CN109295481A - 一种钛包铝基β-PbO2-石墨烯复合电极的制备方法 - Google Patents
一种钛包铝基β-PbO2-石墨烯复合电极的制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种钛包铝基β‑PbO2‑石墨烯复合电极的制备方法，属于复合电极技术领域。本发明将石墨烯进行共价键功能化处理，然后再配制共价键功能化纳米石墨烯/硝酸铅‑氟化钠‑硝酸镀液，以预处理圆柱形钛包铝为阳极并使其绕自身轴心进行自旋转，以不锈钢圈为阴极，在阳极极化条件下电镀石墨烯β‑PbO2得到圆柱形钛包铝基β‑PbO2‑石墨烯复合电极。本发明制备的石墨烯β‑PbO2电极镀层结晶致密、呈灰黑色，厚度100‑200μm，具有较高的电催化活性和耐腐蚀性。
Description
技术领域
本发明涉及一种钛包铝基β-PbO2-石墨烯复合电极的制备方法，属于复合电极技术领域。
背景技术
在现代冶锌的过程中，关键的问题是能耗和阴极产品的纯度。常用的阳极材料主要有磁性氧化铁、石墨、铅及铅基合金、二氧化铅、铂及铂族金属氧化物、镀铂等，但这些材料分别存在着：制备困难、耐腐蚀性差、机械强度低、电流效率低、能耗大、价格昂贵等缺陷。
其中铅及铅基合金、二氧化铅材料的主要问题就是耐腐蚀性差、机械强度低、电流效率低，这些问题导致了该类材料的寿命问题。
发明内容
针对现有技术中二氧化铅电极的问题，本发明提供一种钛包铝基β-PbO2-石墨烯复合电极的制备方法，本发明将石墨烯进行共价键功能化处理，然后再配制共价键功能化纳米石墨烯/硝酸铅-氟化钠-硝酸镀液，以预处理圆柱形钛包铝为阳极并使其绕自身轴心进行自旋转，以不锈钢圈为阴极，在阳极极化条件下电镀石墨烯β-PbO2得到圆柱形钛包铝基β-PbO2-石墨烯复合电极。本发明制备的石墨烯β-PbO2电极镀层结晶致密、呈灰黑色，厚度100-200μm，具有较高的机械强度、电催化活性和耐腐蚀性。
一种钛包铝基β-PbO2-石墨烯复合电极的制备方法，具体步骤如下：
（1）将石墨烯加入到H2SO4- HNO3- H2O2-高硫酸钾混合酸溶液中，在温度为50~80℃条件下机械搅拌60~120min；然后进行超声剥离60~120min得到纳米石墨烯；
（2）将步骤（1）的纳米石墨烯清洗干净，然后加入到硼氢化钠溶液中还原10min以上得到还原纳米石墨烯，将还原纳米石墨烯取出后分散到水中得到还原纳米石墨烯分散液，再匀速将SO3通入到还原纳米石墨烯分散液中进行磺化反应10~30min得到磺化纳米石墨烯；
（3）在步骤（2）的磺化纳米石墨烯加入到水合肼-氢碘酸溶液中进行肼还原10~30min，固液分离，然后采用稀盐酸清洗，过滤、透析得到厚度为0.3~0.5nm的共价键功能化纳米石墨烯；
（4）配制硝酸铅-氟化钠-硝酸溶液，然后再将步骤（3）的共价键功能化纳米石墨烯均匀分散在硝酸铅-氟化钠-硝酸溶液中得到电镀液；
（5）圆柱形钛包铝基体经机械打磨、水洗、除油、水洗、活化、水洗的预处理得到预处理钛包铝基，以预处理钛包铝基为阳极，不锈钢圈作为阴极，将步骤（4）的电镀液置于超声波中超声处理30~60min，将预处理钛包铝基竖直于圆形电镀槽中心并绕轴心自旋转，不锈钢圈设置在电镀槽内壁，在温度为25~50℃、阳极电流密度为1~2A/dm2、钛包铝基自旋转速度为50~300r/min、镀液搅拌方向与钛包铝基自旋转相反且镀液搅拌速度与钛包铝基自旋转速度一致的条件下，电镀1~2h得到钛包铝基β-PbO2-石墨烯复合电极。
所述步骤（1）H2SO4- HNO3-H2O2-高硫酸钾混合酸溶液中H2SO4浓度为 9~11 mol/L，HNO3浓度为 3~ 5 mol/L，H2O2质量分数为 10% ~ 30% ，高硫酸钾浓度为1~3mol/L。
所述步骤（1）石墨烯的厚度为10~15nm，导电性为850~1150S/m，石墨烯与H2SO4-HNO3-H2O2-高硫酸钾混合酸溶液的固液比g:mL为1:(2~5)。
