关键词： MgN4掺杂石墨烯   CO氧化   密度泛函理论  

摘要： 鉴于镁卟啉所呈现的催化活性，采用密度泛函理论考察了MgN4结构掺杂石墨烯的CO氧化催化活性.研究发现MgN4掺杂石墨烯具有良好的结构稳定性，O2优先吸附在金属活性位点且不易解离.其CO氧化以Eley-Rideal (ER)机理实现，决速步能垒仅为0.67 eV,与FeC3、AlN4掺杂石墨烯具有相当的催化活性. MgN4掺杂石墨烯有望是一种具有潜在CO氧化催化活性的催化剂.

关键词： 硼烯   石墨烯   异质结   密度泛函理论  

摘要： 采用密度泛函理论系统研究了石墨烯和χ3硼烯构造共面异质结的可行性、结构和性质.通过对体系能量的计算，找到了稳定的石墨烯-χ3硼烯共面二维异质结体系，并对构造方式、电学和光学性质进行了详细地分析与讨论.研究发现异质结体系界面处以碳六元环和硼五元环头对头相连接.对电荷转移和态密度分析得出石墨烯与硼烯之间形成稳定共价键.该体系具有零带隙和金属性的性质，且可见光波段吸收性能优异，具有潜在应用价值.

关键词： 聚乳酸-羟基乙酸共聚物   赖氨酸   氧化石墨烯   纳米粒子   复合支架   骨再生   生物组织工程  

摘要： 背景:骨损伤后如何有效促进骨再生和骨重建一直是临床骨修复研究中的关键问题,利用生物和降解材料搭载生物活性因子在骨修复中具有优秀的应用前景。目的:探究赖氨酸接枝氧化石墨烯(LGA-g-GO)纳米粒子改性的聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)复合支架对成骨分化及新骨形成的影响。方法:将PLGA溶于二氯甲烷中,利用溶剂挥发法制备PLGA支架;将氧化石墨烯均匀分散于PLGA溶液中制备PLGA/GO复合支架;利用化学接枝法制备LGA-g-GO纳米粒子,将LGA-g-GO纳米粒子按不同的质量比(1%,2%,3%)与PLGA共混构建出PLGA/LGA-g-GO复合支架。表征5组支架的微观形貌、亲水性、蛋白吸附能力。将MC3T3细胞分别接种于5组支架表面,检测细胞增殖与成骨分化情况。结果与结论:①扫描电镜下可见PLGA支架表面光滑平坦,其余4组支架表面粗糙,并且随着LGA-g-GO纳米粒子加入量的增加,复合支架的表面粗糙程度加重;PLGA/LGA-g-GO(3%)复合支架的水接触角低于其他4组支架(P<0.05);PLGA/LGA-g-GO(1%,2%,3%)复合支架的蛋白吸附能力强于PLGA、PLGA/GO支架(P<0.05);②CCK-8检测显示,PLGA/LGA-g-GO(2%,3%)复合支架可促进MC3T3细胞的增殖;碱性磷酸酶染色与茜素红染色显示,PLGA/LGA-g-GO(2%,3%)组细胞碱性磷酸酶活性高于其他3组(P<0.05),PLGA/GO组、PLGA/LGA-g-GO(1%,2%,3%)组钙沉积多于PLGA组(P<0.05);③结果表明,PLGA/LGA-g-GO复合支架能够促进成骨细胞的增殖和成骨分化,有利于骨损伤后的骨再生和骨重建。

