中文   |   English   |   Email Alert
图表检索
高级检索
image

碳材料修饰零价铝的作用机制

杨世迎 ,  范丹阳 ,  保晓娟 ,  傅培瑶

化学进展 ›› 2022, Vol. 34 ›› Issue (5) :1203-1217

PDF (6605KB)
化学进展 ›› 2022, Vol. 34 ›› Issue (5) :1203-1217 DOI: 10.7536/PC210520
综述
扫码查看或转发全文

碳材料修饰零价铝的作用机制

作者信息 +

Modification Mechanism of Zero-Valent Aluminum by Carbon Materials

Author information +
文章历史 +

摘要

零价铝(Zero-Valent Aluminum, ZVAl)因具有极低的氧化还原电位,使其成为良好的电子供体,是环境工程污染物降解领域中极具潜势的零价金属。然而,由于ZVAl的强还原活性,其表面易形成致密的氧化薄膜、破膜后易再次钝化和电子的利用率低等缺点,制约了其与污染物的反应。研究表明,碳材料在修饰ZVAl时,不仅可以引发电偶和晶间腐蚀、强化传质过程、加速电子转移,提高ZVAl的反应效率;还能赋予材料优异的机械强度,克服ZVAl自身的弊端,阻滞氧气和腐蚀介质的侵蚀,维持材料的长效性;此外,碳材料的亲疏水性质、带电荷和表面官能团的可调性提高了材料对污染物的特异性吸附,高催化活性使底物实现定向转化,提高了ZVAl体系的电子利用效率。鉴于此,本文系统总结了活性炭、石墨、碳纳米管和石墨烯等碳材料在不同修饰方法下对ZVAl的作用机制、产生的功能效用,探讨了修饰参数(碳材料的种类和比例、过程控制剂的种类、热处理的温度和时间、ZVAl的几何形态等)对复合材料的影响规律,并就精确控制参数、深入研究机理,实现功能化复合材料的定向制备以拓宽其应用价值进行了展望。以期通过不同学科相关领域的深入了解,促进铝碳复合材料在环境污染治理领域的进一步发展。

Abstract

Zero-valent aluminum (ZVAl), an excellent electron donor due to its chemical properties of very low redox potential, which is a potential zero-valent metal in the field of environmental engineering. However, because of its strong reducibility, ZVAl can be easily to form a dense oxide layer, passivated again when expose to oxygen or water medium even if the surface oxide film has destroyed, and react with impurities in medium to reduce utilization of electrons, which will constrain the reaction with pollutants. The studies have shown that ZVAl modified by carbon materials could not only improve the reaction efficiency of ZVAl by initiating galvanic and intergranular corrosion, strengthening mass transfer; but also endow the composite with excellent mechanical strength, overcome its own disadvantages, shield against oxygen and corrosive media, maintaining the durability of composite; moreover, the adjustable hydrophobic properties, surface charge, functional groups of carbon materials improve the specific adsorption to pollutants, the high catalytic activity enables the substrate to achieve directional transformation, which improves the electron utilization efficiency of the ZVAl system. Above all, this paper systematically summarizes the effects of carbon materials such as activated carbon, graphite, carbon nanotubes and graphene on ZVAl under different modification methods; and discusses the influence by parameters that include the ratio and type of carbon materials, the type of process control agents temperature and time of heat treatment, the geometry of ZVAl during the modified process, furthermore based on accurately control processing parameters and deeply explore underlying mechanism to realize the selective preparation of functionalized composites to broaden their application value. Through the in-depth understanding of related fields of different disciplines to promote the further application of aluminum-carbon composites in the field of environmental pollution control.

Contents

1 Introduction

2 Carbon materials

2.1 Activated carbon

2.2 Graphite

2.3 Carbon nanotubes

2.4 Graphene

3 Major modification methods

3.1 Ball milling

3.2 Chemical vapor deposition

3.3 Ultrasonic atomization process

3.4 High pressure torsion

3.5 Friction stir processing

3.6 Melt method

3.7 Spark plasma sintering

4 Enhanced reaction activity

4.1 Galvanic cells

4.2 Local corrosion

4.3 Accelerating electron transfer

5 Maintaining long-term effectiveness

5.1 Improving mechanical properties

5.2 Improving stability

6 Increased the efficiency of electronic utilization

6.1 Channels for electron transfer to target

6.2 Hydrophilic or hydrophobic surface

6.3 Catalyzer

7 Fabricated parameters

7.1 Type of carbon material

7.2 Carbon material ratio

7.3 Process control agents

7.4 Temperature and time of heat treatment

7.5 The geometry of ZVAl

8 Conclusion and outlook

Graphical abstract

关键词

碳材料 / 零价铝 / 反应机制 / 反应活性 / 稳定性 / 选择性

Key words

carbon materials / zero-valent aluminum(ZVAl) / reaction mechanism / reactivity / stability / selectivity

引用本文

引用格式 ▾
杨世迎, 范丹阳, 保晓娟, 傅培瑶. 碳材料修饰零价铝的作用机制[J]. 化学进展, 2022, 34(5): 1203-1217 DOI:10.7536/PC210520
Shiying Yang, Danyang Fan, Xiaojuan Bao, Peiyao Fu. Modification Mechanism of Zero-Valent Aluminum by Carbon Materials[J]. Progress in Chemistry, 2022, 34(5): 1203-1217 DOI:10.7536/PC210520

登录浏览全文

4963

注册一个新账户 忘记密码

1 引言

铝是地壳中含量最丰富的金属元素,具有极低的氧化还原电位(E0 = - 1.662 V)和较强的还原活性[1,2],是优良的电子供体,因其独特的性质,零价铝(ZVAl)引起了学者们的关注,成为环境工程污染物降解领域中极具潜势的零价金属[3⇓⇓~6]。

已有研究证实,纳米零价铝(nZVAl)可直接将偶氮染料[7]、六溴十二烷(HBCD)[8]还原降解;预处理活化后的ZVAl还原体系和Al/Fe双金属体系还可通过还原、吸附、共沉淀等作用去除重金属离子[2,9,10]、含氧阴离子溴酸盐以及氯代有机物[11];以ZVAl为核心的高级氧化系统近年来也备受关注,ZVAl在含氧体系中可通过类芬顿(Fenton)反应或活化过氧化物形成强氧化自由基·OH或 SO 4 · -,氧化降解水中的酚类有机物[12,13]、偶氮染料[14,15]、重金属离子[16,17]、氯代污染物[18,19]以及其他难降解的有机物HBCD等[8,20⇓ ~22];此外,ZVAl在水介质中老化形成的羟基水合物AlOOH也可通过吸附作用去除高氯酸盐[23]。

尽管ZVAl在去除污染物领域已有很多实质性的研究进展,但依然存在一些问题:(1)被氧化的ZVAl反应活性低。原位生长在铝表面的致密氧化薄膜仍是阻碍其反应的瓶颈;(2)活化后的ZVAl易再次钝化。破膜后新生成的ZVAl表面会再次与环境介质中的氧气反应,阻止降解反应的接续进行;(3)电子的利用率低。ZVAl降解污染物的本质是作为电子供体传递给目标物(污染物或氧化剂)的过程,在实际反应中,ZVAl与H2O、H+和OH-的副反应(式1~3)是引起ZVAl电子选择性低的主要原因[24]。

4 Al0 + 3 O2 + 3 H2O → 2 Al(OH) 3 + Al2O3
Al0 + 3 H2O + OH- ↔ 3/2 H 2 + Al(OH) 4 -
Al0 + 3 H+ → Al 3+ + 3/2 H2
要解决上述问题,保证ZVAl在复杂环境介质中更好地发挥效用,关键手段之一是对ZVAl改性,在环境治理领域中,以ZVAl为核心的改性方法多集中在外加辅助手段,如超声、微波、多金属氧酸盐(POM)等破除Al2O3或改变其性质结构来增强反应活性;构建双金属体系如Al/Fe、Al/Cu、Al/Pt,利用微电解效应加速金属腐蚀作用释放电子[4]。
随着改性手段的不断发展,碳材料因其巨大的比表面积、高吸附性、多活性位点表面、稳定的化学性质、独特的空间限域结构和高催化活性等特点[25⇓⇓~28],吸引了研究者的广泛关注,成为极具潜势的修饰材料。零价铁(ZVI)作为污染物降解领域中实际应用的先行者,已有大量被碳材料改性的案例,证明碳材料可弥补ZVI在环境介质中反应效率低、表面性质单一和电子选择性差等缺陷的效用性[29⇓⇓~32]。
基于此,近年来有研究者[33⇓⇓~36]尝试通过碳材料修饰ZVAl用于污染物的去除,实践较少,作用机制尚不明晰。然而,在能源产氢[37⇓⇓⇓⇓~42]、金属防护[43⇓~45]、冶金材料[46⇓⇓⇓⇓~51]、电气工程[52⇓~54]等领域,Al/C复合材料却已存在实际应用的案例。碳材料在对ZVAl破膜活化、防腐抗氧、维持耐久性和提高导电性等方面的作用机制对于解决ZVAl体系的应用缺陷,发展新型功能材料用于环境治理研究具有重要借鉴意义。
因此,本文综述国内外多领域Al/C复合材料的研究发展现状,系统总结了:(1)碳材料修饰ZVAl所形成的复合材料可应用的领域和功能效用;(2)修饰方法的差异对复合材料的结构、功能和界面键合强弱的影响;(3)碳材料修饰ZVAl时产生的微电解和局部腐蚀等活化机制,对侵蚀介质的阻滞作用,碳材料的吸附和催化效应对ZVAl体系电子利用效率的提高,铝碳界面的键合强弱对载荷和电子传递的影响机制;(4)修饰过程的参数(碳材料比例、过程控制剂、热处理的温度和时间、ZVAl的几何形态)对ZVAl的影响规律等4个方面的内容,并对碳材料修饰ZVAl未来的发展方向进行展望,以期促进具有高活性、高回用性、高选择性的环境功能材料在污染治理方面的应用。

2 修饰ZVAl的不同碳材料

2.1 活性炭

活性炭(AC)具有发达的孔隙结构、较大的比表面积和丰富的表面化学基团,吸附能力较强,是水处理中常用的材料。Jeon等[55]在25 ℃的恒温水浴振荡器中将ZVAl、AC和含有溶解金的硫代硫酸铵富集溶液混合,极大促进了金的回收,超过99%的金离子被还原,回收的金主要沉积在ZVAl表面的AC层上。Jiang等[36]利用AC和NaCl作辅助,在300 r/min下,机械球磨微米铝粉(mZVAl)1 h,获得了碳改性的新材料AC@mZVAlbm/NaCl,实现了完全不反应的HBCD的高效还原去除。

2.2 石墨

石墨是碳的一种同素异形体,根据结构和制备方法的差异,可分为天然石墨鳞片、膨胀石墨(EG)和人造石墨粉(Gr)。其质软、具有润滑性、导热导电性良好、化学性质稳定且抗热震,在材料和环境等领域极具应用潜势。

石墨因优良的导电性质常作为ZVAl的改性剂,从而缩短水解诱导时间以获得最大的氢气生成速率。Streletskii等[42]通过添加10 wt%~30 wt%的石墨在氩气气氛下对mZVAl进行机械处理,经过石墨的机械化学活化,随着高速研磨中碳化铝相的生成,铝与水的反应活性显著增加。Xiao等[56]用石墨与纳米金属铋球磨mZVAl,测试复合材料的产氢性能,经扫描,形成的材料显示出片状形态,碳元素均匀分布在铝基体的表面,水解速率显著提高。Huang等[39]采用球磨法,以NaCl作为助磨剂,制备出了具有核壳结构的铝/石墨复合材料,通过增加石墨的量缩短了析氢的诱导时间,降低了水解反应所需的温度,提高了反应效率。

