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石墨烯量子点对水泥砂浆流动度、强度和耐盐腐蚀性的影响

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复合材料学报 2024年第4期41卷 2043-2054页

作者：桂尊曜蒲云东张惠一袁小亚黎少伟邵伟升重庆交通大学材料科学与工程学院重庆400074 重庆交通大学土木工程学院重庆400074 重庆交通大学先进功能材料研究所重庆400074 重庆诺奖二维材料研究院有限公司重庆400714 广州顺倬能源科技有限公司广州510000

采用吸光度试验和静置沉降试验考察了石墨烯量子点(GQDs)在模拟水泥水化孔隙液的饱和氢氧化钙溶液中分散性能及其对掺配砂浆工作性能、力学性能和耐久性的影响。吸光度测试和静置沉降试验表明GQDs在饱和氢氧化钙溶液中具有优异的分散稳... 详细信息

采用吸光度试验和静置沉降试验考察了石墨烯量子点(GQDs)在模拟水泥水化孔隙液的饱和氢氧化钙溶液中分散性能及其对掺配砂浆工作性能、力学性能和耐久性的影响。吸光度测试和静置沉降试验表明GQDs在饱和氢氧化钙溶液中具有优异的分散稳定性,工作性能测试表明GQDs对水泥砂浆的流动度几乎无负面影响。力学性能测试表明GQDs最佳掺量为0.04wt%时,28天抗折抗压强度比普通水泥砂浆分别提高了12.3%、12.5%,抗渗压力提升了175%,120天抗压耐腐蚀系数提升了14.3%。微观结构测试表明GQDs能改善孔径分布,填充纳米孔隙和提高水泥砂浆密实度。

关键词：石墨烯工作性能力学性能抗渗性能微观结构

氧化石墨烯/热还原氧化石墨烯改性砂浆的力学/电学性能研究

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功能材料 2024年第1期55卷 1111-1116页

作者：曹蔚琦魏致强刘川张琨念袁小亚重庆诺奖二维材料研究院重庆400714 重庆大学光电工程学院重庆400044 重庆交通大学材料科学与工程学院重庆400074 斯旺西大学英国威尔士SA28PP

研究了热还原氧化石墨烯(TRGO)和氧化石墨烯(GO)在水泥砂浆环境下的分散机理,探索了这两种导电相的单掺和复掺对砂浆力学/电学性能的影响。研究表明GO对TRGO在富钙高碱环境下的分散有促进作用,且分散最佳质量比(%)为3∶10;与TRGO单掺相... 详细信息

研究了热还原氧化石墨烯(TRGO)和氧化石墨烯(GO)在水泥砂浆环境下的分散机理,探索了这两种导电相的单掺和复掺对砂浆力学/电学性能的影响。研究表明GO对TRGO在富钙高碱环境下的分散有促进作用,且分散最佳质量比(%)为3∶10;与TRGO单掺相比,复掺GO能促进砂浆水化产物形成片状结构并互相交织,使得力学性能显著提升,当w(GO)∶w(TRGO)=0.3∶1.0时,28 d抗折强度和抗压强度与单掺TRGO相比提升了21.34%和34.52%,随着掺量增加力学性能反而下降;水泥砂浆的电导率随着GO与TRGO导电相的增加而增大,当w(GO)∶w(TRGO)=0.12∶0.4时,28 d龄期试件的电阻率呈现突变现象,表明该体系出现渗滤阈值;保持分散最佳比例下当TRGO大于0.7%(质量分数)之后,增加掺量对电阻率的影响趋于平缓且走低的趋势,表明TRGO掺量0.7%(质量分数)为试件电阻率的添加阈值。

关键词：氧化石墨烯热还原氧化石墨烯砂浆力学性能电学性能

羟基化石墨烯对粉煤灰-水泥基复合材料性能的影响

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材料导报 2024年第11期38卷 148-155页

作者：袁小亚蒲云东桂尊曜张惠一杨森金湛曹蔚琦重庆交通大学材料科学与工程学院重庆交通大学先进功能材料研究所重庆诺奖二维材料研究院重庆交通大学土木工程学院重庆大学光电工程学院光电技术及系统教育部重点实验室

