氧化石墨烯改性沥青的流变特性及其影响机理研究
氧化石墨烯改性沥青的流变特性及其影响机理研究
氧化石墨烯是一种具有很高应用潜力的新兴材料，它在许多领域有着广泛的应用前景，包括能源、环境和建筑材料等。沥青作为一种重要的道路材料，其性能对道路的使用寿命和驾驶者的安全性具有重要影响。因此，通过改性沥青，可以提高道路材料的性能，延长道路的使用寿命。
本文主要研究了氧化石墨烯改性沥青的流变特性及其影响机理。流变特性是指材料在外力作用下的变形和流动性能。在研究中，首先通过制备氧化石墨烯改性沥青样品，然后采用流变仪对样品进行流变特性测试。实验结果显示，氧化石墨烯改性沥青具有更好的变形和流动性能，相比未改性的沥青，其流变模量和黏度均有所降低。
进一步研究表明，氧化石墨烯改性沥青的流变特性受多个因素的影响。首先，氧化石墨烯具有很高的比表面积和特殊的二维结构，这些特性使其能够更好地与沥青相互作用并形成更稳定的结构。其次，氧化石墨烯中的氧原子与沥青中的氢键和氧官能团发生相互作用，增强了沥青的可变形性和流动性。此外，氧化石墨烯还可以有效地抑制沥青的老化和光辐射损伤，提高了沥青的稳定性和抗氧化性。
进一步分析发现，氧化石墨烯改性沥青的流变特性与其添加量也有一定关系。在一定添加量范围内，氧化石墨烯的添加量越多，沥青的流变模量和黏度就越低。这是因为过多的氧化石墨烯会导致样品中的填充增多，从而导致流动性能的下降。
总体来说，氧化石墨烯的引入可以显著改善沥青的流变特性，提高其可变形性和流动性。这是由于氧化石墨烯的特殊结构和与沥青的相互作用所致。此外，适当的添加量也对沥青的
流变特性有一定的调控作用。这项研究为改进沥青材料的性能，进而提高道路使用寿命和安全性提供了一种新的思路。亦可为其他材料的改性研究提供一定的参考价值
综上所述，墨烯改性沥青通过提高可变形性和流动性能，可以有效改善沥青材料的流变特性。这种改性方法的有效性受到多个因素的影响，包括氧化石墨烯的比表面积、二维结构以及与沥青的相互作用。适当的添加量也对流变特性起到调控作用。这一研究为提高道路使用寿命和安全性，以及其他材料的改性提供了新思路和参考价值
氧化石墨烯改性沥青的流变特性及其影响机理研究
氧化石墨烯改性沥青的流变特性及其影响机理研究 氧化石墨烯是一种具有很高应用潜力的新兴材料，它在许多领域有着广泛的应用前景，包括能源、环境和建筑材料等。沥青作为一种重要的道路材料，其性能对道路的使用寿命和驾驶者的安全性具有重要影响。因此，通过改性沥青，可以提高道路材料的性能，延长道路的使用寿命。 本文主要研究了氧化石墨烯改性沥青的流变特性及其影响机理。流变特性是指材料在外力作用下的变形和流动性能。在研究中，首先通过制备氧化石墨烯改性沥青样品，然后采用流变仪对样品进行流变特性测试。实验结果显示，氧化石墨烯改性沥青具有更好的变形和流动性能，相比未改性的沥青，其流变模量和黏度均有所降低。 进一步研究表明，氧化石墨烯改性沥青的流变特性受多个因素的影响。首先，氧化石墨烯具有很高的比表面积和特殊的二维结构，这些特性使其能够更好地与沥青相互作用并形成更稳定的结构。其次，氧化石墨烯中的氧原子与沥青中的氢键和氧官能团发生相互作用，增强了沥青的可变形性和流动性。此外，氧化石墨烯还可以有效地抑制沥青的老化和光辐射损伤，提高了沥青的稳定性和抗氧化性。 进一步分析发现，氧化石墨烯改性沥青的流变特性与其添加量也有一定关系。在一定添加量范围内，氧化石墨烯的添加量越多，沥青的流变模量和黏度就越低。这是因为过多的氧化石墨烯会导致样品中的填充增多，从而导致流动性能的下降。 总体来说，氧化石墨烯的引入可以显著改善沥青的流变特性，提高其可变形性和流动性。这是由于氧化石墨烯的特殊结构和与沥青的相互作用所致。此外，适当的添加量也对沥青的
流变特性有一定的调控作用。这项研究为改进沥青材料的性能，进而提高道路使用寿命和安全性提供了一种新的思路。亦可为其他材料的改性研究提供一定的参考价值 综上所述，墨烯改性沥青通过提高可变形性和流动性能，可以有效改善沥青材料的流变特性。这种改性方法的有效性受到多个因素的影响，包括氧化石墨烯的比表面积、二维结构以及与沥青的相互作用。适当的添加量也对流变特性起到调控作用。这一研究为提高道路使用寿命和安全性，以及其他材料的改性提供了新思路和参考价值
石墨烯的改性原理及应用
石墨烯的改性原理及应用 1. 石墨烯简介 石墨烯是一种碳原子排列成六角形的二维材料，具有极高的导电性、导热性和 机械强度。由于其独特的性质，石墨烯被广泛研究，并在各个领域展现出巨大的应用前景。 2. 石墨烯的改性原理 石墨烯的改性是通过对其进行化学或物理处理来改变其性质，以满足特定的应 用需求。常见的石墨烯改性方法有： •氧化改性：将石墨烯与氧化剂接触，引入氧原子，形成氧化石墨烯（GO）。氧化石墨烯具有较好的亲水性和分散性，可用于制备复合材料、传 感器等。 •氮化改性：通过氮化剂与石墨烯反应，使石墨烯表面富集氮原子。氮化石墨烯具有较高的导电性，可用于电子器件和催化材料等领域。 •掺杂改性：将其他元素或化合物引入石墨烯晶格中，如硼、硅、硫等。 