关键词： 氧化石墨烯   羟基磷灰石   复合涂层   巨噬细胞   钛合金   电沉积化  

摘要： 背景:纯钛种植体植入机体后存在骨融合失败或者种植体周围感染等问题,因此对钛种植体表面进行改良已成研究的热门话题。巨噬细胞是机体应对外界刺激的一道免疫防线,任何生物材料植入体内后的相关免疫反应均与巨噬细胞相关。目的:采用电化学沉积法在纯钛片表面制备氧化石墨烯/羟基磷灰石复合涂层,分析涂层的表面特征及对RAW264.7巨噬细胞生长、极化的影响。方法:采用电化学沉积法在纯钛片表面分别制备单纯氧化石墨烯涂层、氧化石墨烯/羟基磷灰石复合涂层,表征涂层的物理性能。将纯钛片(空白组)、沉积单纯氧化石墨烯涂层的钛片(对照组)、沉积氧化石墨烯/羟基磷灰石复合涂层的钛片(实验组)分别与RAW264.7巨噬细胞共培养,采用CCK-8法、DAPI染色检测细胞增殖,扫描电镜观察细胞在钛片表面的黏附,流式细胞仪检测细胞极化表型。结果与结论:(1)扫描电镜下可见纯钛片有定向划痕与少量点状凹陷;沉积单纯氧化石墨烯涂层后,钛片表面可见较多裂纹沟壑和大小不均匀的颗粒状物,以及氧化石墨烯特征的褶皱样结构;沉积复合涂层后,钛片表面较光滑,可见团状颗粒,颗粒大小较为均匀。沉积复合涂层钛片的水接触接角小于纯钛片、沉积单纯氧化石墨烯涂层的钛片(P <0.05)。(2)CCK-8检测与DAPI染色显示,相较于空白组、对照组,实验组细胞增殖更快。扫描电镜下可见RAW264.7细胞均黏附于3组钛片表面,随着培养时间的延长细胞形态发生改变,由圆形向梭形转变,至培养7 d时,空白组细胞伸出的伪足短而少,对照组细胞伸出长而多的伪足,实验组细胞伸出短而多的伪足,并且实验组细胞整体饱满度最优。流式细胞仪检测显示,实验组细胞更高比例向抗炎方向M2型极化。(3)结果表明,氧化石墨烯/羟基磷灰石复合涂层具有良好的理化性能及生物学性能。

关键词： 石墨烯   振动频率   分子动力学  

摘要： 石墨烯优异的力学和电学等性能，使其成为纳米机电谐振器的理想材料.通过分子动力学模拟方法研究了掺杂元素和掺杂浓度对单层石墨烯纳米梁振动特性的影响.研究结果表明，单层石墨烯纳米梁的振动频率随纳米梁长度的增加而减小，硼(B)掺杂、硼-硼(B-B)掺杂、铍(Be)掺杂和铍-铍(Be-Be)掺杂均会导致单层石墨烯纳米梁的振动频率降低.此外，随着硼(B)/铍(Be)掺杂浓度的增加，单层石墨烯纳米梁的振动频率逐渐降低.且随着掺杂浓度的增加，硼(B)掺杂石墨烯纳米梁的振动频率和铍(Be)掺杂石墨烯纳米梁的振动频率的差异逐渐增大.这对石墨烯纳米机械谐振器、振荡器等纳米器件的设计具有一定的理论指导意义.

关键词： 锯齿状石墨烯纳米带   TCNQ分子   自旋输运性质   自旋过滤效应  

摘要： 本文采用密度泛函理论和非格林平衡函数，对基于石墨烯电极的7,7,8,8-四氰基苯醌二甲烷(Tetracyanoquinodimethane, TCNQ)分子结热/电输运性质进行系统研究.研究结果表明：随着中心TCNQ分子个数的增加，声子透射系数明显降低，即声子透射行为受到极大抑制.与此同时，电子透射系数也有一定程度的减小.在热/电参数的协同作用下，伴随分子数量的增加分子结热电转换性能呈上升趋势，1TCNQ热电优值(ZT)为0.016,而2TCNQ则上升了1个数量级，ZT值达到0.11.最后，我们对分子结依赖于分子结构个数的自旋输运性质进行研究，发现TCNQ分子结具有显著的自旋过滤效应，其过滤能力随着TCNQ分子数量的增加而增加.该工作可为实验制备分子热电器件提供理论依据和数据支持.

