[6]。石墨烯独特的结构和性能使其在诸多领域得到广泛应用,因此,自从2004年石墨烯被发现以来,便在世界范围内掀起了人们对它的研究热潮。 为了更好利用石墨烯上述优异的性能,进一步扩大石墨烯的应用范围,国内外许多科学工作者将石墨烯与其他材料复合,成功制备出不同功能的石墨烯复合材料,使其在能源、环境、医学、传感器等领域得到广泛的应用。鉴于此,本文主要介绍了近年来不同类型石墨烯复合材料在各个领域的应用现状。 1石墨烯/聚合物复合材料的应用 通常采用溶液混合、熔融混合、原位聚合和浇铸成型等方法将石墨烯与聚乙烯醇、聚丙烯、环氧树脂、聚苯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯等绝缘聚合物复合形成石墨烯/绝缘聚合物复合材料,也可与聚噻吩、聚吡咯、聚苯胺等典型的导电聚合物复合形成石墨烯/导电聚合物复合材料,使其在电容器、导热和生物应用等领域具有广阔的应用前景,这是石墨烯复合材料的一个重要研究领域。 1.1电容材料 刘建华等[7]采用化学接枝法原位合成了石墨烯/聚吡咯复合物,在该复合物中吡咯在石墨烯层片上均匀分布,石墨烯片层间的吡咯大量成链并与石墨烯层片相互连接,二者之间产生了紧密的化学键结合。结果表明,复合物的电导率为3.32S/cm,比电容可达到284F·g-1,比纯聚吡咯的比电容提高52%,具有优异的电容特性。Zhang[8]等利用原位聚合法成功制备出石墨烯/聚苯胺纳米纤维复合材料,将其作为超级电容器的电极材料时,具有很高的电导率和比容量(当电流密度为0.1A·g-1时,电容高达480F·g-1),且 石墨烯复合材料的应用研究进展 巩金瑞1,2,詹肇麟1,虞锦洪2,沈典宇1 (1.昆明理工大学材料科学与工程学院,云南昆明650093,2.中国科学院宁波工业技术研究院,浙江宁波315201) 摘要:石墨烯具有独特的二维结构和性能,使其在能源、传感器、环境和生物等领域具有广泛的应用。为了进一步扩大石墨烯的应用范围,常将其与高分子聚合物、无机纳米粒子、碳纳米管和某些金属块体材料复合。最后,指出了石墨烯复合材料的研究方向。 关键词:石墨烯;复合材料;应用 DOI:10.14158/https://www.sodocs.net/doc/da4329013.html,ki.1001-3814.2017.06.009 中图分类号:TB33文献标识码:A文章编号:1001-3814(2017)06-0031-05 Research Progress of Application of Graphene Composite GONG Jinrui1,2,ZHANZhaolin1,YU Jinhong2,SHEN Dianyu1 (1.Faculty of Materials Science and Engineering,Kunming University of Science and Technology,Kunming650093,China; 2.Ningbo Institute of Industrial Technology,Chinese Academy of Sciences,Ningbo315201,China) Abstract:Due to unique two-dimensional structure and performance,graphene has wide applications in energy,sensors, environment and biology and other fields.In order to furtherly expand the application of graphene,graphene was compounded with high-molecular polymer,inorganic nanoparticles,carbon nanotubes and some block gold materials.At last,the research direction of the graphere composite was pointed out. Key words:graphene;composite;application 收稿日期:2016-03-04 基金项目:国家自然科学基金资助项目(51573201) 作者简介:巩金瑞(1988-),女,甘肃天水人,硕士; E-mail:gongjinrui@https://www.sodocs.net/doc/da4329013.html, 通讯作者:詹肇麟(1964-),男,教授,E-mail:zl_zhan@https://www.sodocs.net/doc/da4329013.html,

相关主题