石墨烯增强水泥基材料是目前该领域的研究热点，但石墨烯的分散性是该类研究的关键。因此，本工作采用不带羧基的羟基化石墨烯(HO-G)来研究不同掺量(0.01%、0.03%、0.05%、0.07%、0.09%,质量分数)对粉煤灰-水泥体系的工作性能、力学性... 详细信息

石墨烯增强水泥基材料是目前该领域的研究热点，但石墨烯的分散性是该类研究的关键。因此，本工作采用不带羧基的羟基化石墨烯(HO-G)来研究不同掺量(0.01%、0.03%、0.05%、0.07%、0.09%,质量分数)对粉煤灰-水泥体系的工作性能、力学性能和耐久性的影响。与粉煤灰-水泥体系相比，流动度测试表明HO-G对粉煤灰-水泥砂浆新拌浆体流动度影响不大；力学性能测试表明，HO-G能增强粉煤灰-水泥砂浆的力学性能，尤其是当HO-G的掺量为0.03%时，其28 d抗折、抗压强度分别提高了12.40%和18.48%;耐硫酸盐腐蚀和抗氯离子渗透的测试结果表明，HO-G的加入还能改善粉煤灰-水泥砂浆的耐久性。微观测试表明，粉煤灰和HO-G之间存在协同效应，HO-G能加速粉煤灰的二次水化反应以促进粉煤灰-水泥体系中更多的水化晶体生成，且凭借其模板效应可进一步规整水化晶体的生长模式和调控晶体排列结构，从而改善粉煤灰-水泥基体的微观形貌。

关键词：羟基化石墨烯水泥粉煤灰力学性能耐久性

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石墨烯改性水泥净浆的电热性能有限元分析

科技创新与应用 2024年第21期14卷 65-69页

作者：傅孝良蒲云东赵磊毛霖桂尊耀袁小亚国电投重庆能源研究院有限公司重庆404100 重庆交通大学材料科学与工程学院重庆400074

该文采用COMSOL Multiphysics有限元软件对水中可分散型石墨烯掺配水泥基材料进行温度场、应力和位移数值模拟。结果表明,在电压30 V,通电20 min后,模型最高温度为333℃,最大应力为80 MPa,最大位移为0.14 mm,且模型最高温度与试验结果... 详细信息

该文采用COMSOL Multiphysics有限元软件对水中可分散型石墨烯掺配水泥基材料进行温度场、应力和位移数值模拟。结果表明,在电压30 V,通电20 min后,模型最高温度为333℃,最大应力为80 MPa,最大位移为0.14 mm,且模型最高温度与试验结果偏差为3.4%,说明COMSOL Multiphysics有限元软件对电热性能分析的可靠性,为水泥基材料的电热研究提供有力的支撑。

关键词：石墨烯水泥净浆电热性能有限元分析温度梯度

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风力发电机叶片除冰技术及相关材料研究进展

科技创新与应用 2024年第9期14卷 183-188页

作者：赵磊赵仁航毛霖李秦良蒲云东王鹏罗城城袁小亚国电投重庆能源研究院有限公司重庆404100 重庆交通大学材料科学与工程学院重庆400074 重庆交通大学先进功能材料研究所重庆400074

风力发电机叶片在低温环境下极易结冰,会严重影响风电机组发电效率。针对风电叶片的除冰,分析风电叶片表面覆冰的原因及类型,综述目前国内外主要的风电叶片除冰技术,包括涂层除冰、机械除冰、气热除冰及电热除冰,其中电热除冰技术具有... 详细信息

风力发电机叶片在低温环境下极易结冰,会严重影响风电机组发电效率。针对风电叶片的除冰,分析风电叶片表面覆冰的原因及类型,综述目前国内外主要的风电叶片除冰技术,包括涂层除冰、机械除冰、气热除冰及电热除冰,其中电热除冰技术具有可观的发展前景。传统电热除冰技术能耗高,寻找新型的低能耗、高效率电热除冰技术已成为目前重点研发之一。石墨烯具有优异的力学性能和导电升温性能,在电热除冰领域具有发展潜力。

关键词：风机叶片电热除冰石墨烯电热膜能耗

氮掺杂冰粉基碳包覆Fe_(3)O_(4)及其储锂性能研究

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功能材料 2024年第1期55卷 1016-1024,1030页