掺杂石墨烯具有特殊的性能，可用于能源存储、催化反应等领域。 3. 石墨烯的应用领域 石墨烯的独特性质使其在许多领域都有广泛应用的潜力。 3.1 电子器件 石墨烯具有高电子迁移率和优异的导电性能，使其成为下一代电子器件的理想 候选材料。石墨烯场效应晶体管、石墨烯集成电路等已成为研究的热点。 3.2 传感器 由于石墨烯的高度灵敏和优异的电子性能，石墨烯传感器在化学传感、生物传感、环境监测等领域具有广泛的应用前景。石墨烯传感器可以高效地检测微量物质，并具有高灵敏度和高选择性。 3.3 储能材料 由于石墨烯的高表面积和良好的电导率，石墨烯被广泛应用于锂离子电池、超 级电容器等储能装置中。石墨烯在储能领域具有很高的应用潜力，可以提高储能装置的能量密度和循环寿命。
3.4 催化材料 石墨烯作为催化剂载体具有优异的催化性能。通过改变石墨烯的结构和表面改性，可以调控其对反应物的吸附性能和催化活性，用于催化合成、能源转换和环境保护等领域。 3.5 填料材料 石墨烯具有优异的机械性能和导电性能，可用于制备高性能复合材料。将石墨烯添加到聚合物、金属或陶瓷基质中，可以显著改善材料的力学性能、导电性能和热稳定性，提高材料的综合性能。 4. 总结 石墨烯的改性原理及应用已经成为研究的热点。通过对石墨烯进行化学或物理处理，可以改变其性质，满足不同领域的应用需求。石墨烯在电子器件、传感器、储能材料、催化材料和填料材料等领域具有广阔的应用前景。相信随着科学研究的不断深入，石墨烯的应用将会得到进一步的拓展和发展。
大片径氧化石墨烯浆料制备及流变性研究
大片径氧化石墨烯浆料制备及流变性研究 黄荣桓;殷允杰;王潮霞 【摘要】以鳞片石墨为原料,通过酸氧化法制备氧化石墨烯(GO).研究了GO的尺寸大小、分布及GO浆料质量浓度对流变性和液晶形态的影响.结果表明:采用500μm鳞片石墨制备GO具有较大片径,平均尺寸为38μm;随着GO质量浓度的增加,GO浆料黏度增大,液晶形态更明显,且为典型的非牛顿流体.GO浆料质量浓度高于10 mg/mL后,PVI值小于0.1. 【期刊名称】《印染助剂》 【年(卷),期】2019(036)005 【总页数】4页(P20-23) 【关键词】大片径GO;流变性;液晶形态;非牛顿流体 【作者】黄荣桓;殷允杰;王潮霞 【作者单位】江南大学纺织服装学院生态纺织教育部重点实验室,江苏无锡214122;江南大学纺织服装学院生态纺织教育部重点实验室,江苏无锡 214122;江南大学纺织服装学院生态纺织教育部重点实验室,江苏无锡 214122 【正文语种】中文 【中图分类】TS103.8;O613.7 石墨烯因优异的物化性质具有广阔的应用前景和价值。但石墨烯片由于具有极强的表面能，分散性很差，易在溶剂中重新聚集，对其在宏观材料上的应用是一个很大
的挑战。但是其衍生物水溶性氧化石墨烯（GO）的发现，使得微观石墨烯的优异性能在宏观上得以体现成为可能。由于GO表面含有大量含氧官能团，可分散在多数极性溶剂中，形成固含量较高的浆料。相较于小片径GO，大片径GO具有更好的结构规则性和成膜性，而且大片径GO具有较大的分子质量，能够提高浆料的黏度（无需添加增稠剂或糊料），降低流动性，可以印制精细的印花线路板，有利于在纺织领域（如纺织品功能性整理[1-6]等）的应用。本实验以大尺寸鳞片石墨为原料，通过化学氧化法制备了较大片径的GO，研究了GO的尺寸形貌以及不同质量浓度GO浆料的流变性和液晶形态。 1 实验 1.1 材料 鳞片石墨（平均粒径≈500 μm，青岛恒利得石墨制品有限公司），硫酸（分析纯）、磷酸（≥85%）、高锰酸钾（分析纯）、双氧水（分析纯）、盐酸（分析纯）、透析袋（分子质量8 000～14 000）（国药集团化学试剂有限公司）。1.2 仪器 TG16-WS型台式高速离心机（湖南湘仪实验室仪器开发有限公司），Motic BA310Pol型偏光显微镜（麦克奥迪实业集团有限公司），Sigma HD型场发射扫描电子显微镜（德国Carl Zeiss股份公司），Physica MCR301型旋转流变仪（奥地利安东帕有限公司），Dimension ICON型原子力显微镜（德国布鲁克科技有限公司）。 1.3 GO浆料的制备 在搅拌条件下，将硫酸和磷酸的混合物加入到装有鳞片石墨和高锰酸钾粉末的反应容器中，升温至50℃，待完全氧化后冷却至室温，然后倒入冰水并加入H2O2，不断搅拌，期间伴随着大量气泡冒出，完全中和KMnO4后得到GO混合物，依次用盐酸和去离子水离心洗涤，然后采用透析的方法提纯，最后离心得到GO浆
氧化石墨烯材料的研究与应用
氧化石墨烯材料的研究与应用氧化石墨烯是一种重要的二维材料，由于其独特的化学和物理 性质，使得其在材料科学领域有着广泛的研究和应用价值。本文 将从氧化石墨烯材料的基本特性、制备方法、应用领域等多个方 面进行阐述。 一、氧化石墨烯的基本特性 氧化石墨烯，简称GO，是一种具有单层片状结构的石墨烯衍 生物材料，是在石墨烯表面加入氧原子和羟基（-OH）的一种产物。GO材料主要由C、O和H三种元素构成，其中碳原子占据了石墨 烯结构的主体部分，而氧原子和羟基则通过化学反应与碳原子形 成氧化物和羟基官能团，并参与到GO材料的性质中。 相对于其他材料而言，GO材料具备以下几个显著的特性： 1. 单层薄片结构：GO材料的MD宽度为nanometer级别，其THK通常在1-10nm之间。这种特殊的结构使得GO材料拥有了特殊的电学、光学和力学性质。
