氮掺杂石墨烯

摘要： 抗生素作为一种典型的新型污染物已经引起人们极大关注但尚未被有效管控,常规的水处理工艺对此类污染物处理效果不佳.以磺胺甲恶唑(SMZ)为目标污染物,通过设计氮掺杂石墨烯(N-rGO)研究其对水中微量抗生素的吸附性能,在此基础上构建“吸附-催化氧化”体系以提高对抗生素的处理效果.结果表明:N-rGO在60 min内完成吸附过程,去除率为87.3%,吸附过程更加符合一级动力学方程.温度升高不利于吸附过程的进行,吸附过程符合Langmiur等温吸附模型,说明吸附过程中单分子层发挥着重要作用,理论最大吸附容量为574.71 mg/g,同时热力学分析结果表明吸附过程为自发进行的放热反应.N-rGO对SMZ的吸附最佳pH值为7左右,且模拟研究表明天然水基质中的阴阳离子不会抑制吸附过程,但是腐殖酸对吸附效果造成了不利影响.表征结果表明N-rGO表面褶皱较多,同时含有丰富多样的含氧官能团,这些结构特征为高效吸附的进行提供了条件.结果显示N-rGO能够对水中微量存在的抗生素进行快速有效的吸附,为“吸附-催化氧化”体系的构建与调控提供了基础,有利于下一步研究的继续进行.

摘要： 本文采用原位合成法及混酸氧化法制备氧氮共掺杂石墨烯(ONG)。通过透射电子显微镜分析(TEM)、X射线能谱分析(XPS)、紫外可见光漫反射(UV-vis DRS)、光致发光光谱(PL)等测试方法对所制得催化剂进行了表征,并以亚甲基蓝为目标降解物探究了材料的光催化活性及降解机理。结果表明:混酸氧化法制备的氧氮共掺杂石墨烯,在350-800 nm可见光区域中有强吸收峰,光学带隙为2.5 eV,室温条件下5 mg ONG对100 mg·L^(-1)高浓度亚甲基蓝溶液光催化降解率达88%。光催化过程中产生的e-是降解亚甲基蓝最主要的活性物种。

摘要： 采用两步水热法制备了氮掺杂石墨烯负载的尖晶石型锰酸钴纳米颗粒(CMO/N-rGO)复合材料。利用X射线衍射光谱(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、拉曼光谱(Raman)和X射线光电子能谱(XPS)对催化剂材料进行物性表征,并在旋转圆盘电极装置上采用循环伏安、线性扫描伏安和阻抗测试对催化剂材料的电化学性质进行研究。该材料在碱性介质中表现出优异的氧还原催化活性和稳定性,并按照四电子反应路径进行催化反应。与氮掺杂石墨烯和锰酸钴纳米颗粒相比,CMO/N-rGO具有更正的起始电位、半波电位和更大的极限扩散电流,表现出有更高的催化活性,这可归因于氮掺杂石墨烯良好的导电性能、高的比表面积,氮元素的掺杂作用以及锰酸钴与氮掺杂石墨烯之间的协同作用。

摘要： 构建了氮掺杂石墨烯/离子液体复合材料修饰玻碳电极,建立了检测肾上腺素的新方法。通过滴涂法制备化学修饰玻碳电极,采用循环伏安法(CV)对修饰电极进行电化学表征;采用差分脉冲伏安法(DPV)研究肾上腺素在修饰电极上的电化学行为;对实验参数如溶液pH值、氮掺杂石墨烯含量等进行了优化。氮掺杂石墨烯/离子液体(1-羟乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐)复合材料对肾上腺素表现出良好的电催化活性,在最佳条件下,采用DPV对肾上腺素进行定量检测,肾上腺素的氧化峰电流与其浓度在3~400μM范围内有良好的线性关系(R^(2)=0.9953),检测限为1.0μM。通过建立的检测肾上腺素的新分析方法可用于实际样品中肾上腺素含量的测定,回收率在95.7%~101.2%之间。