所述步骤（2）硼氢化钠溶液浓度为1~5mol/L。
所述步骤（2）还原纳米石墨烯分散液的浓度为50~100g/L；SO3气体总通入量为3~5mol/L。
所述步骤（3）水合肼-氢碘酸溶液中水合肼的浓度为0.5~2.5g/L，氢碘酸浓度为0.5-2.5g/L；稀盐酸浓度为2~6mol/L。
所述步骤（4）硝酸铅-氟化钠-硝酸溶液中Pb(NO3)2浓度为110~210g/L，NaF浓度为0.1~0.5g/L，HNO3浓度为5~10g/L；共价键功能化纳米石墨烯与硝酸铅-氟化钠-硝酸溶液的固液比g:L为(5~10):1。
本发明的有益效果：
（1）本发明对于石墨烯的共价键功能化处理进行了优化，得到了更小尺寸，更高导电性和更易溶于水溶液的共价键功能化纳米石墨烯；
（2）本发明将共价键功能化纳米石墨烯掺杂进酸性体系中的Pb(NO3)2镀液中，发挥石墨烯强大的稳定性能和导电性能等，提高了β-PbO2镀层的机械强度、电催化活性；
（3）本发明将预处理钛包铝基竖直于圆形电镀槽中心并绕轴心自旋转进行阳极氧化制备二氧化铅石墨烯电极，由于其绕轴心自转尽可能的消除了扩散过程的影响，得到均匀致密的镀层，从而提高了镀层的耐蚀性能和电催化活性。
附图说明
图1为实施例1钛包铝基β-PbO2-石墨烯复合电极的电镜图；
图2为实施例1钛包铝基β-PbO2-石墨烯复合电极的能谱分析；
图3为实施例1钛包铝基β-PbO2-石墨烯复合电极的阳极氧化曲线；
图4为实施例1钛包铝基β-PbO2-石墨烯复合电极的电化学阻抗图；
图5为实施例2钛包铝基β-PbO2-石墨烯复合电极的阳极氧化曲线；
图6为实施例2钛包铝基β-PbO2-石墨烯复合电极的阳极氧化曲线；
图7为实施例3钛包铝基β-PbO2-石墨烯复合电极的阳极氧化曲线；
图8为实施例3钛包铝基β-PbO2-石墨烯复合电极的阳极氧化曲线；
图9为实施例4钛包铝基β-PbO2-石墨烯复合电极的阳极氧化曲线；
图10为实施例4钛包铝基β-PbO2-石墨烯复合电极的阳极氧化曲线。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细说明，但本发明的保护范围并不限于所述内容。
实施例1：一种钛包铝基β-PbO2-石墨烯复合电极的制备方法，具体步骤如下：
（1）将石墨烯加入到H2SO4- HNO3- H2O2-高硫酸钾混合酸溶液中，在温度为50℃条件下机械搅拌60min；然后进行超声剥离120min得到纳米石墨烯；其中H2SO4- HNO3-H2O2-高硫酸钾混合酸溶液中H2SO4浓度为 9 mol/L，HNO3浓度为 3 mol/L，H2O2质量分数为 10%，高硫酸钾浓度为1mol/L；石墨烯的厚度为10~12nm，导电性为850~950S/m，石墨烯与H2SO4-HNO3-H2O2-高硫酸钾混合酸溶液的固液比g:mL为1:5；
（2）将步骤（1）的纳米石墨烯清洗干净，然后加入到硼氢化钠溶液中还原15min得到还原纳米石墨烯，将还原纳米石墨烯取出后分散到水中得到还原纳米石墨烯分散液，再匀速将SO3通入到还原纳米石墨烯分散液中进行磺化反应20min得到磺化纳米石墨烯；其中硼氢化钠溶液浓度为1mol/L；还原纳米石墨烯分散液的浓度为50~100g/L；SO3气体总通入量为3mol/L；
（3）在步骤（2）的磺化纳米石墨烯加入到水合肼-氢碘酸溶液中进行肼还原20min，固液分离，然后采用稀盐酸清洗，过滤、透析得到厚度为0.3~0.5nm的共价键功能化纳米石墨烯；其中水合肼-氢碘酸溶液中水合肼的浓度为0.5g/L，氢碘酸浓度为0.5g/L；稀盐酸浓度为2mol/L；
（4）配制硝酸铅-氟化钠-硝酸溶液，然后再将步骤（3）的共价键功能化纳米石墨烯均匀分散在硝酸铅-氟化钠-硝酸溶液中得到电镀液；其中硝酸铅-氟化钠-硝酸溶液中Pb(NO3)2浓度为110g/L，NaF浓度为0.1g/L，HNO3浓度为5g/L；共价键功能化纳米石墨烯与硝酸铅-氟化钠-硝酸溶液的固液比g:L为5:1；