作者：隋林秀俞丽芯罗城城胡单单石津津李力孙玉恒胡兵兵曹蔚琦袁小亚重庆交通大学材料科学与工程学院重庆400074 重庆交通大学先进功能材料研究所重庆400074 重庆诺奖二维材料研究院重庆400799

碳包覆策略是能有效解决锂离子电池负极用过渡金属氧化物(TMO)材料在充放电过程中体积膨胀/收缩造成的粉化难题的一种有效途径。采用生物基可食用冰粉作为碳源与草酸高铁铵的水凝胶作为前驱物,经一步高温热解制备氮掺杂的冰粉基碳包覆Fe... 详细信息

碳包覆策略是能有效解决锂离子电池负极用过渡金属氧化物(TMO)材料在充放电过程中体积膨胀/收缩造成的粉化难题的一种有效途径。采用生物基可食用冰粉作为碳源与草酸高铁铵的水凝胶作为前驱物,经一步高温热解制备氮掺杂的冰粉基碳包覆Fe_(3)O_(4),采用XRD、SEM、TEM、XPS、TGA、拉曼光谱、恒电流充放电测试、循环伏安和电化学阻抗谱等方法对样品的形貌、结构和电化学性能进行研究。结果表明,该方法可快速大量制备氮掺杂碳包覆Fe_(3)O_(4)多孔复合材料(N-C@Fe_(3)O_(4)),通过调整原料配比和热处理条件,获得优异的电化学性能。N-C@Fe_(3)O_(4)-5作为锂离子电池负极材料具有良好的循环稳定性(在0.1 A/g电流密度下循环下80圈保持762.74 mAh/g比容量)和较高的倍率性能。相关机理研究表明N-C@Fe_(3)O_(4)复合材料良好倍率性能主要来源于赝电容容量的贡献。复合材料优异的电化学性能是由于碳包覆能够防止纳米颗粒团聚,提高导电性以及形成稳定的固体电解质界面(SEI)膜。冰粉基碳包覆TMO是一种改善其电化学储锂性能的有效途径,可推广并改善其他锂离子电池氧化物负极的储锂性能。

关键词：锂离子电池 Fe_(3)O_(4) 碳包覆冰粉

一步溶剂热法制备铋-氧化铋-溴氧化铋三元复合物及其可见光驱动催化降解亚甲基蓝

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复合材料学报 2023年第7期40卷 3973-3985页

作者：袁小亚俞丽芯贾雯重庆交通大学材料科学与工程学院重庆400074 重庆二维材料研究院有限公司重庆400711

构建表面等离子体共振(SPR)、氧空位、异质结是提升半导体光催化剂催化活性的有效方式之一。本文通过改变Bi(NO_(3))_(3)与KBr的摩尔比,采用一步溶剂热法合成了具有SPR效应和氧空位的Bi-Bi_(2)O_(3)-BiOBr三元异质结复合材料。利用XRD... 详细信息

构建表面等离子体共振(SPR)、氧空位、异质结是提升半导体光催化剂催化活性的有效方式之一。本文通过改变Bi(NO_(3))_(3)与KBr的摩尔比,采用一步溶剂热法合成了具有SPR效应和氧空位的Bi-Bi_(2)O_(3)-BiOBr三元异质结复合材料。利用XRD、电子顺磁共振(EPR)、XPS、SEM、TEM、UV-vis等手段对所得产物的晶相、元素组成和微观形貌进行表征分析,考察Bi(NO_(3))_(3)与KBr的摩尔比对三元复合物可见光驱动光催化降解亚甲基蓝(MB)活性的影响。结果表明:Bi-Bi_(2)O_(3)-BiOBr的催化活性依赖于Bi(NO_(3))_(3)与KBr的摩尔比,但高于纯Bi_(2)O_(3)和BiOBr。Bi(NO_(3))_(3)与KBr摩尔比为2∶1制备的2∶1-Bi-Bi_(2)O_(3)-BiOBr对MB展现了最佳光催化活性:在240 min的可见光照射下,2∶1-Bi-Bi_(2)O_(3)-BiOBr上对MB的去除率为95.07%,降解动力学符合准一级动力学,降解速率常数为2.90 h^(-1),分别是纯Bi_(2)O_(3)和BiOBr的5倍与6倍,经4次循环实验后,2∶1-BiBi_(2)O_(3)-BiOBr复合材料对MB的除去效率没有显著的降低。该物质优异的可见光光催化活性催化机制可归结为SPR效应、半导体异质结结构和氧空位的3种协同作用。本文合成特殊结构光催化剂的方法可推广到其他催化材料。