摘要： 析氢反应(HER)是电解水过程中的关键半反应之一,设计和合成高性能、低成本的HER电催化剂至关重要.铂(Pt)基电催化剂是酸性、碱性和中性电解质中最有效的HER催化剂,但高昂的价格制约了其广泛应用.钌(Ru)基纳米材料具有高HER活性、稳定性以及相对较低的成本(Ru金属的价格仅为Pt金属的1/20‒1/4),是替代铂基HER电催化剂的理想电极材料,因此,发展简单高效的高活性Ru基HER催化剂合成方法具有重要意义.本文以还原氧化石墨烯和钌-聚烯丙胺(RuⅢ-PAA)络合物为前驱体,采用简单的吸附-热解策略,合成了高质量的氮掺杂石墨烯气凝胶负载的钌纳米晶纳米复合材料(Ru-NCs/N-GA).能量色散X射线光谱、扫描电子显微镜、透射电子显微镜等结果表明,RuⅢ-PAA络合物能够均匀吸附于三维多孔石墨烯气凝胶表面,作为氮(N)源和Ru源;Ru-NCs/N-GA纳米复合材料和无氮掺杂的Ru-NCs/GA纳米复合材料均具有三维多孔结构,有利于催化剂与电解质的充分接触,从而加速了电催化反应过程中的传质.在Ru-NCs/N-GA中,超小的钌纳米晶均匀地锚定在氮掺杂的石墨烯气凝胶表面,而无氮掺杂的Ru-NCs/GA纳米复合物中钌纳米晶团聚非常严重,表明氮的掺杂对于控制钌的晶粒尺寸非常重要.随着处理温度的升高,钌纳米晶的粒子尺寸和基底的导电性增加,但缺陷程度有所下降,在900°C热处理所获得10 wt%Ru-NCs/N-GA-900纳米复合材料具有良好的钌纳米晶分散性(钌纳米粒子尺寸仅为2.3 nm).HER电化学测试结果表明,Ru-NCs/N-GA-900纳米复合材料在1 mol/L HClO4和1 mol/L KOH电解液中仅需要52和36 mV的过电位即可达到10 mA cm^(−2)的电流密度,与20 wt%Pt/C电催化剂HER性能相当,且优于其他温度处理的Ru-NCs/N-GA和目前报道的大部分Ru基HER电催化剂.与此同时,Ru-NCs/N-GA-900纳米复合材料也显示出良好的HER稳定性.Ru-NCs/N-GA纳米复合材料中Ru纳米晶的超细尺寸以及高分散性、钌与氮掺杂石墨烯之间协同作用、氮原子对钌原子的锚定功能贡献到Ru-NCs/N-GA-900纳米复合材料优异的HER活性和稳定性.综上,本文以简单的吸附-热解策略制备了低钌负载量的用于宽pH范围的氮掺杂石墨烯气凝胶支撑的钌纳米晶,其性能可媲美商业化Pt/C催化剂,在电解水制氢领域具有良好的工业化应用前景.

摘要： 以自制氧化石墨(GO)为原料,尿素为氮源,通过水热法制备了氮掺杂还原氧化石墨烯(N-rGO)载体,采用浸渍法制得不同镍负载量Ni/N-rGO催化剂,采用N2吸附-脱附、XRD、SEM等手段对Ni/N-rGO催化剂进行表征分析,考察催化剂制备条件(活性组分负载量、尿素添加量、H2还原温度)和反应条件(反应温度、反应压力、反应时间)对Ni/N-rGO催化剂催化苯酚选择性加氢制备环己酮的影响。结果表明:在活性组分负载质量分数为20%、尿素/GO质量比为30、H2还原温度为450°C的条件下制备的20%Ni/N-rGO催化剂具有较大的比表面积和适宜的孔结构,金属镍分散相对均匀;在反应温度为150°C、反应压力为0.4 MPa、反应时间为2.0 h、20%Ni/N-rGO催化剂/苯酚质量比为0.35的最佳条件下,苯酚转化率为91.93%,环己酮选择性为61.75%;20%Ni/N-rGO催化剂重复使用5次后催化性能下降较明显,苯酚转化率降至82.17%,环己酮选择性降至50.93%。

摘要： 高效稳定的光催化剂或助催化剂研究一直是光催化领域的重要课题之一。本研究以氧化石墨烯、氯化钴和2-甲基咪唑为前驱体,结合液相法和氨气氮化法制备了负载Co_(5.47)N的氮掺杂还原氧化石墨烯(Co_(5.47)N/N-rGO),其中Co_(5.47)N高度分散、晶粒尺寸为10~20 nm。Co_(5.47)N/N-rGO可以作为助催化剂有效地改善商业二氧化钛(P25)的光催化分解水制氢性能,当其质量分数为25%时,催化剂的制氢性能可以达到11.71 mmol·h^(-1)·g^(-1),相比于纯P25提升了90倍,与负载贵金属Pt的性能相当(11.88mmol·h^(-1)·g^(-1)),并且具有良好的稳定性。本研究为高效非贵金属助催化剂的研制提供了新思路。