（5）圆柱形钛包铝基体经机械打磨、水洗、除油、水洗、活化、水洗的预处理得到预处理钛包铝基，以预处理钛包铝基为阳极，不锈钢圈作为阴极，将步骤（4）的电镀液置于超声波中超声处理40min，将预处理钛包铝基竖直于圆形电镀槽中心并绕轴心自旋转，不锈钢圈设置在电镀槽内壁，在温度为25℃、阳极电流密度为2A/dm2、钛包铝基自旋转速度为50r/min、镀液搅拌方向与钛包铝基自旋转相反且镀液搅拌速度与钛包铝基自旋转速度一致的条件下，电镀1h得到钛包铝基β-PbO2-石墨烯复合电极；
本实施例钛包铝基β-PbO2-石墨烯复合电极的电镜图和能谱分析见图1和图2；
本实施例钛包铝基β-PbO2-石墨烯复合电极的极化曲线图（见图3）和电化学阻抗图（见图4），从图3~4中可知：阳极极化曲线图中可以看出电极在1.3v左右开始析氧，电催化活性较好；从阻抗图中可以看出电极材料的整个腐蚀反应是比较难以进行的，Rct经软件拟合计算数值为：132346.1欧。说明其具有良好的耐蚀性；最后对电极进行了碰撞试验，镀层在六次撞击后出现肉眼可见裂纹，比之前的普通材料多出了2次，证明其具有良好的机械强度。
实施例2：一种钛包铝基β-PbO2-石墨烯复合电极的制备方法，具体步骤如下：
（1）将石墨烯加入到H2SO4- HNO3- H2O2-高硫酸钾混合酸溶液中，在温度为60℃条件下机械搅拌80 min；然后进行超声剥离60min得到纳米石墨烯；其中H2SO4- HNO3-H2O2-高硫酸钾混合酸溶液中H2SO4浓度为10mol/L，HNO3浓度为4mol/L，H2O2浓度为15% ，高硫酸钾浓度为2mol/L；石墨烯的厚度为11~13nm，导电性为950~1050 S/m，石墨烯与H2SO4-HNO3-H2O2-高硫酸钾混合酸溶液的固液比g:mL为1:3 ；
（2）将步骤（1）的纳米石墨烯清洗干净，然后加入到硼氢化钠溶液中还原20min得到还原纳米石墨烯，将还原纳米石墨烯取出后分散到水中得到还原纳米石墨烯分散液，再匀速将SO3通入到还原纳米石墨烯分散液中进行磺化反应30 min得到磺化纳米石墨烯；其中硼氢化钠溶液浓度为3 mol/L；还原纳米石墨烯分散液的浓度为75g/L；SO3气体总通入量为4mol/L；
（3）在步骤（2）的磺化纳米石墨烯加入到水合肼-氢碘酸溶液中进行肼还原10 min，固液分离，然后采用稀盐酸清洗，过滤、透析得到厚度为10~15nm的共价键功能化纳米石墨烯；其中水合肼-氢碘酸溶液中水合肼的浓度为1g/L，氢碘酸浓度为 1 g/L；稀盐酸浓度为4mol/L；
（4）配制硝酸铅-氟化钠-硝酸溶液，然后再将步骤（3）的共价键功能化纳米石墨烯均匀分散在硝酸铅-氟化钠-硝酸溶液中得到电镀液；其中硝酸铅-氟化钠-硝酸溶液中Pb(NO3)2浓度为160 g/L，NaF浓度为0.3 g/L，HNO3浓度为7 g/L；共价键功能化纳米石墨烯与硝酸铅-氟化钠-硝酸溶液的固液比g:L为7:1；
（5）圆柱形钛包铝基体经机械打磨、水洗、除油、水洗、活化、水洗的预处理得到预处理钛包铝基，以预处理钛包铝基为阳极，不锈钢圈作为阴极，将步骤（4）的电镀液置于超声波中超声处30 min，将预处理钛包铝基竖直于圆形电镀槽中心并绕轴心自旋转，不锈钢圈设置在电镀槽内壁，在温度为35℃、阳极电流密度为1A/dm2、钛包铝基自旋转速度为150r/min、镀液搅拌方向与钛包铝基自旋转相反且镀液搅拌速度与钛包铝基自旋转速度一致的条件下，电镀1.5h得到钛包铝基β-PbO2-石墨烯复合电极；