2. 柔性和可加工性：由于GO材料是由单层薄片组成的，因此 它具备柔性和可加工性。GO材料可通过机械剥离、化学还原等方法制备，其柔性和可形变性使得其具备了更广泛的应用领域。 3. 卓越的电化学性能：GO材料表面的羟基和氧化物官能团， 使得其具有一定的亲水性，从而增加了GO材料的表面积，增强 了与电极之间的接触性能，进而提高电化学性能。同时，GO材料 在光照、温度、激光辐照等外界刺激下，表面官能团会发生改变，从而能够实现可调控性电化学性能。 4. 很强的吸附能力：GO材料具有很强的吸附能力，对亲水性 和疏水性物质都有较好吸附效果。 二、氧化石墨烯的制备方法 GO材料的制备方法多样，常见的制备方法包括： 1. 氧化石墨剥离法：利用强氧化剂如酸醋酸或亚硫酸钠将石墨 中的氧原子加入石墨分子中，从而形成GO材料。该方法因其制 备过程简便、成本低廉而被广泛应用。
新型石墨烯材料的研究及其应用
新型石墨烯材料的研究及其应用近年来，新型石墨烯材料的研究引起了广泛的关注和热议。石 墨烯是一种单层的碳原子排成六边形晶格的材料，具有极强的力 学强度和优异的电学、热学性能。它的发现引领了二维材料研究 的潮流，被认为是未来材料科学研究的重要方向之一。本文将对 新型石墨烯材料的研究和应用进行探究。 一、新型石墨烯材料的研究 目前，新型石墨烯材料的研究主要围绕两个方向展开：一是改 性石墨烯的研究，包括通过杂原子和杂化合物改变石墨烯的性质，从而扩展石墨烯的应用领域；二是石墨烯衍生物的研究，包括氧 化石墨烯、磷化石墨烯、氮化石墨烯等，通过衍生化反应，将石 墨烯的性质进行调控。 氧化石墨烯的研究是改性石墨烯中的一种重要手段。在氧化石 墨烯中，石墨烯上的一些碳原子被氧化成羟基、羰基、羧基等官 能团，从而改变了石墨烯的电学、化学性质。相比于原始石墨烯，氧化石墨烯具有更好的稳定性和加工性能，广泛应用于各个领域，如电子器件、储能材料、催化剂等。
另一个研究方向是针对石墨烯的衍生物进行研究。石墨烯衍生 物是通过化学反应将石墨烯的结构进行改变而得到的新型材料。 例如，磷化石墨烯是将石墨烯中的一些碳原子替换成磷原子而得 到的材料，它的电学性能明显优于原始石墨烯。氮化石墨烯则是 将石墨烯中的一些碳原子替换成氮原子得到的进一步改性石墨烯，它的氮原子掺杂使得其具有更好的催化活性和光催化性能。 二、新型石墨烯材料的应用 除了研究方向的改变，新型石墨烯材料的应用也正在发生重大 的变化。传统上，石墨烯主要应用于电子器件、热管理、机械强 度等领域。但随着石墨烯研究的深入，新型石墨烯材料的应用范 围正在不断扩大。 石墨烯的优异性能使得其成为制备纳米复合材料的理想载体。 例如，石墨烯纳米复合材料在新能源领域中的应用是具有很大潜 力的，如用石墨烯作为太阳能电池的电极材料，在电子器件制备 方面具有广泛的应用前景，如石墨烯基薄膜晶体管、石墨烯场效 应晶体管等。
氧化石墨烯材料的性能调控及应用
氧化石墨烯材料的性能调控及应用 随着科技的不断发展，人类对于材料的研究也越来越深入。石墨烯是一种由碳原子构成的单层平面物质，具有举世闻名的优异性能。它的出现，引起了学界和工业界的广泛关注。但同时，石墨烯也存在着一些问题，例如其带电输运特性较差，容易受到环境的影响。为克服这些问题，科学家采用氧化石墨烯材料来进行性能调控，并探讨其在电化学领域、传感领域等方面的应用。 一、氧化石墨烯的制备及性能调控 氧化石墨烯是一种将石墨烯表面上的碳原子与氧原子结合在一起的化学物质。它是一种重要的二维材料，在电子学、电化学、生物医学和光电领域中有着广泛的应用。制备氧化石墨烯，首先需要将石墨烯表面进行氧化处理。在加入氧气或氧化剂的情况下，原来的石墨烯就会形成氧化石墨烯。 研究者发现，氧化石墨烯的性能可以通过控制氧化程度来进行有效的调控。通过改变氧化石墨烯的氧含量，可以调节氧化石墨烯的电学性能、结构、表面形貌和表面活性，使其适用于更广泛的应用领域。 二、氧化石墨烯的应用 1. 电化学领域 氧化石墨烯在电化学领域有着广泛的应用。通过将氧化石墨烯与其他金属或半导体材料结合，可以制备出更高性能的电池、电容器和储能器件。其中，氧化石墨烯作为电极材料，可以有效提高电极的导电率和储电性能，使其具有更高的能量密度和更长的循环寿命。 另外，氧化石墨烯还可以用于制备传感器和电化学生物传感器。研究发现，氧化石墨烯的表面活性和生物相容性优异，可以将其用于检测血液中的生物分子，如葡萄糖、蛋白质和DNA等，从而为医疗诊断提供了更加精确的数据和信息。