石墨价廉、易得,更具应用前景。如图1所示,有研究者尝试用石墨代替碳纳米管原位活化O2生产H2O2,将石墨和铝粉经球磨机混合活化后、分步将聚乙二醇加入球磨机罐中进一步研磨,后在600~720 ℃的管式炉中热处理0.5~2 h,成功制备出具有多孔结构的铝/石墨(Al-Gr)复合材料,结果显示,该材料有效促进了H2O2的产生,可用以降解不同水基质中的多种有机污染物,具有重要环境意义[33]。

此外,经天然石墨鳞片加工制成的EG是一种新型功能性碳素材料,不仅具有天然石墨的性质,还具有良好的回弹性和可塑性等成型特性,这使其在电气材料方面极具应用潜势。Zhao等[57]利用化学插层法制备EG,与铝和丙酮共球磨,将得到的混合物加热至550 ℃并在氩气保护下保持30 min,丙酮分解成无定形碳包覆在铝颗粒的表面(形成C@Al纳米粒子),C@Al纳米粒子分散在EG中,得到C@Al-EG复合材料。实验结果表明,C@Al-EG作为锂离子电池的正极材料,表现出高容量、优异的循环稳定性和倍率性能,且在铝含量为30%时,表现出最好的电导率。

2.3 碳纳米管

碳纳米管是一种具有特殊结构的一维量子材料,质量轻,由呈六边形排列的碳原子构成同轴圆管[58]。目前主要的制备方法有电弧放电法、激光烧蚀法和化学气相沉积法。由于制备方法的差异,形成的碳纳米管会有单壁和多壁之分,单壁碳纳米管具有较高的化学惰性,表面较纯净,而多壁碳纳米管表面较活泼,结合有大量的表面基团和无定形碳[59]。因碳纳米管特殊的比强度、优异的电学和化学性能[60⇓⇓~63],在能源产氢、制药医学、材料科学和环境工程等领域具有巨大的应用前景。

有研究者将铝粉中添加5 wt%的碳纳米管,通过放电等离子烧结法,在外加应力20 MPa的情况下,制备出了具有圆盘形状的多孔复合材料,在碱性溶液中实现了快速产氢,且碳纳米管/铝复合材料水解产生的氢气纯度高,不会产生任何不需要的CO,结果显示,经碳纳米管的修饰后的铝的水解速率提高了6倍,是一种很有前途的燃料电池氢源[41]。

碳纳米壁的曲率将石墨烯层的π电子密度从内表面转移到外表面,为锚定在碳纳米管外壁铝提供了良好的界面位点,表现出良好的催化活性[25]。Tan等[34]在氩气气氛下,将多壁碳纳米管(MWCNT)、铝粉和聚乙二醇给定质量比混合后旋转球磨4 h,设定转速为400 r/min,研磨后的混合粉末转至管式炉中500 ~ 900 ℃,热处理1 h,制成MWCNT-Al复合材料,在含O2体系中原位生成H2O2,用于草甘膦的去除。如图2所示,Liu等[35]先通过球磨-烧结工艺合成了MWCNT-Al,后和CuSO4溶液混合制成悬浮液,用KBH4还原后真空冷冻干燥,通过还原-氧化法制备得到复合材料Al0-CNTs-Cu2O,将O2原位催化形成·OH和 O 2 · -,在不添加H2O2的情况下,可在较宽的酸碱度范围内利用类芬顿法降解废水中的磺胺间甲嘧啶抗生素,是很有前途的降解水和废水中有毒有机污染物的替代技术。

碳纳米管独特的力学性质使其常应用于铝基增强材料的制备,弥补了轻金属铝的低刚度和强度的同时保持铝的轻质和延展性。制备复合材料的方法主要包括机械球磨法[51,64]、搅拌摩擦加工[50]等。影响复合材料机械性能的主要问题有:实现碳纳米管在铝基中的均匀分散;提高铝碳界面润湿性;保持碳纳米管完整的结构。近年来,研究者们不断改进制备方法,取得了部分成果[47,49,65⇓ ~67]。

2.4 石墨烯

石墨烯(GE)是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料,常用的制备方法包括:机械剥离、液相剥离和化学气相沉积等。不同的制备方法使石墨烯产生了结构和功能上的差异,主要分为单层石墨烯(SLG)、多层石墨烯(MLG)、氧化石墨烯(GO)、还原氧化石墨烯(rGO)和石墨烯血小板等[68,69]。其超高的电子电导率(200 000 cm2·V-1· s-1)、良好的导热系数(约5300 W· m-1· K-1)[70]、高强度(杨氏模量0.1 TPa, 断裂强度130 GPa)[71]、高比表面积(石墨烯单层理论比表面积2630 m2· g-1)、抗渗性,使石墨烯成为光催化、电气、环境修复、燃料电池和防腐等方面的研究热点[26,27]。

石墨烯优越的电学性能使其成为铝水产氢领域中备受关注的材料。Zhang等[40]利用超声波雾化器将氧化石墨烯和nZVAl的悬浮液产生悬浮雾,由氮气流携带着通过加热的卧式炉,制备出了被氧化石墨烯袋包裹的铝纳米粒子(Al@rGO),能在红外光照射下,与纯水迅速反应,制氢效率远高于纯nZVAl,且不需要额外的热处理或添加酸碱。此外,Al@rGO与水的副产物AlOOH对有毒离子表现高吸附性,是一种有用的可回收材料,实现了绿色制氢。Xiao等[56]探究了不同碳材料对铝水解性能的影响,结果表明,800 r/min下球磨4 h的铝-7.5%纳米铋-2.5%石墨烯纳米片复合材料在30 ℃下,产氢效率高达23.3 mL·s-1·g-1,石墨烯纳米片(GNSs)和金属铋的协同作用极大地促进了Al的水解效果。Fei等[37]先通过超声法将氧化石墨烯分散在乙二醇中,再加入Bi(NO3)3溶液,在反应釜中150 ℃加热8 h,制成铋纳米粒子改性氧化石墨烯复合材料(Bi-NPs@GO),在无惰性气体的保护下,与mZVAl在800 r/min下,共球磨4 h形成Bi-NPs@GO/Al复合材料,结果表示,该复合材料即使在0 ℃下也有产氢性能,在室温下显示出较高的氢生成率。

石墨烯的热稳定性和不渗透性使其成为防腐蚀涂料中阻隔涂层的良好候选材料,实现对金属的防腐保护[26]。Liu等[45]将处理后的氧化石墨烯通过超声法分散到无水乙醇中制成悬浮液,利用旋涂法将悬浮液释放至抛光处理后的铝合金上,并在真空炉中干燥12 h以上,获得超疏水石墨烯薄膜涂覆的铝基复合材料,通过电化学阻抗谱研究发现该材料表现出优异的机械耐磨性和耐腐蚀性。Alwahib等[72]将铝表面在阳极氧化前用脉冲激光(850 mJ)处理,用硝酸银将氧化石墨烯转化为还原氧化石墨烯复合物rGO-Ag,加到电解质溶液中,在15 V下对铝进行阳极氧化,结果显示,该复合材料的腐蚀电位提高到395.4 mV,与未经处理的样品相比,铝表面的保护显著提高。Kumar等[44]利用电沉积法,通过将氧化石墨烯分散在铝电解槽中,得到铝-氧化石墨烯复合镀层,加入氧化石墨烯后的铝渡层变得更加致密,rGO-Ag复合涂层比纯铝的防腐性能提高了两倍。

还有研究者先利用碱液蚀刻铝合金,以获得表面带有羟基负电荷的铝基,然后交替浸入带正电荷的聚烯丙基二甲基氯化铵(PDDA)水溶液和带负电荷的GO水溶液中,通过自组装方法获得(PDDA-GO)10修饰的基底。后将二氯化锡二水合物溶液的酸碱度调节至10,以获得氢氧化锡,通过水热法在改性基底上合成SnO2薄膜(图3)。该复合材料在0.5 mol·L-1 H2SO4和2 ppm HF的混合酸性溶液中显示出良好的耐腐蚀性[73]。另外,有研究者通过化学气相沉积法(CVD)制备了聚合物-石墨烯复合涂层,包括两层单层石墨烯(SLG),中间夹有三层聚乙烯醇缩丁醛,即使暴露于模拟海水120 d后,该涂层仍能为商用铝合金提供完全的腐蚀保护[74]。

与碳纳米管类似,石墨烯优异的机械性能,使其常用来制备具有良好的机械强度和热特性的铝基复合材料,常用的合成技术以粉末冶金为主[75⇓⇓~78]。

3 碳材料修饰ZVAl的主要方法

修饰方法的差异会改变铝碳两相的存在状态、结构和界面键合强弱,极大地影响了复合材料的功能,因此各领域会根据用途的不同,选择合适的修饰方法。其中,机械球磨法和气相沉积法是目前应用较为广泛修饰方法,除此之外,还有超声雾化法、高压扭转法以及粉末冶金中的搅拌摩擦加工、熔融和放电等离子烧结法等。

3.1 机械球磨法

机械球磨法因操作简单和可控,是碳材料修饰ZVAl最常用的方法之一[33⇓⇓⇓~37,39,46,56,57,79]。即通过研磨介质的压力作用,将碳材料分散在ZVAl表面或内部。通过调节过程参数,实现多领域中用途各异的铝碳复合材料的制备[80⇓⇓⇓⇓~85]。

机械球磨过程中的碳材料对ZVAl的作用会经历三个阶段: (1)短时间内的简单混合,碳粉首先会分散在ZVAl粉末中,少量附着在其表面; (2)随着研磨时间的延长,几乎全部的碳都分布在ZVAl的表面; (3)再延长时间,碳会侵入ZVAl粉末内,冷焊形成更大的粉末,复合材料失去反应活性[80]。环境、能源领域一般通过调整过程参数,将修饰效果控制在前两步,增加碳的用量,利用碳层的防护作用,保留新鲜铝表面以提高复合材料的活性[33,39,56]。在电子器件和合金工件的制备中,机械化学过程会持续到第三步,复合材料的机械强度和优异的导电效果作为优先考虑的目标性能[46,80,81]。

3.2 化学气相沉积法(CVD法)

CVD是利用含有薄膜元素的一种或几种气相化合物或单质、在基底表面上进行化学反应生成薄膜的方法。CVD法可以有效地保持碳材料的整体结构,并获得与铝基良好的界面结合,因成本低、操作简便和可大规模生产等优点,是用于商业制备铝碳复合材料的主要方法[63],常用于构建防腐蚀薄膜和导电材料[80,86,87]。

通过原位合成的石墨烯薄膜对金属的防腐蚀效果更高,经机械迁移的薄膜因表面损伤和多孔的形成导致防护效果较差,且铝的高化学活性也使复合界面中易包含氧化物和杂质,影响电子传递[88]。因此,现阶段有研究者利用聚合物热化学气相沉积法(PP-CVD)在不同温度下在铝基表面原位制备少缺陷的碳涂层,如图4所示,改善了界面接触,提高了复合材料的力学性能[74,89,90]。

3.3 超声雾化法

超声雾化法是利用超声波将物料变成细微雾滴。有学者利用超声波雾化,在氮气的辅助下经卧式炉的热解作用获得了石墨烯纳米包裹的nZVAl复合材料,避免了nZVAl与水反应时快速钝化[40]。