本实施例钛包铝基β-PbO2-石墨烯复合电极的极化曲线图（见图5）和电化学阻抗图（见图6），从图5~6中可知：看出电极在1.25v左右开始析氧，电催化活性较好；从阻抗图中可以看出电极材料的整个腐蚀反应是比较难以进行的，Rct经软件拟合计算数值为：13228.5欧。说明其具有良好的耐蚀性；最后对电极进行了碰撞试验，镀层在六次撞击后出现肉眼可见裂纹，比之前的普通材料多出了2次，证明其具有良好的机械强度。
实施例3：一种钛包铝基β-PbO2-石墨烯复合电极的制备方法，具体步骤如下：
（1）将石墨烯加入到H2SO4- HNO3- H2O2-高硫酸钾混合酸溶液中，在温度为80℃条件下机械搅拌120min；然后进行超声剥离80min得到纳米石墨烯；其中H2SO4- HNO3-H2O2-高硫酸钾混合酸溶液中H2SO4浓度为13mol/L，HNO3浓度为5 mol/L，H2O2质量百分比为30%，高硫酸钾浓度为3 mol/L；石墨烯的厚度为10~14 nm，导电性为850~950 S/m，石墨烯与H2SO4-HNO3-H2O2-高硫酸钾混合酸溶液的固液比g:mL为1:5 ；
（2）将步骤（1）的纳米石墨烯清洗干净，然后加入到硼氢化钠溶液中还原20min得到还原纳米石墨烯，将还原纳米石墨烯取出后分散到水中得到还原纳米石墨烯分散液，再匀速将SO3通入到还原纳米石墨烯分散液中进行磺化反应30 min得到磺化纳米石墨烯；其中硼氢化钠溶液浓度为5 mol/L；还原纳米石墨烯分散液的浓度100g/L；SO3气体总通入量为5mol/L；
（3）在步骤（2）的磺化纳米石墨烯加入到水合肼-氢碘酸溶液中进行肼还原30min，固液分离，然后采用稀盐酸清洗，过滤、透析得到厚度为0.3nm的共价键功能化纳米石墨烯；其中水合肼-氢碘酸溶液中水合肼的浓度为 g/L，氢碘酸浓度为 g/L；稀盐酸浓度为 mol/L；
（4）配制硝酸铅-氟化钠-硝酸溶液，然后再将步骤（3）的共价键功能化纳米石墨烯均匀分散在硝酸铅-氟化钠-硝酸溶液中得到电镀液；其中硝酸铅-氟化钠-硝酸溶液中Pb(NO3)2浓度为210g/L，NaF浓度为0.5g/L，HNO3浓度为10g/L；共价键功能化纳米石墨烯与硝酸铅-氟化钠-硝酸溶液的固液比g:L为10:1；
（5）圆柱形钛包铝基体经机械打磨、水洗、除油、水洗、活化、水洗的预处理得到预处理钛包铝基，以预处理钛包铝基为阳极，不锈钢圈作为阴极，将步骤（4）的电镀液置于超声波中超声处理60min，将预处理钛包铝基竖直于圆形电镀槽中心并绕轴心自旋转，不锈钢圈设置在电镀槽内壁，在温度为50℃、阳极电流密度为1.5A/dm2、钛包铝基自旋转速度为 300r/min、镀液搅拌方向与钛包铝基自旋转相反且镀液搅拌速度与钛包铝基自旋转速度一致的条件下，电镀2h得到钛包铝基β-PbO2-石墨烯复合电极；
本实施例钛包铝基β-PbO2-石墨烯复合电极的极化曲线图（见图7）和电化学阻抗图（见图8），从图7~8中可知：电极在1.3v左右开始析氧，电催化活性较好；从阻抗图中可以看出电极材料的整个腐蚀反应是比较难以进行的，Rct经软件拟合计算数值为：17547.1欧。说明其耐蚀性极好；最对电极进行了碰撞试验，镀层在七次撞击后出现可见裂纹，比之前的普通材料多出了3次，证明其具有良好的机械强度。
实施例4：一种钛包铝基β-PbO2-石墨烯复合电极的制备方法，具体步骤如下：
（1）将石墨烯加入到H2SO4- HNO3- H2O2-高硫酸钾混合酸溶液中，在温度为70℃条件下机械搅拌90min；然后进行超声剥离90min得到纳米石墨烯；其中H2SO4- HNO3-H2O2-高硫酸钾混合酸溶液中H2SO4浓度为12mol/L，HNO3浓度为4mol/L，H2O2质量分数为15%，高硫酸钾浓度为3 mol/L；石墨烯的厚度为10 nm，导电性为850 S/m，石墨烯与H2SO4-HNO3-H2O2-高硫酸钾混合酸溶液的固液比g:mL为1:4 ；
