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石墨烯上空间分辨的共价功能化图案
摘要: 二维材料的空间选择性功能化需求迫切但极具挑战性。传统化学图案化方法通常通过阻隔试剂与材料的接触来实现,但会伴随各种难题。而光化学反应则天然具备使用最清洁试剂——光子实现远程高时空分辨率的优势。本研究在石墨烯基底上耦合两种竞争反应,通过Mitsunobu反应制备出微米级功能化图案。温和的反应条件允许引入共价动态键,这些键可作为可逆标记物,用于表面增强拉曼光谱或石墨烯增强拉曼光谱对所制图案的表征。该方案为石墨烯局部引入任意官能团提供了可行途径。
关键词: 图案化功能化、Mitsunobu反应、光化学、石墨烯、拉曼光谱学
更新于2025-09-23 15:21:01
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黑磷与石墨烯片之间的近场辐射热传递
摘要: 黑磷(BP)的低热导率使得基于黑磷的电子或光电器件难以散热,因此亟需为黑磷基纳米器件开发有效的冷却策略。我们通过理论研究了黑磷片层之间以及黑磷与石墨烯之间的近场辐射热传递。研究发现,黑磷片层间的热传递由其电子掺杂水平决定——不同方向的等离子体激元在不同电子掺杂条件下主导热传递过程。当电子掺杂处于最优值时,黑磷片层间的热传递显著增强。而黑磷与石墨烯间的热传递则同时取决于黑磷的电子掺杂和石墨烯的化学势。通过调控石墨烯的化学势,可实现石墨烯等离子体激元与黑磷等离子体激元的强耦合,从而大幅增强两者间的热传递。本研究成果不仅对控制黑磷基结构间的热传递具有重要意义,也为开发黑磷基纳米器件的冷却策略提供了重要参考。
关键词: 近场辐射热传递、等离子体激元、石墨烯、黑磷、化学势、电子掺杂
更新于2025-09-23 15:21:01
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石墨烯诱导的薄膜包覆长周期光纤光栅灵敏度增强
摘要: 本工作通过理论研究证明,在涂覆高折射率薄膜的长周期光纤光栅(LPFG)上集成单层石墨烯,可调控其特性并增强灵敏度。探究了模式特性与石墨烯化学势相关的谐振普遍变化规律。尽管石墨烯的光学特性具有偏振依赖性,仍获得了偏振无关的传输与传感特性。结果表明,传感特性显著依赖于石墨烯的可调谐状态,这可用于大幅优化传感性能。采用该方法实现了高达28337.5 nm/RIU的超灵敏度,较无石墨烯的传统LPFG提升2.57倍。通过集成少层石墨烯可进一步优化灵敏度。这种宽范围可调谐特性使集成石墨烯的LPFG器件在不破坏光纤完整性的前提下,特别适用于生化传感和光调制等广泛应用领域。
关键词: 石墨烯,长周期光纤光栅,光调制,灵敏度增强,可调谐特性
更新于2025-09-23 15:21:01
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《AIP会议论文集》[作者 第三届数学与科学当前进展国际研讨会(ISCPMS2017)论文集 - 印度尼西亚巴厘岛(2017年7月26-27日)] - 负载于两种不同类型石墨烯上的Ag/Fe3O4/SnO2光催化性能
摘要: 本工作采用共沉淀法合成了两种含石墨烯的Ag/Fe3O4/SnO2复合材料(Ag/Fe3O4/SnO2/NGP和Ag/Fe3O4/SnO2/石墨烯),并将其应用于溶液中目标污染物亚甲基蓝(MB)的降解。通过X射线衍射(XRD)、热重分析(TGA)和紫外-可见光谱对制备样品进行表征。TGA表征表明两种石墨烯成功负载于Ag/Fe3O4/SnO2复合材料中。实验在pH=13、MB初始浓度20 mg/L条件下进行。两种石墨烯中,Ag/Fe3O4/SnO2/石墨烯在紫外光照射下对MB降解表现出最高光催化活性,其光催化性能排序为:Ag/Fe3O4/SnO2/NGP > Ag/Fe3O4/SnO2 > Fe3O4/SnO2。最佳辐照时间和催化剂用量分别为120分钟和0.3 g/L。添加作为空穴捕获剂的草酸铵会导致染料降解率同步下降,表明空穴是导致染料降解的主要活性物种。通过可重复使用性测试验证了所用催化剂的稳定性。
关键词: 二氧化锡、四氧化三铁、氮掺杂石墨烯、石墨烯
更新于2025-09-23 15:21:01
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带电石墨烯膜的形变
摘要: 具有记忆功能的几何电容器(忆阻电容器)因其在未来计算机器中的潜在应用而备受关注。当采用屈曲膜作为电容器极板之一时,其两种可能的屈曲位置分别对应低电容与高电容状态。我们运用B3LYP/6-31G混合近似方法,研究了中性及带负电荷的屈曲石墨烯膜在横向载荷和点电荷产生的外静电场作用下的突跳转变现象。估算结果表明,所选计算方法能在实验误差范围内复现石墨烯的弹性特性。研究结果证实:膜电荷与外静电场会显著影响纳米级膜的突跳切换阈值力,因此在设计与开发此类纳米器件时必须予以考量。
关键词: 电容器、密度泛函理论、石墨烯、膜
更新于2025-09-23 15:21:01