2. 传感领域 随着传感技术的发展，氧化石墨烯也被广泛应用于传感领域。通过在氧化石墨烯表面引入一些金属、半导体或者化学传感器，可以将其用于检测环境中的温度、湿度、气体等物理和化学指标。 一些研究团队甚至将氧化石墨烯作为某些生物传感器的载体，利用其表面活性和生物相容性来检测人体生物分子，如荷尔蒙、生长因子和癌症标记物等。这些研究成果为生命科学和医学领域的研究提供了有力支持。 三、总结 总之，氧化石墨烯作为一种新型的二维材料，在科研和应用领域有着广泛的应用前景。通过控制氧化程度，可以调节氧化石墨烯的性能，使其适用于更加广泛的领域。未来，随着研究的不断深入，氧化石墨烯将有望成为一种重要的新型材料，为人类带来更加广阔的科技和文化创新空间。
胺基改性氧化石墨烯对沥青性能影响探究
胺基改性氧化石墨烯对沥青性能影响探究 许多纳米颗粒在沥青中表现出优良的混融、增强和增韧性，能改善沥青混合料路用性能。而氧化石墨烯就是一种二维层片状的纳米材料，因巨大的比表面积和丰富的官能团而具有优异的复合性能，但较差的亲油性限制了其应用。氧化石墨烯中羧酸能与胺作用生成铵盐，加热脱水生成酰胺，酰胺键可以将氧化石墨烯与胺类连接起来，从而氧化石墨烯表面的胺和酰胺基团能与沥青质中稠环芳香薄片上的羧基产生化学吸附作用。另一方面，高强剪切力作用下，胺基改性氧化石墨烯时未反应的氧化石墨断裂片层的残缺表面、断键，和沥青大分子发生化学键断裂产生的不饱和键、自由基团等，都能增加改性氧化石墨烯与沥青分子之间的吸附。因此，经胺基改性的氧化石墨烯能在沥青中形成稳定的分散体系，从而对沥青起到更好的改性作用。 1、实验 1.1 材料及设备 1.1.1 材料 氧化石墨烯（GO）：自制；N，N-二甲基甲酰胺（DMF）：分析纯；2-（7-偶氮苯并三氮唑）-N，N，N'，N'-四甲基脲六氟磷酸酯（HATU）分析纯；十八胺（OA）：化学纯；乙二胺（EA）：无水，含量≥99.0%；无水乙醇：分析纯；沥青：70#基质沥青。 1.1.2 设备及仪器 精密增力电动搅拌器、数显恒温油浴锅、超声波清洗机、回流冷凝管、电热鼓风干燥箱、三口烧瓶（500ml）、离心机、荧光显微镜、傅里叶转换红外光谱仪。 1.2 实验方法 1.2.1氧化石墨烯的改性及分散性测试对比 1）用酸碱滴定法确定GO与EA和OA的质量比分别为1：0.36、1：1.6。 2）在三口烧瓶中加入300mg的GO和100ml的DMF，在30℃下超声1h后加入200ml的EA或0.6g的OA，再超声1h，加入20mg的偶联剂HATU，继续超声10min；
氧化石墨烯的制备及应用研究进展
氧化石墨烯的制备及应用研究进展 孟竹;黄安平;张文学;郭效军;张永霞;朱博超 【摘要】The new carbon material graphene oxide has been widely concerned with its excellent structural prop-erties. The simple and safe preparation method is also suitable for mass production. At present,graphene oxide has been applied in many fields and has good research results. This article,referring to the latest literature,mainly in-troduces the method of preparing oxidized graphite with widely used Hummers and the new preparation method using different oxidation systems. The development of the application fields of medical,polymer,electrochemical and dye treatment by using the excellent specific surface area of oxidized graphite and many hydrophilic groups were summa-rized,and the problems in the preparation and application of the oxidized graphene were summed up,and its poten-tial application in the future was prospected.%新型碳材料氧化石墨烯因其优良的结构性能得到广泛的关注,简单、安全的制备方法也适合大量生产,目前氧化石墨烯已被应用在诸多领域并有良好的研究成果.该文主要介绍了广泛使用的Hummers制备氧化石墨烯的方法以及使用不同氧化体系的新型制备方法,综述了利用氧化石墨烯优异的比表面积和诸多的亲水基团等特性在医学、聚合物、电化学、染料处理等应用领域的发展现状,总结了氧化石墨烯在制备及应用中易出现的问题,并对其未来潜在的应用前景做出展望. 【期刊名称】《合成材料老化与应用》
氧化石墨烯复合材料的研究进展