3.4 高压扭转法

高压扭转法(HPT)是大塑性变形的加工方法之一,即在材料纵向施加压力的同时,在其横截面上通过主动摩擦施加一扭矩,使材料产生轴向压缩和剪切变形的塑形工艺。有研究者利用该法将石墨与铝粉复合用于产氢,在室温下,调节压力为6 GPa将0.5 g的粉末混合物固结成直径为10 mm、厚度为0.9 mm的圆盘,结果表明Al-30 wt% Bi-10 wt% Gr复合材料显示出最高产氢速率达270 mL·min-1·g-1[38]。

3.5 搅拌摩擦加工

搅拌摩擦加工(FSP)是一种固态连接和微观结构改性工艺。其中旋转工具销插入待加工金属的表面并沿其表面移动,其施加的摩擦和塑性变形加热并软化工件,促进材料在局部区域的混合。FSP不需要多个加工步骤,不依赖于前体粉末,具有细化铝基体中晶体尺寸的效用,且随着碳材料的增加效用随之增强[50,93]。有研究者发现,加大压入深度和转速会使碳纳米管在搅拌过程中断裂,破坏碳结构,但降低其参数,因范德华引力缠结的CNTs不能在铝基中均匀分布,需要通过多次通孔进一步改善碳材料的分散,以提高铝碳材料的力学性能[50]。

3.6 熔融法

纳米级分散和涉及挤压铸造的熔融方法虽能改善碳材料分散作用和复合材料的机械性能,但由于两相即使在高温环境下也表现出低溶性,使用这些方法的铝基仅能分散有限数量的碳材料[94,95]。

3.7 放电等离子烧结

放电等离子烧结(SPS)工艺是利用通电电极将特定烧结电源和压制压力施加于烧结粉末,是一种用于致密化CNTs等难烧结材料的技术[96],实现基体与增强体之间良好的界面结合的有效方法[97]。SPS处理的铝具有大比表面积的多孔结构,通过改变施加的单轴应力,可以控制其孔隙度,常用于铝碳增强件的制备,也有学者用于能源产氢领域[98]。但同融法相似,该法能分散的碳材料有限,过多碳材料会导致团聚作用和界面结合不足。

4 增强反应活性

氧化膜是限制ZVAl反应的首要障碍,其阻碍机制主要是低导电性限制电子的转移;侵占活性位点屏蔽了与污染物的良好接触;质硬、稳定性高、熔点高(2050 ℃)加剧了破坏和转化难度;致密性破坏了反应通道。而具有高孔隙率和强电导性的碳材料通过包覆和负载ZVAl,为电子提供了转移介质。

4.1 原电池效应

4.1.1 电偶腐蚀

碳材料与ZVAl之间巨大的电势差使得两相在良好接触时会自发产生大量的微观原电池,铝充当阳极,碳材料充当阴极,通过原电池反应将ZVAl的电子转移到碳材料上。但由于一些制备过程中存在高温和强机械力作用,碳材料易在结构无序、非晶碳层和存在悬空碳键的纳米缺陷处与铝反应生成Al3C4[99](式4),Al3C4周围易形成Al0贫区,产生Al0贫区(阳极)与Al3C4(阴极)之间的原电池效应,加剧了电偶腐蚀[100]。有研究表明,通过CVD法制备的导电石墨烯防腐涂层,会在与金属基体的长期接触中,加剧电偶腐蚀,与此相比,原位生成的天然钝化表面会终止所需的电子转移,阻碍持续腐蚀[101]。与石墨连接的铝的电偶电流是铝体状态的1.5倍,提高了化学反应活性[41]。在ZVAl与水反应制氢的实验中,碳材料通过在铝基体中形成的电化学惰性相通过电偶腐蚀效应加速了水解反应效率[37,39⇓ -41,56,102,103]。

4 Al + 3 C → Al 4C3

4.1.2 加速传质速率

碳材料影响传质速率主要在两个方面:(1)表面缺陷,碳材料的缺陷会促进腐蚀介质的扩散[26]。Wu等[104]测试了不同缺陷程度的石墨烯涂层对金属衬底的腐蚀,通过扫描振动电极技术,发现高密度缺陷加速了腐蚀介质的传质效率,加速了金属的阳极腐蚀;(2)孔隙大小,根据Hagen-Poiseuille定律,大孔径同时增大了反应物、腐蚀介质和电子的扩散速率,加速对金属铝的腐蚀[33,40,41,105]。

4.2 局部腐蚀

4.2.1 晶间腐蚀

碳相与ZVAl的低相容性和电势差异,导致在合金制备和复合材料应用时出现晶间脱层现象,进而引起晶间腐蚀。同时,界面产物Al3C4会在潮湿环境下,加速合金材料的疲劳裂纹扩展速率,发展成为复合材料中的缝隙腐蚀,进而形成深入复合材料的腐蚀沟[106]。而且,Al3C4会导致阳极性晶界产物Al0贫区的产生,形成Al0贫区(阳极)与Al3C4(阴极)的腐蚀电池,两相晶格的腐蚀电势差异会进一步形成晶间腐蚀,该效应行为会导致合金材料性能趋向恶劣,降低材料的使用时间,但同时也增强了复合材料的腐蚀电流,加快了电子转移[33,100,107,108]。

4.2.2 表面缺陷腐蚀

碳材料的表面缺陷是其在修饰ZVAl时,加速腐蚀的关键因素。如图5所示,石墨烯薄膜虽然可以阻止金属腐蚀,但在其裂纹和缺陷处,金属被显著腐蚀,腐蚀介质易渗透缺陷,氧化或腐蚀底层表面,且由于其表面的缺陷分布不均匀,导致金属基上的氧化物产生裂纹后进一步腐蚀[86,109,110]。因此,一些研究人员认为石墨烯薄膜比起防腐性能,局部缺陷造成的受损区域会形成腐蚀微孔,将腐蚀向纵深方向延伸,加剧腐蚀的破坏性[101,111]。所以,现阶段对于铝的腐蚀防护材料的制备中,多采用致密或疏水的高分子聚合物[112];或是添加致密剂改性石墨烯和增加高聚物阻隔层,弥补缺陷,降低局部腐蚀带来的高反应活性[45,72]。

4.3 加速电子转移

4.3.1 提高电导率

铝化学性质的活泼性使其难以通过提纯和精炼来提高导电性。具有高导电性的碳材料对ZVAl的修饰作用,是增强复合材料的导电性的一种可行方法,但导电性能的提高依赖于两者良好的界面接触,界面结合不良如存在的空隙、裂纹或杂质是导致电导率下降的主要因素[113]。金属铝对碳材料的弱吸附性不仅不会影响碳材料自身的特殊电子结构[53,54,87,114],且利用CVD法制备的石墨烯薄膜在与纯铝接触时,会产生良好的晶格匹配,优化取向关系,提高了复合材料的电导率[53]。此外,Araujo等[115]研究证实,铝碳界面结合产物Al3C4的形成,会加强金属对碳纳米管的掺杂和耦合,增加复合材料的电荷密度,加强了电子向碳材料的转移,成为碳纳米管的有效电子给体,对复合材料的电导率有促进作用。

4.3.2 降低电子散射

铝的合金化是实际应用中提高其机械强度的必要手段,普通金属或半导体的合金化会产生更多的电子散射中心[116,117],金属晶体中的扰动(包括缺陷)会通过影响金属的微观结构加剧电子散射效应。但通过高导电性的碳纳米管或石墨烯的掺杂会极大地降低复合材料中的电子散射,这是由于碳晶格中含有很强的sp2共轭键,室温下,电子可以在碳层中极速移动而不发生散射[118]。此外,若铝碳界面产生清晰致密的共价化合物Al3C4,也有助于减少电子散射,增强了复合材料的导电性[54,115]。

5 维持材料的长效性

金属铝由于质软、易被氧气钝化和两性性质不耐酸碱等,单独使用稳定性较低。碳材料不仅可以通过自身优异的机械强度及铝碳界面层的载荷传递强化了负载转移,提高了复合材料力学性质,延长工器件的使用寿命;还能阻滞氧气、腐蚀介质的侵蚀,极端条件下也可以维持铝碳复合材料的效用性。

5.1 优化材料的机械强度

5.1.1 提高载荷传递

铝碳增强材料的强化机制主来源于碳材料的机械强度和对机械应力的载荷转移,所以保持碳结构的完整性是维持力学性能的先决条件;防止碳纳米材料团聚并均匀地分散至铝基体中可以有效地细化复合材料的晶粒,加强材料的致密性,提高负载转移的穿透深度[47,50,67,79,92]。

5.1.2 “硬质合金桥”Al4C3

铝基增强材料的性能很大一部分来自碳基材料与界面过渡层的取向关系,Al界面处少量Al4C3的形成有利于铝碳的键合效率[46],加强负载转移和位错强化,提高界面的剪切强度,延长位错的滑动变形,降低碳材料与铝基体界面热失配,提高复合材料的致密性,优化复合材料的力学性质[91]。一些研究者认为在碳-金属界面形成化学键对建立铝碳界面连接、改善复合材料的力学性能具有重要意义[119]。由于Al4C3的形成自由能相对较低,易在高温高压、强机械力下或碳缺陷处形成。为此,一些先进的加工技术如机械球磨[51,64]、粉末冶金[79]、搅拌摩擦[50]等会通过控制转速或时间、调整温度或压力等参数,以此促进局部Al3C4的形成,改善铝碳的弱界面润湿性,提高载荷传递作用。

5.2 提高稳定性

5.2.1 减缓团聚作用

在铣削过程中,碳材料可以通过抑制铝颗粒的冷焊来控制其形貌,使复合材料获得更稳定的接触面,减小复合材料的粒径,形成更大的比表面积,有利于活性位点的进一步形成[38,40,41,120]。研究发现,球磨过程中石墨形成的缺陷,使铝粉更容易嵌入碳颗粒中,从而减缓ZVAl的团聚效果,促进ZVAl的分散,扩大两相的接触,复合成为更稳定的铝碳材料[33]。此外,碳包覆结构还能释放由铝纳米粒子引起的团聚效应[57],超声雾化法使得氧化石墨烯在蒸发过程中坍塌,形成大量的π-π堆叠结构,皱缩的石墨烯纳米包通过阻止铝粒子间的范德华引力,有效地避免铝纳米颗粒的聚集[40]。

5.2.2 抗侵蚀作用

碳材料可通过覆盖在铝颗粒的表面,形成物理阻隔屏障,避免铝表面受到氧气和腐蚀介质的侵蚀作用[39,40]。具有润滑效果的Gr和EG,同样可形成ZVAl新鲜表面的精细保护层,很好地防止在高温下氧化或与电解液反应,导致更多的铝纳米颗粒处于活性状态[57,121]。

石墨烯的包裹作用避免了金属铝在表面形成致密的钝化膜[40],如图6所示,石墨烯的sp2杂化超薄六边形结构具有阻挡腐蚀性物质的惰性物理屏障作用,它不仅对水和其他腐蚀性介质有很强的阻隔性,还会导致O2扩散减慢[86]。单层石墨烯的极限是一层化学稳定和导电的薄膜,对气体具有不可渗透性[122],CVD法制备的防腐蚀薄膜对铝基底表现出良好的抗侵蚀性[45,74,101]。研究者通过电化学阻抗谱等实验发现,弥补表面缺陷的改性石墨烯薄膜明显降低了金属的腐蚀,且石墨烯涂层数的增加会延长腐蚀介质的传播路径,阻抗越大,抗渗性越强。

6 提高电子的利用效率

ZVAl的强还原活性使其在破膜活化后易与环境介质中H2O、H+和OH-发生副反应,减少了可利用的电子。而经过具有不同的亲疏水性质、带电荷、表面官能团的碳材料修饰后的ZVAl,加强了对目标物的特异性吸附;此外,碳材料的高催化活性也实现了对目标物的定向转化,提高了电子的利用效率。