（2）将步骤（1）的纳米石墨烯清洗干净，然后加入到硼氢化钠溶液中还原20min得到还原纳米石墨烯，将还原纳米石墨烯取出后分散到水中得到还原纳米石墨烯分散液，再匀速将SO3通入到还原纳米石墨烯分散液中进行磺化反应30min得到磺化纳米石墨烯；其中硼氢化钠溶液浓度为4mol/L；还原纳米石墨烯分散液的浓度为80g/L；SO3气体总通入量为5mol/L；
（3）在步骤（2）的磺化纳米石墨烯加入到水合肼-氢碘酸溶液中进行肼还原 min，固液分离，然后采用稀盐酸清洗，过滤、透析得到厚度为0.3nm的共价键功能化纳米石墨烯；其中水合肼-氢碘酸溶液中水合肼的浓度为2.5g/L，氢碘酸浓度为2.5g/L；稀盐酸浓度为 5mol/L；
（4）配制硝酸铅-氟化钠-硝酸溶液，然后再将步骤（3）的共价键功能化纳米石墨烯均匀分散在硝酸铅-氟化钠-硝酸溶液中得到电镀液；其中硝酸铅-氟化钠-硝酸溶液中Pb(NO3)2浓度为180g/L，NaF浓度为0.4g/L，HNO3浓度为8g/L；共价键功能化纳米石墨烯与硝酸铅-氟化钠-硝酸溶液的固液比g:L为8:1；
（5）圆柱形钛包铝基体经机械打磨、水洗、除油、水洗、活化、水洗的预处理得到预处理钛包铝基，以预处理钛包铝基为阳极，不锈钢圈作为阴极，将步骤（4）的电镀液置于超声波中超声处理50 min，将预处理钛包铝基竖直于圆形电镀槽中心并绕轴心自旋转，不锈钢圈设置在电镀槽内壁，在温度为40℃、阳极电流密度为1.5A/dm2、钛包铝基自旋转速度为200r/min、镀液搅拌方向与钛包铝基自旋转相反且镀液搅拌速度与钛包铝基自旋转速度一致的条件下，电镀1.5h得到钛包铝基β-PbO2-石墨烯复合电极；
本实施例钛包铝基β-PbO2-石墨烯复合电极的极化曲线图（见图9）和电化学阻抗图（见图10），从图9~10中可知：电极在1.25v左右开始析氧，电催化活性较好；从阻抗图中可以看出电极材料的整个腐蚀反应是比较难以进行的，Rct经软件拟合计算数值为：17791.0欧。说明其耐蚀性极好；最对电极进行了碰撞试验，镀层在六次撞击后出现可见裂纹，比之前的普通材料多出了2次，证明其具有良好的机械强度。
Claims (7)
1.一种钛包铝基β-PbO2-石墨烯复合电极的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
（1）将石墨烯加入到H2SO4- HNO3- H2O2-高硫酸钾混合酸溶液中，在温度为50~80℃条件下机械搅拌60~120min；然后进行超声剥离60~120min得到纳米石墨烯；
（2）将步骤（1）的纳米石墨烯清洗干净，然后加入到硼氢化钠溶液中还原10min以上得到还原纳米石墨烯，将还原纳米石墨烯取出后分散到水中得到还原纳米石墨烯分散液，再匀速将SO3通入到还原纳米石墨烯分散液中进行磺化反应10~30min得到磺化纳米石墨烯；
（3）在步骤（2）的磺化纳米石墨烯加入到水合肼-氢碘酸溶液中进行肼还原10~30min，固液分离，然后采用稀盐酸清洗，过滤、透析得到厚度为0.3~0.5nm的共价键功能化纳米石墨烯；
（4）配制硝酸铅-氟化钠-硝酸溶液，然后再将步骤（3）的共价键功能化纳米石墨烯均匀分散在硝酸铅-氟化钠-硝酸溶液中得到电镀液；
（5）圆柱形钛包铝基体经机械打磨、水洗、除油、水洗、活化、水洗的预处理得到预处理钛包铝基，以预处理钛包铝基为阳极，不锈钢圈作为阴极，将步骤（4）的电镀液置于超声波中超声处理30~60min，将预处理钛包铝基竖直于圆形电镀槽中心并绕轴心自旋转，不锈钢圈设置在电镀槽内壁，在温度为25~50℃、阳极电流密度为1~2A/dm2、钛包铝基自旋转速度为50~300r/min、镀液搅拌方向与钛包铝基自旋转相反且镀液搅拌速度与钛包铝基自旋转速度一致的条件下，电镀1~2h得到钛包铝基β-PbO2-石墨烯复合电极。
2.根据权利要求1所述钛包铝基β-PbO2-石墨烯复合电极的制备方法，其特征在于：步骤（1）H2SO4- HNO3-H2O2-高硫酸钾混合酸溶液中H2SO4浓度为 9~11 mol/L，HNO3浓度为 3~ 5mol/L，H2O2质量分数为 10% ~ 30% ，高硫酸钾浓度为1~3mol/L。