摘要： 安徽理工大学化学工程学院疏瑞文教授团队,合成了氮掺杂石墨烯/中空钴铁氧体复合气凝胶,可用于电磁辐射“污染”防护、电磁干扰屏蔽、军事隐身、隔热防火等领域。随着5G通信技术的快速发展和电子设备的大量应用,电磁波辐射对环境的影响日益增大。因此,治理电磁“污染”,寻找一种能吸收并削弱电磁波辐射的材料——吸波材料,已成为功能材料领域的研究热点。

摘要： 以三聚氰胺为氮源,通过热退火氧化石墨烯(GO)合成氮掺杂石墨烯(NG),使用浸渍沉淀法制备NG负载锰(Mn/NG)。在相对湿度(RH)为80%,臭氧初始浓度为85.7 mg·m^(-3)条件下,反应24 h后,臭氧的分解率依旧保持在80%以上。在低RH环境下,其催化活性又能恢复到初始状态。氮掺杂不但为催化剂制造了结构缺陷,同时氮原子的孤对电子增大了氧空位电子密度,降低了水分子的吸附能,提高了催化剂的抗湿性能。

摘要： 伏马菌素B1(FB1)是农产品生长过程中主要由镰刀菌产生的水溶性真菌毒素,主要污染以玉米为代表的谷物及制品,能引起家畜急性中毒,损害动物免疫系统,具有潜在的致癌性.设计具有良好分散性的氮掺杂石墨烯(ND GRs),作为负载FB1核酸适配体(Aptamer)识别探针的基底,构建了以RecJfExo催化剪切FAM-Aptamer/FB1复合物中单链FAM-Aptamer释放FB1、触发靶标循环实现信号扩增的传感策略,建立简化分析步骤、提高灵敏度与稳定性的新型荧光传感器分析方法,用于FB1的检测研究.与不加酶相比,加入RecJf Exo的传感器获得的荧光强度增加了80.1％.在0.2～ 20 ng/mL及20～500 ng/mL范围内,荧光强度与FB1质量浓度呈良好线性关系,检出限为0.084 ng/mL.对加标玉米及加标啤酒样品进行检测,平均回收率分别为91％ ～ 103％和92％ ～97％,说明制备的传感器适用于食品中FB1的检测.

摘要： 石墨烯具有奇特的结构与诸多优异的性能,如高比表面积、高导电性、高导热性,等等,而通过掺杂可以对石墨烯进行改性,如氮、硼掺杂可以调控其电子和能带结构,并进一步改善其物化性能.本文利用化学氧化法制备出石墨烯氧化物GO(graphene oxide),并使之与N-甲基吡咯烷酮、氯铂酸和三氯化钌充分混合后在一定温度下进行回流反应一段时间,非常便利地得到氮掺杂石墨烯负载的铂钌纳米合金电催化剂.

摘要： 本文提出一种温和的低温合成氮掺杂石墨烯的方法，以石墨为前驱体，经过氧化、剥离及还原三个步骤，先得到石墨烯氧化物，再以水合肼为还原剂，采用水热法低温下(50°C)一步还原石墨烯氧化物并实现氮的掺杂，制备成氮掺杂石墨烯。这是由于在石墨经过剧烈氧化过程后，在石墨烯氧化物表面和缺陷处会产生大量的含氧官能团，如环氧化物、羟基、酚基、羰基、羧基、酯基以及醌基等，这些含氧官能团再被还原后形成C-N键，形成氮元素的掺杂。

摘要： 抗坏血酸(AA)、多巴胺(DA)和尿酸(UA)在人体的中枢神经系统、新陈代谢、 肾脏系统中起重要作用，建立快速、灵敏检测微量抗坏血酸、多巴胺和尿酸的分 析方法具有重要的意义[1-3]。本论文研究了氮掺杂石墨烯(NG)修饰玻碳电极对三种生物分子的电催化和同时检测。结果表明，氮掺杂石墨烯修饰玻碳电极对三种 物质具有良好的催化活性，显示三个互不干扰的氧化电流峰，因而可以对其实现 同时检测。AA、DA 和UA 三种物质的线性范围分别为：5.0×10-6–1.3×10-3 M, 5.0×10-7–7.0×10-5 M 和2.0×10-7–3.5×10-5 M，最低检测限分别为：2.0 μM, 0.20 μM 和0.06 μM (S/N=3)。上述结果表明，氮掺杂石墨烯作为一种高性能的电极材料 可广泛应用于生物传感和电催化领域。