6.1 电子通道的构建

6.1.1 Al/C微电池

腐蚀电池的形成,增强了电子从ZVAl到催化剂或污染物迁移的能力。如图7所示,Jeon等[55]在利用ZVAl@AC复合材料回收金时发现,Al/C原电池的形成诱导了协同作用,促进了金的胶结作用,附着的活性炭充当从ZVAl到金-硫代硫酸盐络合物的电子通道,提高了金的回收率。

如图8所示,研究者[34]通过球磨法制备MWCNT-Al复合材料原位生成H2O2,两者的直接接触形成了大量的微电解相,为O2还原提供了更多的活性位点,加速了电子从ZVAl向O2的转移。此后,Liu等[35]在此基础上加入Cu2O制备了Al0-CNTs-Cu2O复合材料,生成的Cu2+被复合材料中的铝-碳纳米管快速还原为Cu2O,促进了对O2的分解反应,高效形成了自由基 O 2 · -,既使Al0-CNTs-Cu2O复合材料可重复使用,保持其催化活性,又减少了铜离子向溶液中的浸出。

6.1.2 影响反应通道

碳材料通过改变复合材料的比表面积、表面形貌、孔径影响电子传递和反应路径,来实现与反应物的有效接触。如图9所示,研究者[40]利用氧化石墨烯对ZVAl进行包覆,表面的碳材料会提供扩散途径(约4 nm孔)用于小分子反应物和产物在反应过程中进入和离开内部纳米腔,完成电子转移的相互作用,提高了氢的生成率。还有研究者[123]将碳材料通过球磨转移到铝基体中,在铝颗粒内部形成多层结构,氧化石墨烯与ZVAl之间的界面充当水的通道,在铝水解反应时,碳材料解吸暴露新鲜铝,增加了与水的接触,提高了与水的反应性能。

ZVAl表面AC层的存在,可以实现对HBCD富集,强化传质促进电子的释放迁移,实现了HBCD先吸附后还原的高效脱溴降解[36]。表面呈现多孔结构的Al-Gr复合材料,促进了分子氧从溶液向复合材料的传质[33]。另外,碳纳米管修饰ZVAl,表面疏水多孔的结构也会加快氧气的传质速率,提高H2O2的生成效率[34,35]。

6.2 亲疏水改性

具有亲疏水性质差异的碳材料包覆或负载的ZVAl,会使复合材料表面亲疏水性质改变而改善其在溶液体系中的润湿性和对污染物的吸附,实现电子的定向迁移。氧化石墨烯因羧基和羟基的作用,在水中分散性较好,被广泛用作纳米粒子的载体[124]。研究者利用亲水性的氧化石墨烯修饰ZVAl,增加了复合材料的润湿程度,促进了铝与水之间的电荷迁移,提高了产氢效率[37]。此外,碳材料对ZVAl亲水改性的另一种方式是活性物质Al4C3的生成,Al4C3可与水反应,水解产物Al(OH)3由于含氧官能团—OH的存在表现出亲水性,促进了复合材料的吸附作用[33,40],相关方程如式5。

Al4C3 + 12 H2O → 3 CH 4 + 4 Al(OH)3

如图10所示,被疏水多孔的碳纳米管负载后的ZVAl复合材料显示出的芳香性有利于与有机分子的离子键或氢键相互作用,对磺胺嘧啶类抗生素的降解有促进作用[35]。另外,在防腐蚀领域,研究者[45,88]通过制备超疏水的石墨烯涂层包覆铝合金,阻止与水的氢键连接降低腐蚀介质的传递,提高了对铝基的保护作用。

6.3 催化活化

碳材料在修饰铝的过程中产生更多的微电解相活性位点和活跃的贫富电子中心,活化材料,加快反应速率,且金属铝对碳材料的吸附和掺杂作用,会使碳材料的费米能级远离锥形点,从而导致掺杂电子和空穴,有助于有机污染物的矿化[87,115,125,126]。活性炭对ZVAl的修饰,促进了量子隧道效应,使电子能通过铝的羟基氧化物层进行转移[55]。研究者利用多壁碳纳米管和多壁碳纳米管基材料优异的电催化特性,修饰ZVAl制备复合材料,利用双电子途径催化O2还原用于芬顿系统原位生产H2O2[33⇓~35]。石墨烯优异的光电化学活性可以增强光吸收,提高反应体系温度和复合材料的电流。研究者利用石墨烯改性铝,通过吸收红外辐射,提高反应温度,增强了产氢效率[40]。

此外,石墨烯由于表面缺陷,容易在制备中形成褶皱以减少表面能,褶皱的还原氧化石墨烯包裹的纳米粒子或“纳米包”可以作为纳米反应器来加速特定的化学反应[127]。如Zhang等[40]利用该策略设计了还原氧化石墨烯包裹的铝颗粒以促进铝-水反应。

7 影响碳材料修饰ZVAl的因素

7.1 碳材料的种类

Al/C复合材料的性质与所修饰ZVAl的碳材料种类密不可分。活性炭发达的孔隙结构强化了复合材料的传质速率,实现了目标物的高效吸附-还原过程[36,55];质软、多孔的石墨还具有良好的催化性能,不仅能提高铝水产氢速率[39,42,56],还可增强复合材料对O2的双电子还原产生H2O2[33],而且加工形成的膨胀石墨因其良好的可塑性、回弹性用作电极材料,提高了电极的循环稳定性[57];相对价廉的多壁碳纳米管因表面存在大量的无定形碳可形成良好的铝碳界面[25,59],应用较为广泛。其高电导性加速了铝的产氢速率[41],高机械强度增强了复合材料的力学性质[47,49,65⇓ ~67],高催化性能促进了H2O2的原位生产[25,34];石墨烯具备碳材料高导电、高比表面的优点,且种类繁多,性质各异[68⇓⇓~71]。亲水的GO,表面多含氧官能团,为ZVAl提供了更多的活性位点,提高了材料的稳定性,增强了其与水的润湿性,加速铝水产氢速率[37,56]。疏水性的rGO,表面缺陷少、抗渗性、抗侵蚀性强,多用于制备防腐涂料[44,72]。多层石墨烯相对价廉、机械强度高,可以优化复合材料的力学性质[75⇓⇓~78]。

7.2 碳材料的比例

碳材料的比例受到制备技术影响,是获得理想复合材料的一个重要参数。在能源产氢领域,增加碳材料与铝的质量比可以减少水解反应所需的诱导时间和温度,提高反应效率[37,39]。碳材料的添加可以提高复合材料的比表面积,改善水解速率。然而,也有研究者发现添加过量的碳材料会覆盖ZVAl颗粒表面,阻碍水解反应的进行[56]。

在增强材料的制备过程中,碳材料具有缓解ZVAl冷焊的作用。利用CNT球磨ZVAl,随碳材料含量(1 wt% ~ 7 wt%)的增加,获得的复合材料的颗粒尺寸越小,CNT与石墨的性能类似,但化学性质更加稳定,被认为是良好的过程控制剂,增加CNT的含量,防止了复合材料的团聚,减缓了高能球磨过程中CNT被剪切和破坏,改善了复合材料的力学性能[90]。

在有氧体系中,ZVAl和多壁碳纳米管复合材料中碳材料的比例越高,其催化性能越高,产生的H2O2越高,但是存在最佳碳铝比,因为过量的铝粉会覆盖MWCNT 的表面并阻塞碳材料的表面孔隙,导致MWCNT的有效表面积降低,从而阻碍了O2的转移[34]。

7.3 过程控制剂

碳材料与ZVAl表面性质的不相容性导致两者界面结合性差和不能均匀分散等问题,使复合材料各方面的性能下降,过程控制剂不仅可缓解上述问题,还能控制ZVAl的冷焊作用提高复合材料性能[67,128]。常见的过程控制剂分为两类,多元醇和盐。

多元醇主要作为Al/C复合材料的黏合剂和分散剂,常用的多元醇有乙醇[98]、聚乙二醇、聚乙烯醇等。研究者利用亲水性聚乙烯醇膜对铝粉的表面进行改性,使铝的表面性能与功能化碳纳米管更加相容,增强了两相间较强的氢键相互作用,使得碳材料的吸附均匀性比未处理的铝粉好得多,这防止了它们在随后的漂洗和干燥过程中随水迁移,即使在聚乙烯醇膜通过热解完全去除之后,铝在碳纳米管表面的均匀分散也可以很好地保持[67,79]。聚乙二醇通过一端与铝反应连接到铝粉上,另一端由于π-π共轭吸附作用连接到具有很多活性位点的石墨颗粒上,增加了铝粉与石墨颗粒之间的润湿作用,而且,聚乙二醇在烧结过程中会分解成气体,气体析出形成真空气氛,促进铝向石墨中的渗透,进一步促进了铝与石墨的焊接界面,而且,大量加入聚乙二醇会产生过量的无定形碳[90],促进ZVAl和Gr的桥接,不仅改善了电偶腐蚀效应,而且促进了氧从溶液中向复合材料表面的传质[33]。

具有锋利边缘的的盐类既可作为分散剂也能成为破坏氧化膜的切割器,当盐相溶解在水中,暴露出更多新鲜的铝表面,且助磨剂可以在研磨过程中通过降低ZVAl的粒径和产生的缺陷控制铝粉的冷焊,使铝与碳材料更好地相互作用,提高电子转移。常用助磨剂有NaCl[34,39]。

此外,十二烷基硫酸钠表面活性剂可通过减缓碳材料本身的范德华作用力,改善其易团聚的性质,促进碳材料在铝基中的分散效果[57,129,130]。

7.4 热处理的温度和时间

热处理可以改变复合材料的表面形貌和两相的润湿性。高温状态下碳材料的稳定性质会发生改变,表面会产生更具反应活性的无定形碳和表面缺陷,ZVAl易在此处反应,形成界面产物,改善了两相的界面连接性[49,131,132]。然而,也有研究者发现,多壁碳纳米管在800 K以上的高温下与氧有很强的反应性,碳元素被气化成碳氧化物,而且,由于多壁碳纳米管壁间是以范德华作用力连接,暴露于氧或活性元素的高温过程中,多壁碳纳米管结构的破坏不可避免,恶化了碳材料的增强效果[48]。

热处理时间的延长,会促进Al4C3的形成,形成良好的化学键,同时促进原子的扩散作用。研究者在制备Al0/Gr复合材料时发现,较长的烧结时间使Al0的聚集和生长,从而增加了Al0从晶粒到晶界的扩散(根据舍勒公式,计算出复合材料中Al0的粒度从22.9 nm增加到99.2 nm),从而减少了晶界中的Al0贫区并减弱了晶间腐蚀[33]。

7.5 ZVAl的几何形态

ZVAl按照粒径可分为nZVAl、mZVAl,按照形状可分为球形和片状。研究发现,nZVAl与碳材料具有更好的润湿性,更能产生良好的界面相;片状铝粉与碳材料具有更好的几何相容性,其较大的比表面积可以为碳材料提供更多的吸附位点。球磨过程是通过研磨球对铝颗粒的挤压形成大量片状颗粒以增加铝碳相的接触面积,实现两相有效结合[56,67]。

8 结论与展望

ZVAl的高还原活性,会使其表面形成致密的氧化膜抑制反应活性,即使经过酸碱活化后仍会再次钝化阻碍ZVAl的利用,且活化后的ZVAl还会与体系中的H+、OH-持续反应,降低非水解反应体系的电子利用效率。通过碳材料的修饰作用可以从提高电导率增强反应活性、抗氧防腐蚀介质维持长效性、构建电子通道提高利用率三个方面克服以上弊端。目前碳材料修饰ZVAl制备复合材料主要应用于增强件的生产和能源产氢以及电子器件上,环境工程降解污染物领域的研究较少。随着近年来碳材料修饰零价金属成为研究热点[33,133⇓⇓ ~136],利用碳材料修饰ZVAl更是发展前景广阔,存在以下一些问题亟待进一步研究。

