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氧化石墨烯固液界面的同步辐射研究
结题报告
批准号:
11875315
项目类别:
面上项目
资助金额:
66.0 万元
负责人:
李晓龙
学科分类:
A3009.光束线技术与实验方法
结题年份:
2022
批准年份:
2018
项目状态:
已结题
项目参与者:
顾月良、朱大明、张晓楠、薛志鹏
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中文摘要
氧化石墨烯薄膜具有独特的水渗透能力及离子选择性,在水处理和分离领域具有广阔的应用前景,是当前科学研究的前沿热门领域之一。其传质特性主要由氧化石墨烯层间的二维亲水毛细管通道决定,因此如何实现对氧化石墨烯层间结构的原位探测,了解并调控其固液界面特性是调控氧化石墨烯薄膜传质特性的关键。在本项目中,基于同步辐射衍射技术,在上海光源设计搭建氧化石墨烯固液界面研究平台,发展亚秒级时间分辨的固液界面二维衍射实验方法,针对氧化石墨烯在溶液中的层间结构特性与调控,氧化石墨烯中层间水的结构与相变,金属离子与氧化石墨烯的相互作用机制等基础问题进行系统性研究。本项目的实施期望推动氧化石墨烯固液界面特性的深入研究和同步辐射关联技术的应用发展。
英文摘要
Because of its unique 2-dimensional structure, graphene oxide membranes have attracted much attention in the scientific community and exhibit great potential in filtration, sieving and separation applications. The interlayer distances of graphene oxide membranes play an important role in understanding their remarkable selectivity in permeation of water molecules and other ions. Based on synchrotron radiation X-ray diffraction techniques, in this project, we intend to build an in-situ solid-liquid platform at beamline BL14B1 of Shanghai Synchrotron Radiation Facility, and develop the sub-second two-dimensional solid-liquid X-ray diffraction technique. Basing on this platform, we will study the microstructure of graphene oxide in solution, the structure and phase transition of water in the interlayer of graphene oxide, the interlayer interaction of graphene with ions. Through this project, we will provide a frontier in-situ synchrotron radiation solid-liquid platform and time-resolved x-ray diffraction techniques for domestic and international researchers.
氧化石墨烯薄膜具有独特的水渗透能力及离子选择性,在水处理和分离领域具有广阔的应用前景,是当前科学研究的前沿热门领域之一,其传质特性主要由氧化石墨烯层间的二维亲水毛细管通道决定,因此如何实现对氧化石墨烯层间结构的原位探测,了解并调控其固液界面特性是调控氧化石墨烯薄膜传质特性的关键。基于同步辐射X射线衍射技术,在本项目中,搭建了氧化石墨烯固液界面研究平台,发展亚秒级时间分辨的固液界面二维衍射实验方法,满足不同条件及衬底上氧化石墨烯的固液界面原位实时观测等研究需求; 通过本项目,已经在上海光源BL02U2线搭建了固液界面氧化石墨烯原位测试环境,可以为国内外科研工作者提供相关实验条件。..基于自主搭建的原位研究装置,主要做了以下工作:(1)发展了时间分辨掠入射衍射技术,并且进行固液界面中氧化石墨烯/钙钛矿量子点复合结构的结构表征,发现氧化石墨烯和钙钛矿量子点,会形成稳定结构,氧化石墨烯包裹CsPbBr3晶体表面,形成稳定的包覆层,并且我们发现发现具有很好的隔离水等物质的特性;(2)采用原位二维掠入射X射线衍射技术研究了金属离子与石墨烯氧化物纳米片之间的相互作用。我们发现,正电荷的氢氧化物和负电荷的氧化石墨烯纳米片之间存在静电相互作用。此外,基于这种超晶格模板,可以容易地通过后续退火获得石墨烯基金属氧化物纳米片;(3)利用同步辐射衍射方法研究石墨烯量子点和氧化石墨烯的复合结构的生成,发现插入石墨烯量子点,会改变氧化石墨烯的晶格尺寸,可以实现很好的晶面间距的调控,同时存在两相共存,一种是纯氧化石墨烯相,一种是复合相,通过不同石墨烯和量子点配比,可以实现两相含量的调控,在水处理领域具有很大的应用前景。
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In situ observations of graphene growth and strong graphene‑nickel interactions by grazing incidence X-ray diffraction
通过掠入射 X 射线衍射原位观察石墨烯生长和强石墨烯与镍的相互作用
DOI:10.1016/j.diamond.2022.109357
发表时间:2022-09
期刊:Diamond and Related Materials
影响因子:4.1
作者:De-ming Xie;Qun-Fei Zou;Da-Ming Zhu;Tie-Ying Yang;Xing-Min Zhang;Xiaolong Li
通讯作者:Xiaolong Li
DOI:10.1016/j.cej.2022.134961
发表时间:2022-05
期刊:Chemical Engineering Journal
影响因子:15.1
作者:Yuanhe Sun;Yuanxin Zhao;Zhaofeng Liang;Hui Lin;Zhiguo Ren;Zeying Yao;Yaru Yin;Ping Huai;Ke Yang;Jinyou Lin;Yaobo Huang;Wen Wen;Xiaolong Li;Renzhong Tai;Daming Zhu
通讯作者:Daming Zhu
Failure Analysis of Hydrothermal Synthesis for Spinel Manganese-Cobalt Oxide
水热合成尖晶石锰钴氧化物的失效分析
DOI:10.1039/d2ce01097f
发表时间:2022
期刊:CrystEngComm
影响因子:3.1
作者:Zhao Li;Zhiguo Ren;Yuanxin Zhao;Shuaijin Wu;Yingying Yao;Xiaochuan Ren;Daming Zhu;Xiao-Long Li;Jianxin Zou
通讯作者:Jianxin Zou
In situ observation of metal ion interactions with graphene oxide layers: From the growth of metal hydroxide to metal oxide formation
原位观察金属离子与氧化石墨烯层的相互作用:从金属氢氧化物的生长到金属氧化物的形成
DOI:10.1016/j.carbon.2021.08.073
发表时间:2021-10
期刊:Carbon
影响因子:10.9
作者:Li Zhao;Wang Rui;Wu Shuaijin;Xue Zhipeng;Zhu Daming;Zou Jianxin;Li Xiaolong
通讯作者:Li Xiaolong
DOI:10.1016/j.ensm.2021.07.015
发表时间:2021-07-23
期刊:ENERGY STORAGE MATERIALS
影响因子:20.4
作者:Peng, Lei;Ren, Xiaochuan;Zhu, Daming
通讯作者:Zhu, Daming
化学气相沉积生长石墨烯的表面界面相互作用及其原位同步辐射X射线衍射研究
关联体系的同步辐射原位研究平台及在电子铁电材料中的应用
电场原位研究平台及在铁电薄膜中的应用
国内基金
海外基金