关键词：溶剂热法 BiOBr 光催化氧空位异质结半导体光催化剂

有机染料辅助分散氧化石墨烯及其对水泥砂浆强度和耐久性的影响

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复合材料学报 2022年第11期39卷 5486-5498页

作者：盛况杨森毕俊峰袁小亚重庆交通大学材料科学与工程学院重庆400074

研究了采用有机染料罗丹明B(RhB)辅助聚羧酸减水剂(PCE)分散氧化石墨烯(GO)及其对水泥砂浆强度和耐久性的影响。通过吸光度试验、Zeta电位及AFM表征研究了RhB对GO在饱和氢氧化钙(CH)溶液中的分散性能,结果表明在掺入少量RhB情况下可以... 详细信息

研究了采用有机染料罗丹明B(RhB)辅助聚羧酸减水剂(PCE)分散氧化石墨烯(GO)及其对水泥砂浆强度和耐久性的影响。通过吸光度试验、Zeta电位及AFM表征研究了RhB对GO在饱和氢氧化钙(CH)溶液中的分散性能,结果表明在掺入少量RhB情况下可以大幅度提升GO在CH溶液中的分散性,且当GO与RhB质量比为1∶2时,GO的分散效果最佳。力学强度测试表明,在RhB的辅助分散下,当GO掺量为水泥质量的0.03wt%时,28天抗折、抗压强度相较于不掺入RhB的GO砂浆试件提升最大分别为14.78%、33.29%。耐久性试验表明RhB能促进GO在水泥水化产物的模板作用,使结构更为致密,减少受冻融与硫酸盐的侵蚀,耐久性能显著提高。微观测试表明RhB的加入可以促进GO调控水化产物生长的作用,明显减少内部结构孔洞、裂缝等缺陷。本文提供了一种引入低成本的有机染料来提升GO在水泥孔隙液中的分散性能,具有许多潜在的应用价值。

关键词：氧化石墨烯罗丹明B 水泥基复合材料力学性能耐久性

氧化石墨烯对水泥基渗透结晶型防水材料抗渗性能的影响

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复合材料学报 2023年第3期40卷 1598-1610页

作者：齐孟蒲云东杨森盛况袁小亚重庆交通大学土木工程学院重庆400074 重庆交通大学材料科学与土木学院重庆400074

研究了木质素磺酸钠(MN)对氧化石墨烯(GO)在模拟水泥水化孔隙液中的分散能力的影响,并研究了MN分散的GO对水泥基渗透结晶型防水材料(CCCW)对水泥砂浆抗渗性能的影响。通过吸光度试验、Zeta电位及原子力显微镜(AFM)研究表明,当MN与GO的... 详细信息

研究了木质素磺酸钠(MN)对氧化石墨烯(GO)在模拟水泥水化孔隙液中的分散能力的影响,并研究了MN分散的GO对水泥基渗透结晶型防水材料(CCCW)对水泥砂浆抗渗性能的影响。通过吸光度试验、Zeta电位及原子力显微镜(AFM)研究表明,当MN与GO的质量比为3∶1时,GO在饱和氢氧化钙溶液中的分散性最佳;砂浆力学强度测试表明,当GO掺量为水泥质量的0.03%时,3天、28天的抗折抗压强度相较于不掺入MN的GO砂浆分别提高了39.13%和39.37%、33.84%和33.48%;砂浆抗渗压力和氯离子扩散系数比标准砂浆试件分别提高了160.0%和下降了50.6%;抗渗性能测试表明,当GO掺量为水泥质量的0.03%时,GO改性CCCW涂层抗渗压力比含CCCW的涂层提高了116.7%;微观测试表明,GO促进了水化反应,并在砂浆基质中发挥了填充作用和模板作用,增强了水化产物的密实度,使得砂浆和CCCW抗渗性能增加了。本文提供了一种GO改性CCCW来提升水泥砂浆的抗渗性能,在涂层防水效果和降低CCCW材料成本等应用价值得到提升。

关键词：氧化石墨烯分散抗渗性能水泥基渗透结晶型防水材料力学性能