(1)碳材料修饰ZVAl在环境领域应用的进一步拓宽

近几年利用碳材料修饰ZVAl,多是在含氧条件下形成Al/C/O2氧化体系降解污染物,常添加的辅助氧化剂为H2O2,以此产生具有氧化性的·OH构建类芬顿系统。然而,碳材料优异的催化效用,可以单独或协助不同的氧化剂产生不同种类的自由基,适用于范围更广泛的污染物[137]。因此,如何构建高效的Al/C氧化体系值得进一步发掘。

另外,现阶段缺乏Al/C还原体系去除污染物,其多集中在能源产氢领域。然而,不论是ZVAl对碳材料掺杂产生的自由电子和空穴,还是亲疏水性质各异的碳材料对目标物的特异性吸附,都为电子的定向迁移创造了可能性,为污染物的降解预留了直接的反应通道。因此,通过对不同碳材料修饰ZVAl实现电子的高效利用还值得进一步研究。

(2)控制Al/C复合材料制备中的过程参数

Al/C复合材料的性能受制备方法和过程参数的影响,目前在增强件的制备上研究居多,研究者通过研究铝碳复合材料的制备技术、控制制备过程、添加各种过程控制剂来实现分散良好均匀,界面结合度高的机械性能优异的增强材料。与之相比,环境污染领域中Al/C复合材料的制备方法较单一,但两者的研究思路相同,保持良好的碳结构可充分发挥其本身的性能优势,两相良好的直接接触可以保持材料稳定,加强电子转移。因此,碳材料和ZVAl的优异性能需要更先进的技术优势和更精准的过程控制才能得到进一步发挥,如何实现碳材料对ZVAl的包覆作用,减少副反应;如何选择碳材料的种类、ZVAl的几何形态、添加剂,增加相容性;如何控制温度、时间,调整材料结构,如何前处理或后加工实现功能化复合材料的定向制备还需进一步研究。

(3)深入研究碳材料对ZVAl的作用机制

现阶段,能源产氢、金属防护、冶金材料等领域中对碳材料对ZVAl的作用机制上都有各自学科的限制性,如只考虑增强反应活性、仅防护铝基材料不受任何侵蚀介质的损害、单单提高复合材料的机械强度等。然而,碳材料在修饰ZVAl降解污染物体系中的综合作用机制鲜少涉及,如修饰后对ZVAl氧化膜、氢氧化膜的形成影响;对复合材料选择和降解污染物的作用机制;对ZVAl电子的释放与反应路径的效用,都尚未解释清楚,值得深入研究。

参考文献

原文顺序 | 出版日期 | 本文引用
[1]

Lien H L, Yu C C, Lee Y C. Chemosphere, 2010, 80(8): 888.

[2]

Fu F L, Han W J, Cheng Z H, Tang B. Desalination Water Treat., 2016, 57(12): 5592.

[3]

Yang S Y, Zheng D, Chang S Y, Shi C. Prog. Chem., 2016, 28(5): 754.
[4]

(杨世迎, 郑迪, 常书雅, 石超. 化学进展, 2016, 28(5): 754.)

[5]

Yang S Y, Zhang Y S, Zheng D, Xin J. Progress in Chemistry, 2017, 29(8): 879.
[6]

(杨世迎, 张艺萱, 郑迪, 辛佳, 化学进展, 2017, 29(8): 879.)

[7]

Zhang Y X, Yang S Y, Zhang Y Q, Wu S, Xin J. Chem. Eng. J., 2018, 353: 760.

[8]

Zhang Y Q, Yang S Y, Ren T F, Zhang Y X, Jiang Y T, Xue Y C, Wang M Q, Chen H, Chen Y Y. J. Clean. Prod., 2019, 238: 117943.

[9]

Yuan C, Li L, Sun Y L, Wang B D, Xu H, Wang Y. Research of Environmental Sciences, 2016, (7): 1067.
[10]

(袁超, 李磊, 孙应龙, 王邦达, 徐辉, 王毅. 环境科学研究, 2016, (7): 1067.)
[11]

Jiang Y T, Yang S Y, Liu J Q, Ren T F, Zhang Y X, Sun X R. Chemosphere, 2020, 244: 125536.

[12]

Lin C J, Wang S L, Huang P M, Tzou Y M, Liu J C, Chen C C, Chen J H, Lin C. Water Res., 2009, 43(20): 5015.

[13]

Jiang B, Xin S S, Gao L, Luo S Y, Xue J L, Wu M B. Chem. Eng. J., 2017, 308: 588.

[14]

Lin K Y A, Lin C H. Chem. Eng. J., 2016, 297: 19.

[15]

Zhang H H, Cao B P, Liu W P, Lin K D, Feng J. J. Environ. Sci., 2012, 24(2): 314.

[16]

Wu S, Yang S Y, Li Q F, Wang M Q, Xue Y C, Zhao D Y. Chemosphere, 2021, 274: 129767.

[17]

Wang A Q, Guo W L, Hao F F, Yue X X, Leng Y Q. Ultrason. Sonochemistry, 2014, 21(2): 572.

[18]

Cai M Q, Wei X Q, Song Z J, Jin M C. Ultrason. Sonochemistry, 2015, 22: 167.

[19]

Wu C C, Hus L C, Chiang P N, Liu J C, Kuan W H, Chen C C, Tzou Y M, Wang M K, Hwang C E. Water Res., 2013, 47(7): 2583.

[20]

Cheng Z H, Fu F L, Dionysiou D D, Tang B. Water Res., 2016, 96: 22.

[21]

Fan J H, Liu X, Ma L M. Chem. Eng. J., 2015, 263: 71.

[22]

Fan J H, Wang H W, Ma L M. Environ. Sci. Pollut. Res., 2016, 23(16): 16686.

[23]

Cheng Z H, Fu F L, Pang Y S, Tang B, Lu J W. Chem. Eng. J., 2015, 260: 284.

[24]

Arslan-Alaton I, Olmez-Hanci T, Khoei S, Fakhri H. Catal. Today, 2017, 280: 199.

[25]

Ren T F, Yang S Y, Jiang Y T, Sun X R, Zhang Y X. Chem. Eng. J., 2018, 348: 350.

[26]

Zhang B, Jiang X, Li S, Wu C Z, Xu X H. Chinese Journal of Environmental Engineering, 2016, (8): 4271.
[27]

(张波, 蒋霞, 李顺, 吴春笃, 许小红. 环境工程学报, 2016, (8): 4271.)
[28]

Yang S Y, Zheng D, Ren T F, Zhang Y X, Xin J. Water Res., 2017, 123: 704.

[29]

Qian J S, Gao X, Pan B C. Environ. Sci. Technol., 2020, 54(14): 8509.

[30]

Chauhan D S, Quraishi M A, Ansari K R, Saleh T A. Prog. Org. Coat., 2020, 147: 105741.
[31]

Gong X Z, Liu G Z, Li Y S, Yu D Y W, Teoh W Y. Chem. Mater., 2016, 28(22): 8082.

[32]

Dong G H, Ai Z H, Zhang L Z. RSC Adv., 2014, 4(11): 5553.

[33]

Wang S C, Song Y D, Sun Y K. Progress in Chemistry, 2019, 31(2/3): 422.
[34]

(王舒畅, 宋亚丹, 孙远奎, 化学进展, 2019, 31(2/3): 422.)

[35]

Yang S Y, Ren T F, Zhang Y S, Zheng D, Xin J. Progress in Chemistry, 2017, 29(4): 388.
[36]

(杨世迎, 任腾飞, 张艺萱, 郑迪, 辛佳. 化学进展, 2017, 29(4): 388.)

[37]

Gao J, Wang W, Rondinone A J, He F, Liang L Y. J. Hazard. Mater., 2015, 300: 443.

[38]

Chen Y L, Ai Z H, Zhang L Z. J. Hazard. Mater., 2012, 235/236: 92.

[39]

Liu Y, Guo J R, Chen Y, Tan N, Wang J L. Environ. Sci. Technol., 2020, 54(21): 14085.

[40]

Tan N, Yang Z, Gong X B, Wang Z R, Fu T, Liu Y. Sci. Total. Environ., 2019, 650: 2567.

[41]

Liu Y, Tan N, Guo J R, Wang J L. J. Hazard. Mater., 2020, 396: 122751.

[42]

Jiang Y T, Yang S Y, Wang M Q, Xue Y C, Liu J Q, Li Y, Zhao D Y. Chemosphere, 2021, 279: 130520.

[43]

Xiao F, Yang R J, Li J M. Int. J. Hydrog. Energy, 2020, 45(11): 6082.

[44]

Zhang F, Edalati K, Arita M, Horita Z. Int. J. Hydrog. Energy, 2017, 42(49): 29121.

[45]

Huang X N, Lv C J, Wang Y, Shen H Y, Chen D, Huang Y X. Int. J. Hydrog. Energy, 2012, 37(9): 7457.

[46]

Zhang L Q, Tang Y S, Duan Y L, Hou L Q, Cui L S, Yang F, Zheng Y J, Li Y F, Huang J Y. Chem. Eng. J., 2017, 320: 160.

[47]

Yu M, Kim M, Yoon B, Oh S, Nam D H, Kwon H. Int. J. Hydrog. Energy, 2014, 39(34): 19416.

[48]

Streletskii A N, Kolbanev I V, Borunova A B, Butyagin P Y. J. Mater. Sci., 2004, 39(16/17): 5175.

[49]

Liu Y, Zeng Y P, Guo Q, Zhang J, Li Z Q, Xiong D B, Li X Y, Zhang D. Acta Mater., 2020, 196: 17.

[50]

Punith Kumar M K, Laxmeesha P M, Ray S, Srivastava C. Appl. Surf. Sci., 2020, 533: 147512.

[51]

Liu Y, Zhang J J, Li S Y, Wang Y M, Han Z W, Ren L Q. RSC Adv., 2014, 4(85): 45389.

[52]

Jiang Y Y, Tan Z Q, Xu R, Fan G L, Xiong D B, Guo Q, Su Y S, Li Z Q, Zhang D. Compos. A: Appl. Sci. Manuf., 2018, 111: 73.

[53]

Li H P, Kang J L, He C N, Zhao N Q, Liang C Y, Li B E. Mater. Sci. Eng. A, 2013, 577: 120.

[54]

Kang K, Bae G, Kim B, Lee C. Mater. Chem. Phys., 2012, 133(1): 495.

[55]

Liu Z Y, Xiao B L, Wang W G, Ma Z Y. Carbon, 2012, 50(5): 1843.

[56]

Lim D K, Shibayanagi T, Gerlich A P. Mater. Sci. Eng. A, 2009, 507(1/2): 194.

[57]

Esawi A M K, Morsi K, Sayed A, Taher M, Lanka S. Compos. A: Appl. Sci. Manuf., 2011, 42(3): 234.

[58]

Ma J L, Zhang Y, Qin C H, Ren F Z, Wang G X. Int. J. Hydrog. Energy, 2020, 45(23): 13025.

[59]

Cao M, Luo Y Z, Xie Y Q, Tan Z Q, Fan G L, Guo Q, Su Y S, Li Z Q, Xiong D B. Adv. Mater. Interfaces, 2019, 6(13): 1900468.

[60]

Zhou W W, Zhou Z X, Kubota K, Ono H, Nomura N, Kawasaki A. Mater. Sci. Eng. A, 2020, 798: 140331.

