石墨烯纤维:制备、性能与应用

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石墨烯纤维是一种由石墨烯片层紧密有序排列而成的一维宏观组装材料.通过合理的结构设计和可控制备,石墨烯纤维能够将石墨烯在微观尺度的优异性能有效传递至宏观尺度,展现出优异的力学、电学、热学等性能,从而应用于功能织物、传感、能源等领域.目前,石墨烯纤维主要通过湿法纺丝、限域水热组装等方法制备得到,其性能可以通过对材料体系和制备工艺的优化而进一步提升.本文首先介绍了石墨烯纤维的制备方法,然后详细阐述了石墨烯纤维的性能,讨论了其性能提升策略,并总结了石墨烯纤维的应用,最后对石墨烯纤维的未来发展、挑战和前景进行了展望.
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采用阳极氧化法制备得到锐钛矿型二氧化钛(TiO2)纳米管阵列,在其表面通过电镀法沉积Pt,得到了低铂的Pt/TiO2纳米管电极(Pt/TiO2-NTs).通过扫描电子显微镜和透射电子显微镜对其进行形貌表征后发现,Pt较为均匀地分布于TiO2纳米管阵列中.进一步的电催化析氢结果表明,Pb/TiO2-NTs在10 mA·cm-2时,过电位为0.079 V,塔菲尔斜率为42.7 mV· dec-1,较Pt/TiO2致密膜电极(Pt/TiO2-F)以及商业Pt/C催化剂显示了更为优异的催化活性.同时,在长循环稳定
2004年曼彻斯特大学报道了首个具有明确结构的石墨烯材料1,其优异的物理化学性质引起了科学界和工业界的持续关注.经过十几年的探索,石墨烯的规模化制备和应用已取得了长足的进步,尤其是在能源存储和转化等领域展现出了广阔的应用前景.本专刊收集了国内部分科学家在相关领域的研究成果,分成两期在2022年第1期和第2期印刷出版.上一期围绕高质量石墨烯的生长、性质调控和新功能器件的开发展开了讨论,本期则聚焦在石墨烯的规模化制备和在能源相关领域的实际应用方面.
期刊
光是人类最早的科学研究对象之一,光子是光的最小能量单元,具备量子的基本特征.随着科学技术发展,人类已经能够实现对单个光子的极限探测.光的常规探测已经普遍应用于地面光纤通信中,而光的极限探测则在空间量子通信及深空超远距离光通信中具备重要的应用价值.文章介绍了光极限探测技术在空间量子科学实验、空间光子通信中的典型应用及涉及的核心技术.
采用一步水热法,通过改变反应温度和硫酸的用量,在碳纸(CFP)表面可控合成了α-MnO2纳米线和δ-MnO2纳米片阵列,研究了MnO2纳米阵列的电催化析氧反应(OER)性能.结果 表明,在碱性介质中,α-MnO2纳米线阵列的OER活性优于δ-MnO2纳米片阵列,在电流密度为10 mA· cm-2时,α-MnO2纳米线阵列的析氧过电位为444 mV(δ-MnO2纳米片的过电位为522 mV).通过X射线光电子能谱的表征分析可知,更高含量的Mn3+和表面更丰富的氧空位浓度是α-MnO2纳米线阵列催化活性更高的
为了研究杂环戊二烯作为π-桥对锌卟啉染料光电性能的影响,在染料YD2-o-C8的基础上,通过引入含有不同杂原子的杂环戊二烯作为π-桥设计了6种新型锌卟啉染料.采用密度泛函理论(DFT)和含时密度泛函理论(TD-DFT)方法对染料的前线分子轨道、吸收光谱和电子-空穴分离特性进行研究.结果 表明,与染料YD2-o-C8相比,杂环戊二烯的引入可以提升卟啉染料的光电性能,且改变杂原子可以调控卟啉染料的光电性能.对杂环戊二烯性质与卟啉染料光电性能的相关性研究发现,杂环戊二烯的最低空轨道能级与卟啉染料光电性能之间具有
锂硫电池因其超高的理论能量密度以及硫资源丰富、成本低廉、无毒的优点,被认为是极具发展潜力与应用前景的新一代储能设备.然而,硫正极导电性差、体积膨胀以及穿梭效应严重等问题严重制约了其商业化应用.石墨烯具有高比表面积、高导电性和高柔韧性,并且易于进行表面化学修饰及组装,是一种理想的硫载体材料.本文主要综述了近年来三维石墨烯、表面化学修饰的石墨烯、石墨烯基复合材料以及石墨烯基柔性材料在锂硫电池正极中的研究现状,并展望了石墨烯作为硫载体在锂硫电池正极中的发展趋势.
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石墨烯薄膜是一种以石墨烯纳米片为基元结构的宏观体,通过合理的结构设计和表面修饰使其具有优异的电学、力学和热学性能,将在电化学储能、电子器件、健康和环保等领域具有潜在的应用.本文主要综述了从石墨烯基元调控到二维宏观膜组装以及石墨烯薄膜在超级电容器应用中的研究进展.主要介绍了石墨烯薄膜的简易制备方法,并详细介绍了通过对石墨烯基元的结构调控和表面修饰来优化石墨烯薄膜电化学性能的两大策略,最后对石墨烯薄膜应用所面临的挑战和未来的发展进行了总结与展望.
针对共源二倍频器匹配电路版图面积较大和传统共基二倍频器变频增益低的问题,本文提出一种二次谐波短路的共基二倍频器电路.共基结构和共源结构相比输出电容较小使得匹配电路尺寸较小,同时在输入端引入二次谐波短路电路,有效提升了共基二倍频器的变频增益.该二倍频器由Push-push二倍频器电路和驱动放大器构成,其中前者用来产生二倍频信号,后者用来对二倍频信号进行放大输出以便驱动二倍频器的后一级电路.基于对晶体管偏置与二次谐波输出功率关系的研究,将晶体管偏置在AB类提升了输出功率和变频增益.输入端共模点接地减小了输入匹
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