氧化石墨烯复合材料的研究进展 本文旨在探讨氧化石墨烯复合材料的研究进展。我们将首先简要介绍氧化石墨烯复合材料的基本概念及其背景，然后概述目前的研究现状、面临的问题以及相应的解决方案，最后展望未来的发展趋势。 氧化石墨烯复合材料是一种由氧化石墨烯和另一种材料复合而成的 新型材料。氧化石墨烯是一种在石墨烯表面引入氧原子而形成的化合物，具有优异的化学稳定性和热稳定性，因此在材料科学领域具有广泛的应用前景。而氧化石墨烯复合材料则通过将氧化石墨烯与其他材料进行复合，不仅保留了氧化石墨烯的优点，还获得了一些新的特性，使其在更多领域得到应用。 近年来，氧化石墨烯复合材料的研究取得了显著的进展。科研人员已经成功地将氧化石墨烯与金属、金属氧化物、无机非金属材料、高分子材料等多种材料进行复合，制备出一系列具有优异性能的复合材料。例如，将氧化石墨烯与金属纳米粒子复合，可得到具有高导电性和化学稳定性的复合材料；将氧化石墨烯与高分子材料复合，可得到具有高强度、高韧性和轻质等优点的复合材料。 然而，氧化石墨烯复合材料的研究仍存在一些问题。制备工艺的不成熟导致制备成本较高，限制了其大规模应用。氧化石墨烯复合材料的
性能调控较困难，影响其广泛应用。针对这些问题，科研人员正在努力改进制备工艺，寻找低成本、高效制备氧化石墨烯复合材料的方法，同时通过调控材料组成、结构等因素，优化复合材料的性能。 随着科技的不断进步，氧化石墨烯复合材料的研究将迎来更加广阔的发展前景。未来，我们期待氧化石墨烯复合材料在以下领域发挥更大的作用： 能源领域：利用氧化石墨烯复合材料的优异导电性和化学稳定性，提高能源储存和转换设备的性能，如电池、超级电容器和太阳能电池等。环保领域：利用氧化石墨烯复合材料的吸附和催化性能，解决环境污染问题，如水处理、空气净化等。 生物医学领域：探索氧化石墨烯复合材料在生物医学中的应用，如药物传递、生物成像和组织工程等。 电子信息领域：将氧化石墨烯复合材料应用于电子设备中，提高设备的性能、稳定性和可穿戴性。例如，将氧化石墨烯复合材料应用于柔性电子产品、传感器和透明电极等领域。 随着研究的深入和技术的不断进步，我们有理由相信氧化石墨烯复合材料将在未来发挥更大的作用，为人类的生产和生活带来更多的便利
氧化石墨烯及其功能化改性材料富集水中重金属离子机理研究
氧化石墨烯及其功能化改性材料富集水中重金属离子机 理研究 氧化石墨烯及其功能化改性材料富集水中重金属离子机理研究 摘要：本文通过对氧化石墨烯及其功能化改性材料在水中富集重金属离子的机理进行研究，对其富集机制和适用性进行了探讨。结果表明，氧化石墨烯及其功能化改性材料在水中对重金属离子具有较高的吸附能力和选择性，其富集机理主要包括电化学吸附、静电作用、络合反应和内部扩散等过程。同时，本文还对氧化石墨烯和功能化改性材料的制备工艺、影响因素以及富集效果进行了详细的讨论。 1. 引言 随着现代工业的快速发展和人类生活水平的提高，重金属污染问题日益严重。重金属离子污染对环境和人体健康带来了严重的危害，因此，重金属的高效富集和去除成为一项重要的研究课题。氧化石墨烯及其功能化改性材料作为一类新型吸附材料，在重金属离子的富集和去除方面具有广阔的应用前景。因此，研究氧化石墨烯及其功能化改性材料富集水中重金属离子的机理对于解决重金属污染问题具有重要意义。 2. 氧化石墨烯及其功能化改性材料的制备和性质 2.1 氧化石墨烯的制备 氧化石墨烯是一种将石墨烯作为原材料，通过氧化、还原等化学反应制备而成的材料。常见的氧化石墨烯制备方法包括Hummer法、改进的Hummer法、热氧化法等。 2.2 功能化改性材料的制备 为了提高氧化石墨烯的吸附能力和选择性，常常需要对其进行
功能化改性。功能化改性可以通过化学方法、物理方法和生物方法等途径实现，常用的改性方法包括还原法、荧光标记法、表面修饰法等。 2.3 氧化石墨烯及其功能化改性材料的性质 氧化石墨烯具有很高的表面积、大量的官能团以及极好的导电性和机械性能。功能化改性材料在保持氧化石墨烯的特性的同时，还具有更好的吸附性能。 3. 氧化石墨烯及其功能化改性材料富集重金属离子的机 理 3.1 电化学吸附机理 氧化石墨烯及其功能化改性材料具有丰富的氧含量和官能团，可以通过氧化还原反应与重金属离子发生电化学吸附。 3.2 静电作用机理 由于氧化石墨烯及其功能化改性材料带有负电荷，可以通过静电作用与离子溶液中的阳离子发生吸附。 3.3 络合反应机理 氧化石墨烯及其功能化改性材料的官能团可以与重金属离子发生络合反应，形成稳定的络合物。 3.4 内部扩散机理 氧化石墨烯及其功能化改性材料的孔隙结构可以起到筛选作用，通过空间限制离子的扩散，实现对重金属离子的富集。 4. 影响氧化石墨烯及其功能化改性材料富集效果的因素4.1 pH值 重金属离子的水化程度和溶解度与pH值密切相关，因此，溶 液的pH值对氧化石墨烯及其功能化改性材料富集效果有较大 影响。 4.2 温度
氧化石墨烯的直径