[61]

Jeon S, Tabelin C B, Takahashi H, Park I, Ito M, Hiroyoshi N. Hydrometallurgy, 2020, 191: 105165.

[62]

Xiao F, Yang R J, Gao W B, Hu J H, Li J M. J. Alloys Compd., 2020, 817: 152800.

[63]

Zhao X, Zhao T K, Peng X R, Yang L, Shu Y, Jiang T, Ahmad I. Nanotechnol. Rev., 2020, 9(1): 436.

[64]

Tasis D, Tagmatarchis N, Bianco A, Prato M. Chem. Rev., 2006, 106(3): 1105.

[65]

Polizu, Stefania, Savadogo, Oumarou, Poulin, Philippe, Yahia, L’Hocine. Journal of Nanoscience and Nanotechnology. 2006, 6: 7.
[66]

Ruoff R S, Lorents D C. Carbon, 1995, 33(7): 925.

[67]

Lau K T, Lu M, Lam C K, Cheung H Y, Sheng F L, Li H L. Compos. Sci. Technol., 2005, 65(5): 719.

[68]

Salvetat-Delmotte J P, Rubio A. Carbon, 2002, 40(10): 1729.

[69]

Thostenson E T, Ren Z F, Chou T W. Compos. Sci. Technol., 2001, 61(13): 1899.

[70]

Esawi A, Morsi K. Compos. A: Appl. Sci. Manuf., 2007, 38(2): 646.

[71]

Kondoh K, Fukuda H, Umeda J, Imai H, Fugetsu B. Carbon, 2014, 72: 15.

[72]

Liu Z Y, Zhao K, Xiao B L, Wang W G, Ma Z Y. Mater. Des., 2016, 97: 424.

[73]

Jiang L, Fan G L, Li Z Q, Kai X Z, Zhang D, Chen Z X, Humphries S, Heness G, Yeung W Y. Carbon, 2011, 49(6): 1965.

[74]

Georgakilas V, Perman J A, Tucek J, Zboril R. Chem. Rev., 2015, 115: 4744.

[75]

Singh V, Joung D, Zhai L, Das S, Khondaker S I, Seal S. Prog. Mater. Sci., 2011, 56(8): 1178.

[76]

Galashev A Y, Rakhmanova O R. Phys. Lett. A, 2020, 384(31): 126790.

[77]

Lee C, Wei X D, Kysar J W, Hone J. Science, 2008, 321(5887): 385.

[78]

Alwahib A A, Muttlak W H, Mahdi B S, Mohammed A Z. Surf. Interfaces, 2020, 20: 100557.
[79]

Yang L H, Wan Y X, Qin Z L, Xu Q J, Min Y L. Corros. Sci., 2018, 130: 85.

[80]

Yu F, Camilli L, Wang T, MacKenzie D M A, Curioni M, Akid R, Bøggild P. Carbon, 2018, 132: 78.

[81]

Zhang L, Hou G M, Zhai W, Ai Q, Feng J K, Zhang L, Si P C, Ci L J. J. Alloys Compd., 2018, 748: 854.

[82]

Liu J H, Khan U, Coleman J, Fernandez B, Rodriguez P, Naher S, Brabazon D. Mater. Des., 2016, 94: 87.

[83]

Zhao Z Y, Bai P K, Li L, Li J, Wu L Y, Huo P C, Tan L. Materials, 2019, 12(2): 330.

[84]

Zhang H P, Xu C, Xiao W L, Ameyama K, Ma C L. Mater. Sci. Eng. A, 2016, 658: 8.

[85]

Jiang L, Li Z Q, Fan G L, Cao L L, Zhang D. Carbon, 2012, 50(5): 1993.

[86]

Yu Z H, Yang W S, Zhou C, Zhang N B, Chao Z L liu H, Cao Y F, Sun Y, Shao P Z, Wu G H. Carbon, 2019, 141: 25.

[87]

PÉrezBustamante R, BolañosMorales D, BonillaMartínez J, EstradaGuel I, MartínezSánchez R. J. Alloys Compd., 2014, 615: S578.

[88]

Wu Y F, Kim G Y, Russell A M. Mater. Sci. Eng. A, 2012, 538: 164.

[89]

Xiao F, Yang R J, Li J M. J. Alloys Compd., 2018, 761: 24.

[90]

Liu Z Y, Xu S J, Xiao B L, Xue P, Wang W G, Ma Z Y. Compos. A: Appl. Sci. Manuf., 2012, 43(12): 2161.

[91]

Wu Y F, Kim G Y. J. Mater. Process Technol., 2011, 211(8): 1341.

[92]

Ding R, Li W H, Wang X, Gui T J, Li B J, Han P, Tian H W, Liu A, Wang X, Liu X J, Gao X, Wang W, Song L Y. J. Alloys Compd., 2018, 764: 1039.

[93]

Giovannetti G, Khomyakov P A, Brocks G, Karpan V M, van den Brink J, Kelly P J. Phys. Rev. Lett., 2008, 101(2): 026803.

[94]

Mišković-Stanković V, Jevremović I, Jung I, Rhee K. Carbon, 2014, 75: 335.

[95]

Cao L L, Li Z Q, Fan G L, Jiang L, Zhang D, Moon W J, Kim Y S. Carbon, 2012, 50(3): 1057.

[96]

Zhang Y P, Wang Q, Ramachandran C S. Diam. Relat. Mater., 2020, 104: 107748.

[97]

Liu X H, Li J J, Liu E Z, Li Q Y, He C N, Shi C S, Zhao N Q. Mater. Sci. Eng. A, 2018, 718: 182.

[98]

Tiwari J K, Mandal A, Rudra A, Mukherjee D, Sathish N. J. Alloys Compd., 2019, 801: 49.

[99]

Mishra R S, Ma Z Y. Mater. Sci. Eng. R: Rep., 2005, 50(1/2): 1.

[100]

Noguchi T, Magario A, Fukazawa S, Shimizu S, Beppu J, Seki M. Mater. Trans., 2004, 45(2): 602.

[101]

Zhang X X, Shen Y B, Deng C F, Wang D Z, Geng L. Key Eng. Mater., 2007, 353/358: 1414.

[102]

Zhan G D, Kuntz J D, Wan J L, Mukherjee A K. Nat. Mater., 2003, 2(1): 38.

[103]

Eom K S, Kwon J Y, Kim M J, Kwon H S. J. Mater. Chem., 2011, 21(34): 13047.

[104]

Deng C F, Zhang X X, Wang D Z, Lin Q, Li A B. Mater. Lett., 2007, 6(8/9): 1725.
[105]

Wang X, Xiao W, Wang L G, Shi J M, Sun L, Cui J D, Wang J W. Phys. E: Low Dimensional Syst. Nanostructures, 2020, 123: 114172.

[106]

Park J K, Lucas J P. Scr. Mater., 1997, 37(4): 511.

[107]

Schriver M, Regan W, Gannett W J, Zaniewski A M, Crommie M F, Zettl A. ACS Nano, 2013, 7(7): 5763.

[108]

Hu X Y, Zhu G Z, Zhang Y J, Wang Y M, Gu M S, Yang S, Song P X, Li X J, Fang H J, Jiang G S, Wang Z F. Int. J. Hydrog. Energy, 2012, 37(15): 11012.

[109]

Chaklader A, WO2002014213 A2, 2002.
[110]

Wu Y H, Zhu X Y, Zhao W J, Wang Y J, Wang C T, Xue Q J. J. Alloys Compd., 2019, 777: 135.

[111]

Zhou N, Gong K D, Hu Q, Cheng X, Zhou J Y, Dong M Y, Wang N, Ding T, Qiu B, Guo Z H. Chemosphere, 2020, 242: 125235.

[112]

Su J X, Zhang Z, Cao F H, Zhang J Q, Cao C N. Journal of Chinese Society for Corrosion and Protection, 2005, (3): 187.
[113]

(苏景新, 张昭, 曹发和, 张鉴清, 曹楚南. 中国腐蚀与防护学报, 2005, (3): 187.)
[114]

Brown R H, Fink W L, Hunter M S. Trans. AIME, 2021, 143.
[115]

Zhang D, Zhang Z, Pan Y L, Jiang Y B, Zhuang L Z, Zhang J S, Zhang X F. J. Mater. Sci. Technol., 2020, 53: 132.

[116]

Hsieh Y P, Hofmann M, Chang K W, Jhu J G, Li Y Y, Chen K Y, Yang C C, Chang W S, Chen L C. ACS Nano, 2014, 8(1): 443.

[117]

Prasai D, Tuberquia J C, Harl R R, Jennings G K, Bolotin K I. ACS Nano, 2012, 6(2): 1102.

[118]

Zhou F, Li Z T, Shenoy G J, Li L, Liu H T. ACS Nano, 2013, 7(8): 6939.

[119]

Awad M K, Metwally M S, Soliman S A, El-Zomrawy A A, Bedair M A. J. Ind. Eng. Chem., 2014, 20(3): 796.
[120]

Chen B, Li S F, Imai H, Jia L, Umeda J, Takahashi M, Kondoh K. J. Alloys Compd., 2015, 651: 608.

[121]

Hjortstam O, Isberg P, Söderholm S, Dai H. Appl. Phys. A, 2004, 78(8): 1175.

[122]

Araujo P T, Barbosa Neto N M, Sousa M E S, AngÉlica R S, Simões S, Vieira M F G, Dresselhaus M S, Leite dos Reis M. Carbon, 2017, 124: 348.

[123]

Seth R S, Woods S B. Phys. Rev. B, 1970, 2(8): 2961.

[124]

Onishi T, Iwamura E, Takagi K, Yoshikawa K. J. Vac. Sci. Technol. A: Vac. Surf. Films, 1996, 14(5): 2728.

[125]

Wang G X, Yang J, Park J, Gou X L, Wang B, Liu H, Yao J. J. Phys. Chem. C, 2008, 112(22): 8192.

[126]

Zhou W W, Bang S, Kurita H, Miyazaki T, Fan Y C, Kawasaki A. Carbon, 2016, 96: 919.

[127]

Awad A S, El-Asmar E, Tayeh T, Mauvy F, Nakhl M, Zakhour M, Bobet J L. Energy, 2016, 95: 175.

[128]

Al Bacha S, Zakhour M, Nakhl M, Bobet J L. Int. J. Hydrog. Energy, 2020, 45(11): 6102.

[129]

Bunch J S, Verbridge S S, Alden J S, van der Zande A M, Parpia J M, Craighead H G, McEuen P L. Nano Lett., 2008, 8(8): 2458.

[130]

Xiao F, Yang R J, Li J M. Energy, 2019, 170: 159.

[131]

Xie Y Y, Hu X H, Zhang Y W, Wahid F, Chu L Q, Jia S R, Zhong C. Carbohydr. Polym., 2020, 229: 115456.

[132]

Clarizia L, Russo D, Di Somma I, Marotta R, Andreozzi R. Appl. Catal. B: Environ., 2017, 209: 358.

[133]

Hu S Z, Qu X Y, Li P, Wang F, Li Q, Song L J, Zhao Y F, Kang X X. Chem. Eng. J., 2018, 334: 410.

[134]

Wang Z Y, Lv X, Chen Y T, Liu D, Xu X H, Palmore G T R, Hurt R H. Nanoscale, 2015, 7(22): 10267.

[135]

Bakshi S R, Singh V, Seal S, Agarwal A. Surf. Coat. Technol., 2009, 203(10/11): 1544.

[136]

Liao J Z, Tan M J, Sridhar I. Mater. Des., 2010, 31: S96.

[137]

Kondoh K, Fukuda H, Umeda J, Imai H, Fugetsu B, Endo M. Mater. Sci. Eng. A, 2010, 527(16/17): 4103.