关键词： 氧化石墨烯   羟基磷灰石   电化学沉积   复合涂层   成骨   种植体  

摘要： 背景:钛及钛涂层材料在口腔种植领域广泛运用,但仍存在着种植体周围炎、种植体脱落及松动等现象,因此对纯钛的表面改性成为了口腔医学研究的热点问题。目的:探究钛表面羟基磷灰石-氧化石墨烯复合涂层的物理性能及促成骨性能。方法:在电压为10,30,50 V条件下,采用电化学沉积法在钛表面分别制备羟基磷灰石-氧化石墨烯复合涂层,表征涂层的微观形貌、亲水性能,筛选最佳电压条件下制备的复合涂层,用于动物实验。取54只SD大鼠,在双侧后肢股骨头制备直径2 mm、深度7 mm的缺损,随机分3组干预,每组18只:空白组不植入钛材料,纯钛组植入纯钛材料,涂层组植入负载羟基磷灰石-氧化石墨烯复合涂层钛材料,植入后第4,8,12周取材,通过X射线片、Micro-CT扫描、病理切片染色观察成骨效果。结果与结论:(1)扫描电镜下可见,当电压为10 V时,涂层中出现了大量的裂纹和块状物;当电压升至30 V时,涂层仍然存在一些小的块状物,但整体上表现出较为平坦的均匀性;当电压为50 V时,涂层的分布更加均匀,裂纹和斑点也减少。在50 V电压下制备的复合涂层亲水性能最佳。综合以上,动物实验选择在50 V电压下制备的复合涂层材料。(2)X射线片显示种植体植入位置相对固定,未产生严重的术后炎症反应。Micro-CT扫描结果显示,涂层组种植体表面新骨形成速度与成骨量均优于纯钛组(P <0.001)。病理切片苏木精-伊红染色、Masson染色进一步证实了Micro-CT扫描结果。病理切片免疫组化染色显示,纯钛组植入第12周的骨桥蛋白、骨形态发生蛋白2表达高于空白组(P <0.001),涂层组植入第12周的骨桥蛋白、骨形态发生蛋白2表达高于纯钛组(P <0.001)。(3)结果显示,羟基磷灰石-氧化石墨烯复合涂层材料具有良好的物理性能与促成骨性能。

关键词： 三氧化钼   氧化石墨烯   复合负极材料   电化学性能  

摘要： 本文利用水热法制备不同比例的MoO_(3)-GO复合材料并探索其电化学性能。研究发现几种不同加入比例的复合材料均较纯氧化石墨烯均具有较好的阻抗性能,其中MoO_(3)-GO=2:1时的电荷转移电阻最低,并在0.1A/g循环100圈后的库伦效率为95.5%,较其它比例样品的充放电性能更优秀。

关键词： 五氧化二铌   石墨烯   掺杂改性   电化学性能  

摘要： 本文采用水热合成法制备Nb_(2)O_(5)掺杂石墨烯复合锂离子电池负极材料,Nb_(2)O_(5)与石墨烯的质量比为0:1、1:50、1:40、1:20、1:10。研究发现几种不同加入比例的复合材料均较纯石墨烯具有更低的阻抗性能,倍率循环和循环性能均得到明显改善。其中Nb_(2)O_(5):石墨烯=1:40时复合材料的电荷转移电阻最低,在小电流密度下循环50圈的放、充电容量为480、450mAh·g^(-1),库伦效率93.75%,有望成为广泛应用的电极材料。

关键词： 分子动力学模拟   超级电容器   恒电势模拟方法   石墨烯  

摘要： 为有效开发和利用新能源,人们迫切需要高性能的超级电容器提供能量的存储和转换.在超级电容器中双电层结构扮演着关键性的角色.本文利用分子动力学方法通过建立开放的石墨烯纳米孔道(1~2 nm),研究了KCl溶液在纳米孔道内的双电层结构,同时也比较了恒电量模拟(Q)和恒电势模拟法(U)下双电层结构的异同.结果表明在恒电势模拟法考虑了导电石墨烯壁的镜像作用使结果更符合实验中的材料系统.而石墨烯壁的镜像作用能额外吸附离子从而增强孔道内部的阴阳离子,这可能有助于电极电容的提升.通过对不同孔道高度的研究,本文发现水分子作为介电材料在水基超级电容器中发挥着决定性的作用.它能在很大程度上抵消不同离子和不同孔道高度下双电层的变化,从而在不同情况下获得了相似的电容.