氧化石墨烯的直径 本文将讨论氧化石墨烯（graphene oxide）的直径，并介绍一些相关的研究和应用。首先，我们将概述氧化石墨烯的基本特性和制备方法，然后深入探讨直径对其性质和应用的影响。 氧化石墨烯简介 氧化石墨烯是一种由石墨烯（graphene）经氧化反应得到的二维碳材料。石墨烯是由单层碳原子以六角晶格排列而成的蜂窝结构，具有优异的电子、热传导和力学性能。而氧化石墨烯则是在石墨烯基底上引入了氧气功能团（如羟基和羧基），使其具有更丰富的化学反应性和溶解性。 氧化石墨烯的制备方法 氧化石墨烯的制备方法有多种，其中最常用的是Hummers法和改进的Hummers法。Hummers法是一种较早被开发的方法，通过将石墨与硫酸、硝酸和高锰酸钾混合， 使其发生氧化反应，生成氧化石墨烯。改进的Hummers法在Hummers法的基础上进行了一些改进，如调整反应条件和添加氧化剂，以提高产物的质量和产率。 除了Hummers法，还有其他一些制备氧化石墨烯的方法，包括化学氧化法、电化学法、热氧化法等。这些方法可以根据实际需求选择，以获得所需直径和性质的氧化石墨烯材料。 氧化石墨烯的直径与性质 氧化石墨烯的直径对其性质具有重要影响。一般而言，直径较小的氧化石墨烯具有更高的比表面积和更好的分散性。这是因为小直径的氧化石墨烯颗粒与溶剂或其他材料相互作用表面积更大，有利于分散和反应的发生。另外，小直径的氧化石墨烯也更容易在复合材料中实现均匀分布，提高材料的性能。 直径较小的氧化石墨烯还具有较高的电导率和更好的电化学性能。这是因为小直径的氧化石墨烯颗粒之间的电子传输路径更短，利于电流的传导。此外，小直径的氧化石墨烯具有更好的机械强度和柔韧性，对于柔性电子学和纳米复合材料等应用具有重要意义。
一种石墨烯对沥青粘韧性提升机理的研究方法
(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利说明书 (10)申请公布号CN 113848130 A (43)申请公布日2021.12.28 (21)申请号CN202111083334.6 (22)申请日2021.09.15 (71)申请人南京林业大学 地址210037 江苏省南京市玄武区龙蟠路159号 (72)发明人许涛徐子航王海森 (74)专利代理机构 代理人 (51)Int.CI G01N3/30(20060101) G01N3/20(20060101) G01N21/3563(20140101) G01N23/04(20180101) G01N23/207(20060101) G01N23/2251(20180101) 权利要求说明书说明书幅图(54)发明名称 一种石墨烯对沥青粘韧性提升机理 的研究方法 (57)摘要 本发明提供一种石墨烯对沥青粘韧 性提升机理的研究方法，属于沥青性能增 强技术领域，从两相界面的结合能量和断
裂所吸收的能量角度来研究改性沥青增韧 机理，解决石墨烯改性沥青增韧机理研究 方法中仅靠定性判断进行评价的问题。本 发明首先对沥青试样进行粘韧性试验，获 取粘韧性曲线及各力学性能指标，并通过 计算公式进行分析；然后采用抗冲击试验 和断裂韧性试验，得到沥青试样在室温条 件下的冲击吸收功、承受的最大弯曲荷载 和断裂韧性，利用扫描电镜及透射电子显 微镜对断裂缺口形貌和晶格像进行观测； 最后利用红外光谱分析和X射线衍射试 验，研究化学键变化及石墨烯加入前后层 间距变化，从而进一步揭示石墨烯对沥青 粘韧性提升机理。 法律状态 法律状态公告日法律状态信息法律状态 2022-01-14实质审查的生效实质审查的生效2021-12-28公开公开
氧化石墨烯及其功能化改性材料富集水中重金属离子机理研究
氧化石墨烯及其功能化改性材料富集水中重金属离子机理研究 随着工业和经济的高速发展，环境问题也变得日益严峻，重金属的难分解且容易在生物体内进行富集，不仅对环境有着不良的影响，设置是危害着人类及其生物体的健康。因此，如何有效的分解和处理这些重金属废水，成了科研人员们重点研究的问题。氧化石墨烯作为一种具有吸附力的新型材料，它巨大的比表面积和丰富的表面活性基因可以有效的起到处理和吸附的效果。本文针对氧化石墨烯的功能化改进材料为基础，深入分析它对重金属离子机理的研究。 标签：氧化石墨烯功能化改性重金属离子机理研究 概述 工业革命的推进和深入，让人类以前所未有的速度改变着世界，甚至是影响着我们的生活。但在获得巨大物质财富非同时，却也对我们赖以生存的环境造成了不可估量的伤害。水是人类生存和发展的必要元素，但随着重金属元素的大量普及和使用，重金属对环境的影响程度日益突出。它的难降解、毒性大、易积累的特性，不但破坏着水生态平衡，更依附着食物链危害着人类的生命健康和水生生物的生命安全。尤其今年来重金属污染事件的相继发生，让我们必须重视并对其进行有效的综合治理，只有有效的解决这一问题，才可以进一步的实现可持续发展的目標。 1、氧化石墨烯 在对石墨粉末进行化学氧化和剥离之后，产生了氧化石墨烯。在水中的氧化石墨可以有效的形成带负电的薄片，这种极薄的单层氧化石墨，在百年之后被研究人员广泛的成为氧化石墨烯，因表面有着含氧成分和吸附分子，使得氧化石墨烯可以在醇等不含表面活性剂的相关有机溶液中形成稳定的胶态悬浮体。所以目前的相关研究中，都将这一改性作为重要的研究课题。一般是将相关化学物质嫁接在氧化石墨烯的表面，从而形成有新功能的复合材料。 图一氧化石墨烯的分子结构图 将石墨放置在具备氧化剂存在的条件下，经过多个或一个浓酸的处理获得氧化石墨。在经过了近百年的探索后，研究者通过对硫酸和硝酸的混合液对这一方法进行改进后，提出了一种更为高效安全的氧化石墨制备的方式。甚至在后续的研究中，还有很多方法，例如电化学氧化法等相关的常用制备方法。 2、功能化改性 吸附剂性质的好坏，在对废水的处理领域中起着至关重要的作用。作为石墨烯的氧化物，氧化石墨烯具备着机械强度高、吸附能力好、易于回收利用和化学性质稳定等突出性质。本身具备的高活性的含氧官能团可以在吸附反应的过程中