摘要： 随着空气中CO2的含量增加,人们采取各种方式来控制其在空气中的含量.其中,以电化学的方法较为突出,它是一条可行的具有一定经济价值的途径,它既可以得到有价值的C类化合物,又可以将CO2变废为宝.目前,碳材料由于其廉价、环保和可再生等诸多优点而受到人们的关注,其中以N掺杂碳材料尤为突出，引入Cu金属产生碳氢类化合物，Ti02稳定C02还原中间体减低过电位，结合这三种材料的优势制备出Cu@Ti02/NGR(N-doped graphene)催化剂。

摘要： 一种三维多孔氮掺杂石墨烯复合材料及氮掺杂石墨烯制备方法，属于功能纳米材料领域。具体步骤为：将九水硝酸铁和聚乙烯吡咯烷酮分别溶解在去离子水中配成混合溶液，超声搅拌后，将所得的混合溶液置于鼓风干燥箱中完全干燥后研磨成粉末；再将研磨得到的粉体转移至坩埚中后置于管式炉中在惰性保护气氛中加热保温，即得到碳化铁纳米颗粒修饰的三维多孔氮掺杂石墨烯复合材料。将碳化铁纳米颗粒修饰的三维多孔石墨烯复合材料置于强酸中水浴加热，待溶液降至室温后，过滤、清洗、离心，再冷冻干燥即得到三维多孔氮掺杂石墨烯。本发明生产周期短，成本低，可重复性强且可大规模制备，对石墨烯基复合材料的制备具有重要借鉴作用，亦在储能、催化等领域具有广阔应用前景。

摘要： 本发明提供一种低温制备氮掺杂石墨烯以及氮掺杂石墨烯/金属氧化物纳米复合材料的方法，其中，低温制备氮掺杂石墨烯的方法包括：将配制好的氧化石墨烯氨水混合液在5‑75°C下超声15‑360min，获取氮掺杂石墨烯分散液；将分散液离心洗涤，获取氮掺杂石墨烯沉淀物；将沉淀物干燥后制得氮掺杂石墨烯。制备氮掺杂石墨烯/金属氧化物纳米复合材料的方法与上述方法类似。该方法同样利用声化学技术，在5‑75°C的低温条件下即可成功制备氧还原反应活性良好的氮掺杂石墨烯或氮掺杂石墨烯/金属氧化物纳米复合材料，能源消耗以及制备成本均大幅降低，有利于促进该方法在工业化生产上的推广。

摘要： 本发明公布了一种氮掺杂石墨烯的制备方法及氮掺杂石墨烯。该方法是以石墨棒作为电弧炉的两极，在电弧炉内含有氮元素的反应气氛中进行交流或直流电弧放电，在电弧放电过程中，不断消耗石墨棒，从而在电弧炉的内壁上得到氮掺杂石墨烯。将得到的氮掺杂石墨烯置于空气中灼烧，可去除氮掺杂石墨烯产物中的少量无定形碳。本发明提供的技术方案设备简单、生产成本低，制备速度较快，且能达到大量生产的要求；含氮气氛特别是氨气的使用，使得制备的石墨烯为氮掺杂石墨烯，与纯碳的石墨烯相比，氮原子掺杂的石墨烯具有新的性质。

摘要： 本发明涉及氮掺杂石墨烯的合成技术领域，特别是涉及一种吡咯氮主导的氮掺杂石墨烯的合成方法，包括如下步骤：根据比例将5mg氧化石墨烯加入到10mL二甲基甲酰胺中，超声30min得到均匀的0.5mg/mL氧化石墨烯分散液；将该10mL的0.5mg/mL氧化石墨烯分散液转移到25mL反应釜，在剧烈搅拌下，往其中加入2mL水、1mL正丁胺，得混合液；将上述盛有混合液的反应釜放置于烘箱中加热；加热完成后，将反应釜自然冷却到室温，产物离心洗涤；取4mL的无水乙醇和水的混合液加入到上述产物，并超声15min得到均匀的吡咯氮主导的氮掺杂石墨烯分散液。本发明提供了一种温和、简便的吡咯氮主导的氮掺杂石墨烯的制备方法以及性能良好的吡咯氮主导的氮掺杂石墨烯。