3.根据权利要求1所述钛包铝基β-PbO2-石墨烯复合电极的制备方法，其特征在于：步骤（1）石墨烯的厚度为10~15nm，导电性为850~1150S/m，石墨烯与H2SO4-HNO3-H2O2-高硫酸钾混合酸溶液的固液比g:mL为1:(2~5)。
4.根据权利要求1所述钛包铝基β-PbO2-石墨烯复合电极的制备方法，其特征在于：步骤（2）硼氢化钠溶液浓度为1~5mol/L。
5.根据权利要求1所述钛包铝基β-PbO2-石墨烯复合电极的制备方法，其特征在于：步骤（2）还原纳米石墨烯分散液的浓度为50~100g/L；SO3气体总通入量为3~5mol/L。
6.根据权利要求2所述钛包铝基β-PbO2-石墨烯复合电极的制备方法，其特征在于：步骤（3）水合肼-氢碘酸溶液中水合肼的浓度为0.5~2.5g/L，氢碘酸浓度为0.5-2.5g/L；稀盐酸浓度为2~6mol/L。
7.根据权利要求2所述钛包铝基β-PbO2-石墨烯复合电极的制备方法，其特征在于：步骤（4）硝酸铅-氟化钠-硝酸溶液中Pb(NO3)2浓度为110~210g/L，NaF浓度为0.1~0.5g/L，HNO3浓度为5~10g/L；共价键功能化纳米石墨烯与硝酸铅-氟化钠-硝酸溶液的固液比g:L为(5~10):1。
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Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103641106A (zh) * | 2013-11-29 | 2014-03-19 | 中山大学附属第一医院 | 一种纳米磺化石墨烯的制备方法及纳米磺化石墨烯用作基因导入材料的应用 |
| CN106868509A (zh) * | 2017-03-23 | 2017-06-20 | 吉林师范大学 | 一种石墨烯修饰含氟二氧化铅电极及其制备方法 |
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Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103641106A (zh) * | 2013-11-29 | 2014-03-19 | 中山大学附属第一医院 | 一种纳米磺化石墨烯的制备方法及纳米磺化石墨烯用作基因导入材料的应用 |
| CN106868509A (zh) * | 2017-03-23 | 2017-06-20 | 吉林师范大学 | 一种石墨烯修饰含氟二氧化铅电极及其制备方法 |
Non-Patent Citations (5)
| Title |
|---|
| YONGCHAO SI ET AL: "Synthesis of Water Soluble Graphene", 《NANO LETTERS》 * |
| 兵器工业科学技术辞典 编辑委员会: "《兵器工业科学技术辞典 环境工程 防腐与包装》", 31 May 1993, 国防工业出版社 * |
| 孙宾宾: "石墨烯的共价键功能化研究进展", 《广州化工》 * |
| 张招贤 等: "《钛涂层电极》", 31 May 2014, 冶金工业出版社 * |
| 杨培霞 等: "《现代电化学表面处理专论》", 30 October 2016, 哈尔滨工业大学出版社 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111218697A (zh) * | 2020-01-09 | 2020-06-02 | 浙江工业大学 | 一种具有八面体晶面的Pb电极、制备方法及其应用 |
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