碳纳米管改性沥青综述
碳纳米管改性沥青综述 摘要：经碳纳米管等材料改性过后的沥青材料在各个性能方面都会产生改善，改善程度受碳纳米管掺量与其材料参数等因素的影响。随碳纳米管掺量的不断增加，改性沥青的针入度、温度敏感性等都逐渐降低，高温稳定性、黏度及软化点却随掺量的增加逐渐升高。产生这些变化的机理在于：将沥青基质用纳米材料进行改性后，充分的将无机材料与有机材料的优良性能结合在了一起，从而实现对沥青性能的改善。 关键词：碳纳米管；改性沥青；三大指标；温度敏感性； 0引言 随着我国国民经济的飞速发展，汽车数量呈直线上升趋势，加之车辆运输来往增加，交通流量随之增大，超载等现象也越来越普遍，而作为沥青路面，其本身的材料性能一般，长期使用后大部分早期修建的沥青路面会出现不同程度的裂缝、变形和表面损坏等现象，有些甚至无法修复，这使沥青路面的养护与维修任务愈发艰巨，如今已经出现了新型改性沥青来解决该问题。 用碳纳米管对沥青进行改性是目前最常见的办法。与普通沥青相比，碳纳米管改性沥青铺设的路面具有良好的耐高温和抗高温的能力，这弥补了普通沥青不宜在冬季施工的空白；碳纳米管还提高了路面的弹性、韧性和抗疲劳能力，大大减少了路面的永久变形能力，提高了路面的抗车辙能力，随之而来的问题就是碳纳米管种类、掺量的选择。虽然有许多科研人员对此进行了大量的试验，但社会上并没有完全统一。 1碳纳米管选择 碳纳米管外观上可以看作是卷曲的石墨烯薄片层，所以根据石墨烯薄片层的数量可以分为单壁碳纳米管和多壁碳纳米管。在多壁碳纳米管形成的初期，层与
层之间很容易互相吸引从而对其结构造成一程度上的破坏，所以在多壁碳纳米管 的管壁上一般都布满了类似缺陷的小孔。相比之下，单壁碳纳米管的管壁上很少 有这种缺陷，直径更小，均匀度也就更高。 由于碳纳米管的表面惰性，很难将其与高分子或负载金属牢固的结合在一起。所以，为了增强其表面结合力，通常会用酸或碱处理碳纳米管，对碳纳米管表面 的缺陷位氧化，引入羧基、羟基等活性基团，再进一步通过反应，引入需要修饰 添加的基团，这样引入的基团结合得更牢固。 2碳纳米管改性沥青的制备 碳纳米管之间存在较大的范德华力，使得碳纳米管之间相互纠缠在一起，并 以纠缠聚集体的状态存在。当材料达到纳米尺度时，会表现出许多“纳米尺寸效应”，使得团聚中的颗粒相互吸引，团聚效应显著增强。但团聚往往会破坏单碳 纳米管的优良性能，限制其应用空间。因此，碳纳米管在基质沥青中的有效分散 是成为良好材料改性剂的重要一步。 目前，将碳纳米管分散到改性沥青中的方法主要有湿法分散和干法分散两种。 湿法处理是指先将碳纳米管用化学分散剂进行简单的分散处理，再将其与熔融状态下的沥青混合，最后利用沥青与化学分散剂的沸点不同，通过加热将化学分散剂蒸发。 曼苏拉大学工程学院实验室的人员[10]为了研究出更适合埃及气候条件的沥青，也使用碳纳米管对沥青进行改性处理。该试验在对CNTs进行分散处理时采 用了回流工艺氧化表面并提高羧基浓度的酸处理技术，此技术分为三个阶段：首 先将10g的MWCNTs在装有100ml、65%的硝酸和30ml硫酸的烧瓶中回流四个小时。在回流过程中，硫酸在碳纳米管表面形成了一些缺陷位点，硝酸通过提供一个羧 基来氧化这些位点。随后将碳过滤掉并放入孔径为3lm的过滤器中，用去离子水 洗涤多次，已知洗涤水的pH值达到6-7之间。然后将碳在110℃下干燥24小时，最后得到被羧基修饰的碳纳米管MWCNTs。
氧化石墨烯的结构及应用
氧化石墨烯的结构及应用 2004年，英国曼彻斯特大学物理学家安德烈•海姆（Andre Geim)和康斯坦丁•诺沃肖洛夫（Konstantin Novoselov)成功地从石墨中分离出一层碳原子构成的石墨烯,两人也因“在二维石墨烯材料的开创性实验”，共同获得2010年诺贝尔物理学奖。自此，石墨烯由于其突出的导热性、室温高速载流子迁移率、透光性和力学性能等,同时具有完美的量子隧道效应、半整数的量子霍尔效应、从不消失的电导率等一系列性质,受到了世界各界的广泛关注,也成为科研领域的新兴宠儿。 氧化石墨烯是石墨粉末经化学氧化后的产物,它是一种性能优异的新型碳材料，具有较高的比表面积和表面丰富的官能团。氧化石墨烯复合材料包括聚合物类复合材料以及无机物类复合材料更是具有广泛的应用前景,因为成为研究的又一重点。 