[138]

Zhou W W, Yamaguchi T, Kikuchi K, Nomura N, Kawasaki A. Acta Mater., 2017, 125: 369.

[139]

Vanitha M, Joni I M, Panatarani C, Subramanian B. Diamond Relat. Mater., 2018, 88: 129.

[140]

Zhang W Y, Wei P G, Chen M F, Han L, Zhao Y X, Yan J C, Qian L B, Gu M Y, Li J. J. Hazard. Mater., 2021, 417: 125993.

[141]

Zhu F, Wu Y Y, Liang Y K, Li H H, Liang W J. Chem. Eng. J., 2020, 389: 124276.

[142]

Liu Y, Chen Y, Deng J H, Wang J L. Appl. Catal. B: Environ., 2021, 297: 120407.

[143]

Lv H, Niu H Y, Zhao X L, Cai Y Q, Wu F C. Appl. Catal. B: Environ., 2021, 286: 119940.

[144]

Yang S Y, Zhang A, Ren T F, Zhang Y T. Prog. Chem., 2017, 29(5): 539.
[145]

(杨世迎, 张翱, 任腾飞, 张宜涛. 化学进展, 2017, 29(5): 539.)

[1]
Lien H L, Yu C C, Lee Y C. Chemosphere, 2010, 80(8): 888.
[2]
Fu F L, Han W J, Cheng Z H, Tang B. Desalination Water Treat., 2016, 57(12): 5592.
[3]
Yang S Y, Zheng D, Chang S Y, Shi C. Prog. Chem., 2016, 28(5): 754.
[3]
(杨世迎, 郑迪, 常书雅, 石超. 化学进展, 2016, 28(5): 754.)
[4]
Yang S Y, Zhang Y S, Zheng D, Xin J. Progress in Chemistry, 2017, 29(8): 879.
[4]
(杨世迎, 张艺萱, 郑迪, 辛佳, 化学进展, 2017, 29(8): 879.)
[5]
Zhang Y X, Yang S Y, Zhang Y Q, Wu S, Xin J. Chem. Eng. J., 2018, 353: 760.
[6]
Zhang Y Q, Yang S Y, Ren T F, Zhang Y X, Jiang Y T, Xue Y C, Wang M Q, Chen H, Chen Y Y. J. Clean. Prod., 2019, 238: 117943.
[7]
Yuan C, Li L, Sun Y L, Wang B D, Xu H, Wang Y. Research of Environmental Sciences, 2016, (7): 1067.
[7]
(袁超, 李磊, 孙应龙, 王邦达, 徐辉, 王毅. 环境科学研究, 2016, (7): 1067.)
[8]
Jiang Y T, Yang S Y, Liu J Q, Ren T F, Zhang Y X, Sun X R. Chemosphere, 2020, 244: 125536.
[9]
Lin C J, Wang S L, Huang P M, Tzou Y M, Liu J C, Chen C C, Chen J H, Lin C. Water Res., 2009, 43(20): 5015.
[10]
Jiang B, Xin S S, Gao L, Luo S Y, Xue J L, Wu M B. Chem. Eng. J., 2017, 308: 588.
[11]
Lin K Y A, Lin C H. Chem. Eng. J., 2016, 297: 19.
[12]
Zhang H H, Cao B P, Liu W P, Lin K D, Feng J. J. Environ. Sci., 2012, 24(2): 314.
[13]
Wu S, Yang S Y, Li Q F, Wang M Q, Xue Y C, Zhao D Y. Chemosphere, 2021, 274: 129767.
[14]
Wang A Q, Guo W L, Hao F F, Yue X X, Leng Y Q. Ultrason. Sonochemistry, 2014, 21(2): 572.
[15]
Cai M Q, Wei X Q, Song Z J, Jin M C. Ultrason. Sonochemistry, 2015, 22: 167.
[16]
Wu C C, Hus L C, Chiang P N, Liu J C, Kuan W H, Chen C C, Tzou Y M, Wang M K, Hwang C E. Water Res., 2013, 47(7): 2583.
[17]
Cheng Z H, Fu F L, Dionysiou D D, Tang B. Water Res., 2016, 96: 22.
[18]
Fan J H, Liu X, Ma L M. Chem. Eng. J., 2015, 263: 71.
[19]
Fan J H, Wang H W, Ma L M. Environ. Sci. Pollut. Res., 2016, 23(16): 16686.
[20]
Cheng Z H, Fu F L, Pang Y S, Tang B, Lu J W. Chem. Eng. J., 2015, 260: 284.
[21]
Arslan-Alaton I, Olmez-Hanci T, Khoei S, Fakhri H. Catal. Today, 2017, 280: 199.
[22]
Ren T F, Yang S Y, Jiang Y T, Sun X R, Zhang Y X. Chem. Eng. J., 2018, 348: 350.
[23]
Zhang B, Jiang X, Li S, Wu C Z, Xu X H. Chinese Journal of Environmental Engineering, 2016, (8): 4271.
[23]
(张波, 蒋霞, 李顺, 吴春笃, 许小红. 环境工程学报, 2016, (8): 4271.)
[24]
Yang S Y, Zheng D, Ren T F, Zhang Y X, Xin J. Water Res., 2017, 123: 704.
[25]
Qian J S, Gao X, Pan B C. Environ. Sci. Technol., 2020, 54(14): 8509.
[26]
Chauhan D S, Quraishi M A, Ansari K R, Saleh T A. Prog. Org. Coat., 2020, 147: 105741.
[27]
Gong X Z, Liu G Z, Li Y S, Yu D Y W, Teoh W Y. Chem. Mater., 2016, 28(22): 8082.
[28]
Dong G H, Ai Z H, Zhang L Z. RSC Adv., 2014, 4(11): 5553.
[29]
Wang S C, Song Y D, Sun Y K. Progress in Chemistry, 2019, 31(2/3): 422.
[29]
(王舒畅, 宋亚丹, 孙远奎, 化学进展, 2019, 31(2/3): 422.)
[30]
Yang S Y, Ren T F, Zhang Y S, Zheng D, Xin J. Progress in Chemistry, 2017, 29(4): 388.
[30]
(杨世迎, 任腾飞, 张艺萱, 郑迪, 辛佳. 化学进展, 2017, 29(4): 388.)
[31]
Gao J, Wang W, Rondinone A J, He F, Liang L Y. J. Hazard. Mater., 2015, 300: 443.
[32]
Chen Y L, Ai Z H, Zhang L Z. J. Hazard. Mater., 2012, 235/236: 92.
[33]
Liu Y, Guo J R, Chen Y, Tan N, Wang J L. Environ. Sci. Technol., 2020, 54(21): 14085.
[34]
Tan N, Yang Z, Gong X B, Wang Z R, Fu T, Liu Y. Sci. Total. Environ., 2019, 650: 2567.
[35]
Liu Y, Tan N, Guo J R, Wang J L. J. Hazard. Mater., 2020, 396: 122751.
[36]
Jiang Y T, Yang S Y, Wang M Q, Xue Y C, Liu J Q, Li Y, Zhao D Y. Chemosphere, 2021, 279: 130520.
[37]
Xiao F, Yang R J, Li J M. Int. J. Hydrog. Energy, 2020, 45(11): 6082.
[38]
Zhang F, Edalati K, Arita M, Horita Z. Int. J. Hydrog. Energy, 2017, 42(49): 29121.
[39]
Huang X N, Lv C J, Wang Y, Shen H Y, Chen D, Huang Y X. Int. J. Hydrog. Energy, 2012, 37(9): 7457.
[40]
Zhang L Q, Tang Y S, Duan Y L, Hou L Q, Cui L S, Yang F, Zheng Y J, Li Y F, Huang J Y. Chem. Eng. J., 2017, 320: 160.
[41]
Yu M, Kim M, Yoon B, Oh S, Nam D H, Kwon H. Int. J. Hydrog. Energy, 2014, 39(34): 19416.
[42]
Streletskii A N, Kolbanev I V, Borunova A B, Butyagin P Y. J. Mater. Sci., 2004, 39(16/17): 5175.
[43]
Liu Y, Zeng Y P, Guo Q, Zhang J, Li Z Q, Xiong D B, Li X Y, Zhang D. Acta Mater., 2020, 196: 17.
[44]
Punith Kumar M K, Laxmeesha P M, Ray S, Srivastava C. Appl. Surf. Sci., 2020, 533: 147512.
[45]
Liu Y, Zhang J J, Li S Y, Wang Y M, Han Z W, Ren L Q. RSC Adv., 2014, 4(85): 45389.
[46]
Jiang Y Y, Tan Z Q, Xu R, Fan G L, Xiong D B, Guo Q, Su Y S, Li Z Q, Zhang D. Compos. A: Appl. Sci. Manuf., 2018, 111: 73.
[47]
Li H P, Kang J L, He C N, Zhao N Q, Liang C Y, Li B E. Mater. Sci. Eng. A, 2013, 577: 120.
[48]
Kang K, Bae G, Kim B, Lee C. Mater. Chem. Phys., 2012, 133(1): 495.
[49]
Liu Z Y, Xiao B L, Wang W G, Ma Z Y. Carbon, 2012, 50(5): 1843.
[50]
Lim D K, Shibayanagi T, Gerlich A P. Mater. Sci. Eng. A, 2009, 507(1/2): 194.
[51]
Esawi A M K, Morsi K, Sayed A, Taher M, Lanka S. Compos. A: Appl. Sci. Manuf., 2011, 42(3): 234.
[52]
Ma J L, Zhang Y, Qin C H, Ren F Z, Wang G X. Int. J. Hydrog. Energy, 2020, 45(23): 13025.
[53]
Cao M, Luo Y Z, Xie Y Q, Tan Z Q, Fan G L, Guo Q, Su Y S, Li Z Q, Xiong D B. Adv. Mater. Interfaces, 2019, 6(13): 1900468.
[54]
Zhou W W, Zhou Z X, Kubota K, Ono H, Nomura N, Kawasaki A. Mater. Sci. Eng. A, 2020, 798: 140331.
[55]
Jeon S, Tabelin C B, Takahashi H, Park I, Ito M, Hiroyoshi N. Hydrometallurgy, 2020, 191: 105165.
[56]
Xiao F, Yang R J, Gao W B, Hu J H, Li J M. J. Alloys Compd., 2020, 817: 152800.
[57]
Zhao X, Zhao T K, Peng X R, Yang L, Shu Y, Jiang T, Ahmad I. Nanotechnol. Rev., 2020, 9(1): 436.
[58]
Tasis D, Tagmatarchis N, Bianco A, Prato M. Chem. Rev., 2006, 106(3): 1105.
[59]
Polizu, Stefania, Savadogo, Oumarou, Poulin, Philippe, Yahia, L’Hocine. Journal of Nanoscience and Nanotechnology. 2006, 6: 7.
[60]
Ruoff R S, Lorents D C. Carbon, 1995, 33(7): 925.
[61]
Lau K T, Lu M, Lam C K, Cheung H Y, Sheng F L, Li H L. Compos. Sci. Technol., 2005, 65(5): 719.
[62]
Salvetat-Delmotte J P, Rubio A. Carbon, 2002, 40(10): 1729.
[63]
Thostenson E T, Ren Z F, Chou T W. Compos. Sci. Technol., 2001, 61(13): 1899.
[64]
Esawi A, Morsi K. Compos. A: Appl. Sci. Manuf., 2007, 38(2): 646.
[65]
Kondoh K, Fukuda H, Umeda J, Imai H, Fugetsu B. Carbon, 2014, 72: 15.
[66]
Liu Z Y, Zhao K, Xiao B L, Wang W G, Ma Z Y. Mater. Des., 2016, 97: 424.
[67]
Jiang L, Fan G L, Li Z Q, Kai X Z, Zhang D, Chen Z X, Humphries S, Heness G, Yeung W Y. Carbon, 2011, 49(6): 1965.
[68]