摘要： 本申请公开了氮掺杂石墨烯膜及其制备方法，制备方法包括以下步骤：(1)将氧化石墨烯溶液和水溶性胺类交联剂混合均匀后得到混合物；(2)将步骤(1)中得到的混合物涂布成膜，在20～95°C下干燥，得到胺基交联氧化石墨烯膜；(3)将步骤(2)中得到的胺基交联氧化石墨烯膜在惰性气体保护下，进行热处理，得到氮掺杂石墨烯膜。本申请在多胺类水溶性交联凝固剂和氧化石墨烯混合液中，采用氧化石墨烯溶液涂布方法，不需要引入其他还原剂和离子，可一步实现胺基交联氧化石墨烯膜的制备，而后经过石墨化处理实现氮掺杂石墨烯膜的制备，整个方法简单可控；本申请原料来源非常广泛，可大量应用，所制备得到的氮掺杂石墨烯膜具有优异的热导性。

摘要： 本发明提供了一种二硒化钼/氮掺杂石墨烯复合材料，所述复合材料包括氮掺杂的石墨烯以及复合在所述氮掺杂的石墨烯片层上的二硒化钼纳米片。本发明通过杂原子掺杂和二硒化钼修饰的协同作用来提升锂硫电池的电化学性能，其中氮原子掺杂石墨烯，增强电池充放电过程中物质的传输与交换，同时提高正极表面的电子传输能力，提升活性物质利用率的同时，在一定程度上抑制多硫化锂的穿梭效应；而且采用二硒化钼进行修饰，作为多硫化锂的化学吸附位点及催化活性位点，催化多硫离子的快速转化，加快动力学反应，抑制穿梭效应，进而明显提升锂硫电池正极材料的循环性能。同时，该复合材料具有特定的层状形貌和微观结构，进一步提升了复合材料的作用效果。

摘要： 本发明公开了一种氮掺杂石墨烯的可控制备方法和使用该方法制备的氮掺杂石墨烯。本发明将离子液体与有机溶剂以一定的比例混合，将其旋涂于退火后的铜箔上，在Ar/H2气氛下高温热分解制备氮掺杂石墨烯。使用该方法制备的氮掺杂石墨烯的层数、氮含量和氮掺杂种类可以通过调节离子液体与有机溶剂的比例进行调控。本发明制备方法简便，工艺设备简单，产品性能稳定可控，原料易得，反应周期短，可重复性高。

摘要： 本发明公开了一种氮掺杂石墨烯的制备方法和使用该方法制备的氮掺杂石墨烯，首次以离子液体为前驱体，将其旋涂于退火后的铜箔上，在Ar/H2气氛下高温热分解制备氮掺杂石墨烯。使用该方法制备的氮掺杂石墨烯缺陷少、层数少、氮含量高。此外，氮含量和氮掺杂种类可以通过使用不同的离子液体进行调节。本发明制备方法简便，工艺设备简单，产品性能稳定可控，原料易得，反应周期短，可重复性高。

摘要： 一种三维多孔氮掺杂石墨烯复合材料及氮掺杂石墨烯制备方法，属于功能纳米材料领域。具体步骤为：将九水硝酸铁和聚乙烯吡咯烷酮分别溶解在去离子水中配成混合溶液，超声搅拌后，将所得的混合溶液置于鼓风干燥箱中完全干燥后研磨成粉末；再将研磨得到的粉体转移至坩埚中后置于管式炉中在惰性保护气氛中加热保温，即得到碳化铁纳米颗粒修饰的三维多孔氮掺杂石墨烯复合材料。将碳化铁纳米颗粒修饰的三维多孔石墨烯复合材料置于强酸中水浴加热，待溶液降至室温后，过滤、清洗、离心，再冷冻干燥即得到三维多孔氮掺杂石墨烯。本发明生产周期短，成本低，可重复性强且可大规模制备，对石墨烯基复合材料的制备具有重要借鉴作用，亦在储能、催化等领域具有广阔应用前景。

摘要： 本发明提供一种低温制备氮掺杂石墨烯以及氮掺杂石墨烯/金属氧化物纳米复合材料的方法，其中，低温制备氮掺杂石墨烯的方法包括：将配制好的氧化石墨烯氨水混合液在5‑75°C下超声15‑360min，获取氮掺杂石墨烯分散液；将分散液离心洗涤，获取氮掺杂石墨烯沉淀物；将沉淀物干燥后制得氮掺杂石墨烯。制备氮掺杂石墨烯/金属氧化物纳米复合材料的方法与上述方法类似。该方法同样利用声化学技术，在5‑75°C的低温条件下即可成功制备氧还原反应活性良好的氮掺杂石墨烯或氮掺杂石墨烯/金属氧化物纳米复合材料，能源消耗以及制备成本均大幅降低，有利于促进该方法在工业化生产上的推广。