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[IEEE 2018年第二届国际电介质会议(ICD) - 布达佩斯(2018.7.1-2018.7.5)] 2018年IEEE第二届国际电介质会议(ICD) - 基于液晶石墨烯的机电转换电致伸缩聚合物复合材料
摘要: 高机电耦合对于电致伸缩聚合物在各类应用中实现机械能与电能的高效转换至关重要。本研究报道了液晶态石墨烯掺杂介电弹性体中呈现的巨大电致伸缩效应。该材料通过原创性相转移法制备,使石墨烯单层片在非极性溶剂中实现溶解。研究结合介电谱仪与拉伸测试装置,在区分麦克斯韦应力效应后测得真实电致伸缩系数。得益于其独特的液晶结构,所得复合材料展现出超高的相对介电常数和极大的电致伸缩系数。这项工作为设计新型高性能电致伸缩聚合物复合材料提供了可行途径,同时也为理解电学非均质体系中的真实电致伸缩机制提供了新见解。
关键词: 聚合物复合材料、电致伸缩、石墨烯
更新于2025-09-23 15:21:01
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用于双酚A检测的3D金纳米颗粒-聚-L-谷氨酸/石墨烯纳米复合修饰电极的制备
摘要: 本研究提出了一种基于三维金纳米颗粒-聚-L-谷氨酸/石墨烯纳米复合材料的双酚A电化学传感检测方法,该材料结构通过扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和X射线衍射(XRD)进行表征。采用循环伏安法(CV)和差分脉冲伏安法(DPV)研究了双酚A在该纳米复合材料修饰电极上的电化学行为。在0.0~1.0V电位范围内,0.1mol·L?1磷酸盐缓冲溶液(pH=6.0)中修饰电极出现不可逆氧化峰。最优条件下,双酚A的阳极峰电流与其浓度在0.009~0.1μmol·L?1和0.1~1.0μmol·L?1范围内呈线性关系,检测限低至3×10?1?mol·L?1(S/N=3),对应线性回归方程分别为Ipa(μA)=?0.1129C(μmol·L?1)+0.5532(N=6,R2=0.9057)和Ipa(μA)=?0.05970C(μmol·L?1)+0.02182(N=5,R2=0.9950)。该方法成功应用于废水中和牛奶样品的双酚A含量测定,回收率在98.10%~104.9%之间。
关键词: L-谷氨酸、双酚A、石墨烯、传感器、电化学
更新于2025-09-23 15:21:01
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硅作为石墨烯衍生物中普遍存在的污染物,对器件性能具有显著影响
摘要: 天然石墨中普遍存在硅基杂质。然而这些杂质作为剥离石墨烯中的污染物及其对器件的影响一直被忽视。本研究通过原子级分辨率显微镜揭示了多种溶液法制备石墨烯上存在的硅基污染。我们发现这些杂质具有极强的顽固性,因此采用高纯度石墨作为前驱体是制备无硅石墨烯的唯一途径。这些杂质会阻碍石墨烯在表面积至关重要的应用中的有效利用。当使用无污染石墨烯制备超级电容器微电极时,可获得最接近理论预测值的石墨烯电容值。我们还展示了一种由纯氧化石墨烯制成的多功能湿度传感器,其灵敏度和检测限均达到有史以来最高水平。这些发现为实现商业化可行且高性能的石墨烯器件奠定了重要里程碑。
关键词: 器件性能、超级电容器、石墨烯、湿度传感器、硅污染
更新于2025-09-23 15:21:01
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ZnO<sub>1-x</sub>/石墨烯异质结构的光电性能改进
摘要: 本研究探究了ZnO1-x/石墨烯异质结构的光电特性。该异质结构由非化学计量比氧化锌(ZnO1-x)薄膜与石墨烯构成:先通过射频磁控溅射在带有SiO2层的硅片上沉积ZnO1-x层,再采用湿法转移石墨烯。研究表明,此类异质结构具有更优的光电性能——与ZnO1-x薄膜相比,其在可见光及近红外区域的吸光度显著提升;得益于石墨烯的高导电性,在暗态及700nm光照条件下光电流均大幅增强。通过计算绝对电流增益发现,所制备的ZnO1-x/石墨烯异质结构具有更高电流增益值。因此,这类异质结构有望应用于可见光至近红外探测器件。
关键词: 薄膜,氧化锌,光电性能,器件,石墨烯
更新于2025-09-23 15:21:01
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新型PtSe?/石墨烯纳米复合材料对甲基橙的可见光驱动催化性能
摘要: 通过超声辅助法合成了高效石墨烯基硒化铂复合光催化剂。采用X射线衍射、扫描电子显微镜(附带能量色散X射线分析)、透射电子显微镜、紫外-可见吸收光谱分析和漫反射光谱分析对"制备态"纳米复合材料进行表征。以标准染料甲基橙的降解为研究对象考察复合材料的催化活性。结果表明:在复合材料中负载石墨烯可显著提升硒化铂的光催化活性。
关键词: 石墨烯、超声、纳米复合材料、光催化、甲基橙
更新于2025-09-23 15:21:01