一、氧化石墨烯的分子结构 石墨被强氧化剂氧化，氧原子进入到石墨层间，结合л电子,使层面内的二键断裂,并以C=O,C—OH, —COOH等官能团与密实的碳网面中的碳原子结合，形成共价键型石墨层间化合物。氧化石墨烯的理想结构组成为C400H，也有文献报道其组成为C X+（OH）Y-(H20）2，其中C、H、O等各元素的含量随氧化程度不同而发生改变,一般范围为C7O4H2-C24O13H9，目前，普遍认为氧化石墨是一个准二维固体物质.氧化石墨烯由尺寸不定的未被氧化的芳香“岛”组成,而这些“岛”则被含有醇羟基、环氧基团和双键的六元脂环所分开，芳香环、双键和环氧基团使得碳原子点阵格式近乎处于同一平面，仅有连接到羟基基团的碳原子有较轻微的四面体构型畸变，导致了一些层面的卷翘。官能团处于碳原子点阵格子的上下，形成了不同密度的氧原子分布。 干燥的氧化石墨在空气中稳定性较差，很容易吸潮而变成水合氧化石墨，层间距也会随其含水量的高低而有所不同。随含水量的增加,层间距从0。6nm增加到1.1nm,从而导致X射线(100）衍射峰的位置的变化。 鉴于氧化石墨烯在石墨烯材料领域中的地位，许多科学家试图对氧化石墨烯的结构进行详细和准确的描述,以便有利于石墨烯材料的进一步研究，虽然已经利用了计算机模拟、拉曼光谱，核磁共振等手段对其结构进行分析，但由于种种原因（不同的制备方法，实验条件的差异以及不同的石墨来源对氧化石墨烯的结构都有一定的影响），氧化石墨烯的精确结构还无法得到确定。 二、氧化石墨烯的制备方法 氧化石墨烯的制备方法主要有Brodie、Staudenmaier和Hummers三种方法，它们都是用无机强质子酸(如浓硫酸、发烟硝酸或它们的混合物)处理原始石墨，将强酸小分子插入石墨层问,再用强氧化剂(如KMnO4、KC104等）对其进行氧化. 1、Brodie法 1898年Brodie采用发烟HNO3体系,以KC103为氧化剂，反应体系的温度需先维持在0℃，然后，不断搅拌反应20-24h。洗涤后获得的氧化石墨的氧化程度较低，需进行多次氧化处理以提高氧化程度，反应时间相对较长.该法的优点是其氧化程度可利用氧化时间进行控制，合成的氧化石墨结构比较规整。但因采用
氧化石墨烯改性沥青结合料的性能
氧化石墨烯改性沥青结合料的性能 朱俊材;李泉;刘克非 【摘要】为了研究氧化石墨烯(GO)改性沥青结合料的性能,分别利用质量分数为0％、0.02％、0.05％和0.08％的GO掺加到AH-70#沥青和SBS改性沥青结合料中进行黏度实验,以及针入度、软化点和延度等3大指标实验和动态剪切流变(DSR)、多应力恢复蠕变(MSCR)、弯曲梁流变测试(BBR)等实验.结果表明:加入GO可显著提高沥青结合料的黏度、高温稳定性和抗车辙能力,但对低温抗裂性影响并不显著;明显降低沥青结合料的针入度,提高其软化点,但对延度的影响不大;不会明显改变沥青结合料的玻璃化转变温度,但可显著提高其交联密度;对基质沥青的改性效果优于SBS改性沥青,最佳掺量分别为0.05％和0.2％. 【期刊名称】《中国粉体技术》 【年(卷),期】2018(024)004 【总页数】7页(P70-76) 【关键词】道路工程;氧化石墨烯;沥青结合料;交联密度 【作者】朱俊材;李泉;刘克非 【作者单位】中南林业科技大学土木工程学院,湖南长沙410004;湖南云中再生科技股份有限公司,湖南长沙410007;中南林业科技大学土木工程学院,湖南长沙410004 【正文语种】中文 【中图分类】TB321;U214
当前，越来越多的重载交通和复杂的气候条件使得道路使用者对路面性能的要求越来越高[1-2]，改性沥青结合料在高等级公路上的应用也越来越广泛[2-5]。在众多的改性剂种类中，纳米改性剂在满足路面工业需求方面表现出了巨大的潜力，很多研究者分析了纳米材料（如纳米黏土、纳米氧化锌、纳米二氧化钛和纳米二氧化硅等）改性沥青结合料的使用性能。研究结果表明，纳米材料可极大地提高沥青结合料的力学性能、抗老化性能和耐久性[6-10]。沥青材料本身由许多有机分子组成，其化学组成极其复杂且可与各种类型的改性剂发生反应，因此，尚需深入研究不同类型纳米材料对沥青的改性效果。 与其他纳米材料相比，氧化石墨烯（GO）具有独特的准二维层状结构，层间距为0.7～1.2 nm。其主要特性包括：1）经简单的超声处理后极易均匀分散在水或有机溶剂中形成单层GO悬浮液[11-12]。2）GO表面含有大量的极性含氧基团，如羧基、羟基、环氧基和酯基等[13]，这些官能团使GO具有活性且易与许多聚合物基质相容，因此，GO已被应用于众多的化学物质和高分子物质的改性中，以提高其热性能、力学性能或拉伸性能[14-16]。沥青作为典型的黏弹性高分子化合物，GO在沥青结合料中的应用值得进行深入研究。 本文中采用一系列室内实验，分析不同掺量的GO粉末对基质沥青和SBS改性沥青力学性能及热性能的影响，研究结果可为GO在沥青结合料中的进一步研究与应用奠定基础。 1 实验 1.1 材料 实验采用AH-70#基质沥青和SBS改性沥青2种材料作为控制沥青结合料。AH-70#基质沥青为湖南省高富牌，其基本技术指标见表1。SBS改性沥青产自岳阳长炼石油化工厂，其基本技术指标见表2。