Georgakilas V, Perman J A, Tucek J, Zboril R. Chem. Rev., 2015, 115: 4744.
[69]
Singh V, Joung D, Zhai L, Das S, Khondaker S I, Seal S. Prog. Mater. Sci., 2011, 56(8): 1178.
[70]
Galashev A Y, Rakhmanova O R. Phys. Lett. A, 2020, 384(31): 126790.
[71]
Lee C, Wei X D, Kysar J W, Hone J. Science, 2008, 321(5887): 385.
[72]
Alwahib A A, Muttlak W H, Mahdi B S, Mohammed A Z. Surf. Interfaces, 2020, 20: 100557.
[73]
Yang L H, Wan Y X, Qin Z L, Xu Q J, Min Y L. Corros. Sci., 2018, 130: 85.
[74]
Yu F, Camilli L, Wang T, MacKenzie D M A, Curioni M, Akid R, Bøggild P. Carbon, 2018, 132: 78.
[75]
Zhang L, Hou G M, Zhai W, Ai Q, Feng J K, Zhang L, Si P C, Ci L J. J. Alloys Compd., 2018, 748: 854.
[76]
Liu J H, Khan U, Coleman J, Fernandez B, Rodriguez P, Naher S, Brabazon D. Mater. Des., 2016, 94: 87.
[77]
Zhao Z Y, Bai P K, Li L, Li J, Wu L Y, Huo P C, Tan L. Materials, 2019, 12(2): 330.
[78]
Zhang H P, Xu C, Xiao W L, Ameyama K, Ma C L. Mater. Sci. Eng. A, 2016, 658: 8.
[79]
Jiang L, Li Z Q, Fan G L, Cao L L, Zhang D. Carbon, 2012, 50(5): 1993.
[80]
Yu Z H, Yang W S, Zhou C, Zhang N B, Chao Z L liu H, Cao Y F, Sun Y, Shao P Z, Wu G H. Carbon, 2019, 141: 25.
[81]
PÉrezBustamante R, BolañosMorales D, BonillaMartínez J, EstradaGuel I, MartínezSánchez R. J. Alloys Compd., 2014, 615: S578.
[82]
Wu Y F, Kim G Y, Russell A M. Mater. Sci. Eng. A, 2012, 538: 164.
[83]
Xiao F, Yang R J, Li J M. J. Alloys Compd., 2018, 761: 24.
[84]
Liu Z Y, Xu S J, Xiao B L, Xue P, Wang W G, Ma Z Y. Compos. A: Appl. Sci. Manuf., 2012, 43(12): 2161.
[85]
Wu Y F, Kim G Y. J. Mater. Process Technol., 2011, 211(8): 1341.
[86]
Ding R, Li W H, Wang X, Gui T J, Li B J, Han P, Tian H W, Liu A, Wang X, Liu X J, Gao X, Wang W, Song L Y. J. Alloys Compd., 2018, 764: 1039.
[87]
Giovannetti G, Khomyakov P A, Brocks G, Karpan V M, van den Brink J, Kelly P J. Phys. Rev. Lett., 2008, 101(2): 026803.
[88]
Mišković-Stanković V, Jevremović I, Jung I, Rhee K. Carbon, 2014, 75: 335.
[89]
Cao L L, Li Z Q, Fan G L, Jiang L, Zhang D, Moon W J, Kim Y S. Carbon, 2012, 50(3): 1057.
[90]
Zhang Y P, Wang Q, Ramachandran C S. Diam. Relat. Mater., 2020, 104: 107748.
[91]
Liu X H, Li J J, Liu E Z, Li Q Y, He C N, Shi C S, Zhao N Q. Mater. Sci. Eng. A, 2018, 718: 182.
[92]
Tiwari J K, Mandal A, Rudra A, Mukherjee D, Sathish N. J. Alloys Compd., 2019, 801: 49.
[93]
Mishra R S, Ma Z Y. Mater. Sci. Eng. R: Rep., 2005, 50(1/2): 1.
[94]
Noguchi T, Magario A, Fukazawa S, Shimizu S, Beppu J, Seki M. Mater. Trans., 2004, 45(2): 602.
[95]
Zhang X X, Shen Y B, Deng C F, Wang D Z, Geng L. Key Eng. Mater., 2007, 353/358: 1414.
[96]
Zhan G D, Kuntz J D, Wan J L, Mukherjee A K. Nat. Mater., 2003, 2(1): 38.
[97]
Eom K S, Kwon J Y, Kim M J, Kwon H S. J. Mater. Chem., 2011, 21(34): 13047.
[98]
Deng C F, Zhang X X, Wang D Z, Lin Q, Li A B. Mater. Lett., 2007, 6(8/9): 1725.
[99]
Wang X, Xiao W, Wang L G, Shi J M, Sun L, Cui J D, Wang J W. Phys. E: Low Dimensional Syst. Nanostructures, 2020, 123: 114172.
[100]
Park J K, Lucas J P. Scr. Mater., 1997, 37(4): 511.
[101]
Schriver M, Regan W, Gannett W J, Zaniewski A M, Crommie M F, Zettl A. ACS Nano, 2013, 7(7): 5763.
[102]
Hu X Y, Zhu G Z, Zhang Y J, Wang Y M, Gu M S, Yang S, Song P X, Li X J, Fang H J, Jiang G S, Wang Z F. Int. J. Hydrog. Energy, 2012, 37(15): 11012.
[103]
Chaklader A, WO2002014213 A2, 2002.
[104]
Wu Y H, Zhu X Y, Zhao W J, Wang Y J, Wang C T, Xue Q J. J. Alloys Compd., 2019, 777: 135.
[105]
Zhou N, Gong K D, Hu Q, Cheng X, Zhou J Y, Dong M Y, Wang N, Ding T, Qiu B, Guo Z H. Chemosphere, 2020, 242: 125235.
[106]
Su J X, Zhang Z, Cao F H, Zhang J Q, Cao C N. Journal of Chinese Society for Corrosion and Protection, 2005, (3): 187.
[106]
(苏景新, 张昭, 曹发和, 张鉴清, 曹楚南. 中国腐蚀与防护学报, 2005, (3): 187.)
[107]
Brown R H, Fink W L, Hunter M S. Trans. AIME, 2021, 143.
[108]
Zhang D, Zhang Z, Pan Y L, Jiang Y B, Zhuang L Z, Zhang J S, Zhang X F. J. Mater. Sci. Technol., 2020, 53: 132.
[109]
Hsieh Y P, Hofmann M, Chang K W, Jhu J G, Li Y Y, Chen K Y, Yang C C, Chang W S, Chen L C. ACS Nano, 2014, 8(1): 443.
[110]
Prasai D, Tuberquia J C, Harl R R, Jennings G K, Bolotin K I. ACS Nano, 2012, 6(2): 1102.
[111]
Zhou F, Li Z T, Shenoy G J, Li L, Liu H T. ACS Nano, 2013, 7(8): 6939.
[112]
Awad M K, Metwally M S, Soliman S A, El-Zomrawy A A, Bedair M A. J. Ind. Eng. Chem., 2014, 20(3): 796.
[113]
Chen B, Li S F, Imai H, Jia L, Umeda J, Takahashi M, Kondoh K. J. Alloys Compd., 2015, 651: 608.
[114]
Hjortstam O, Isberg P, Söderholm S, Dai H. Appl. Phys. A, 2004, 78(8): 1175.
[115]
Araujo P T, Barbosa Neto N M, Sousa M E S, AngÉlica R S, Simões S, Vieira M F G, Dresselhaus M S, Leite dos Reis M. Carbon, 2017, 124: 348.
[116]
Seth R S, Woods S B. Phys. Rev. B, 1970, 2(8): 2961.
[117]
Onishi T, Iwamura E, Takagi K, Yoshikawa K. J. Vac. Sci. Technol. A: Vac. Surf. Films, 1996, 14(5): 2728.
[118]
Wang G X, Yang J, Park J, Gou X L, Wang B, Liu H, Yao J. J. Phys. Chem. C, 2008, 112(22): 8192.
[119]
Zhou W W, Bang S, Kurita H, Miyazaki T, Fan Y C, Kawasaki A. Carbon, 2016, 96: 919.
[120]
Awad A S, El-Asmar E, Tayeh T, Mauvy F, Nakhl M, Zakhour M, Bobet J L. Energy, 2016, 95: 175.
[121]
Al Bacha S, Zakhour M, Nakhl M, Bobet J L. Int. J. Hydrog. Energy, 2020, 45(11): 6102.
[122]
Bunch J S, Verbridge S S, Alden J S, van der Zande A M, Parpia J M, Craighead H G, McEuen P L. Nano Lett., 2008, 8(8): 2458.
[123]
Xiao F, Yang R J, Li J M. Energy, 2019, 170: 159.
[124]
Xie Y Y, Hu X H, Zhang Y W, Wahid F, Chu L Q, Jia S R, Zhong C. Carbohydr. Polym., 2020, 229: 115456.
[125]
Clarizia L, Russo D, Di Somma I, Marotta R, Andreozzi R. Appl. Catal. B: Environ., 2017, 209: 358.
[126]
Hu S Z, Qu X Y, Li P, Wang F, Li Q, Song L J, Zhao Y F, Kang X X. Chem. Eng. J., 2018, 334: 410.
[127]
Wang Z Y, Lv X, Chen Y T, Liu D, Xu X H, Palmore G T R, Hurt R H. Nanoscale, 2015, 7(22): 10267.
[128]
Bakshi S R, Singh V, Seal S, Agarwal A. Surf. Coat. Technol., 2009, 203(10/11): 1544.
[129]
Liao J Z, Tan M J, Sridhar I. Mater. Des., 2010, 31: S96.
[130]
Kondoh K, Fukuda H, Umeda J, Imai H, Fugetsu B, Endo M. Mater. Sci. Eng. A, 2010, 527(16/17): 4103.
[131]
Zhou W W, Yamaguchi T, Kikuchi K, Nomura N, Kawasaki A. Acta Mater., 2017, 125: 369.
[132]
Vanitha M, Joni I M, Panatarani C, Subramanian B. Diamond Relat. Mater., 2018, 88: 129.
[133]
Zhang W Y, Wei P G, Chen M F, Han L, Zhao Y X, Yan J C, Qian L B, Gu M Y, Li J. J. Hazard. Mater., 2021, 417: 125993.
[134]
Zhu F, Wu Y Y, Liang Y K, Li H H, Liang W J. Chem. Eng. J., 2020, 389: 124276.
[135]
Liu Y, Chen Y, Deng J H, Wang J L. Appl. Catal. B: Environ., 2021, 297: 120407.
[136]
Lv H, Niu H Y, Zhao X L, Cai Y Q, Wu F C. Appl. Catal. B: Environ., 2021, 286: 119940.
[137]
Yang S Y, Zhang A, Ren T F, Zhang Y T. Prog. Chem., 2017, 29(5): 539.
[137]
(杨世迎, 张翱, 任腾飞, 张宜涛. 化学进展, 2017, 29(5): 539.)

基金资助

国家自然科学基金项目(21677135)

山东省自然科学基金(ZR2020MB093)

PDF (6605KB)

1710

访问

0

被引

详细
导航
相关文章

/

〈 〉

地址：北京中关村北四环西路33号
邮编：100190
电话：010-82627757
传真：010-82627757
E-mail：progchem@mail.las.ac.cn
网址：http://www.progchem.ac.cn
  • 扫一扫，关注本刊公众号
    • 　
    版权所有：《化学进展》编辑部