随着纳米技术的迅速发展,纳米材料复合协同效应的研究也在不断深入[1-5]. 众所周知,纳米SiO2 具有诸多优良性能,如小尺寸效应,界面效应,光电特性,高温下的高强度、高韧性,稳定性好,而且制备工艺简单,原料易得[6]. 石墨烯是目前发现的唯一存在的二维“自由态原子晶体”[7],它具有高电导、高硬度和高强度等奇特的物理、化学性质,在电子、信息、能源、材料和生物医药领域均具有广阔的应用前景[8-13]. 将纳米SiO2微粒与石墨烯纳米片层以适当的方式进行复合,在应用中可以有效发挥二者的协同效应. 首先,由于纳米SiO2微粒粒径较小,大部分原子和-OH 基团暴露在颗粒表面,配位严重不足,使用中非常容易二次聚集,分散困难,造成颗粒纳米效应难以发挥. 和石墨烯复合后,石墨烯能起到对其包覆和改性的作用,改善其分散性和表面特性[6]. 其次,纳米SiO2微粒的引入能有效增大石墨烯纳米片层间距,提高石墨烯纳米片的分散性. 一直以来至少包含2种不同纳米微粒的多尺度纳米复合杂化材料一直是材料领域的研究热点[14],这种复合材料不仅可以发挥纳米微粒单一的优良特性,还会赋予材料协同的特殊性能[15-16]. 目前关于二氧化硅、二氧化钛、氧化锌和氧化铝等不同的纳米微粒和石墨烯纳米片复合制备多功能纳米杂化材料及其应用已有相关研究报道,其用于聚合物改性可同时赋予聚合物基体材料高强度、高硬度、高韧性和电导等一系列特殊性能[17-18]. 纳米SiO2/石墨烯复合材料是一种性能优异的理想树脂填料,将纳米SiO2微粒均匀分布在石墨烯纳米片层上,可以得到特定的三维结构的纳米复合材料. 本文作者综述了纳米SiO2/氧化石墨烯复合物的制备方法及应用,结合自身工作探索了其在皮革鞣制领域中的应用效果,发现纳米SiO2和氧化石墨烯纳米片的协同鞣制效应能显著提高皮革的耐湿热稳定和物理机械性能.

1 纳米SiO2/氧化石墨烯复合物的制备

1.1 原位生长法

该方法利用正硅酸四乙酯 (TEOS) 或硅烷偶联剂为硅源,在氧化石墨烯 (GO) 纳米片上原位水解生成纳米二氧化硅 (Nano-SiO2) 而制得产物. WU等[19] 将GO经超声处理溶解于乙醇-水溶液中,然后将一定量的TEOS和NH3·H2O加入上述乙醇-水溶液中,室温下机械搅拌反应24 h制得纳米SiO2/氧化石墨烯纳米复合物. HAERI等[20]将硅酸四乙酯 (TEOS) 与3-氨基丙基三乙氧基硅烷 (APTES) 以6∶4比例混合,用乙酸调节该混合溶液的pH值,先反应3 h,然后将其加入到GO的乙醇-水溶液中,室温下继续反应制得目标产物. 原位生长法因纳米SiO2与GO是以共价键合的形式结合,过程如图1所示. 由此方法制得的纳米SiO2 /氧化石墨烯复合物稳定性好,但该复合物亲水性有所下降,从而限制了它的应用范围.

  

图1 Nano-SiO2/GO原位生长机理示意图Fig.1 Schematic diagram of growth mechanism in situ of nano-SiO2/GO

1.2 化学改性法

纳米SiO2和氧化石墨烯以静电吸附作用或共价键作用进行复合称为化学改性法. MA等[21]采用3-氨丙基三乙氧基硅烷和环氧丙基三乙氧基硅烷分别对纳米SiO2和GO进行表面改性,纳米二氧化硅与氧化石墨烯表面修饰的功能基在一定条件下,通过共价键作用制备纳米SiO2/GO纳米复合微粒,过程如图2所示. YAO等[22]制备出了氨基表面功能化的纳米二氧化硅 (NH2-SiO2),氨基在水溶液中易离子化,使得纳米二氧化硅表面带正电荷; 而氧化石墨烯表面因富含羧基在水溶液中易电离带负电荷,二者通过静电吸附作用得到稳定的纳米SiO2/GO复合微粒,反应过程如图3所示.

1.3 选择性改性复合与刻蚀法

内外表面化学组成和性质不同的中空结构被称为Janus笼,它能够选择性装载特定物质,这就决定了其在污水处理、油水分离、药物缓释等方面具有潜在的应用价值. 唐林等[23]以氧化石墨烯为模板,通过选择性改性复合与刻蚀,制备了一种包覆有氧化石墨烯片的Janus介孔二氧化硅复合中空片,该纳米复合物的形貌是高度各向异性的Janus笼. 首先,以氧化石墨烯为模板,在其表面通过溶胶-凝胶反应生长二氧化钛,得到氧化石墨烯-二氧化钛复合纳米片. 然后以该复合纳米片为模板,在二氧化钛表面利用表面活性剂分子诱导生长介孔结构二氧化硅,获得氧化石墨烯-二氧化钛-介孔二氧化硅三层复合纳米片. 对该复合纳米片外层的介孔二氧化硅层表面进行疏水改性,洗去表面活性剂,刻蚀除去二氧化钛层,就得到了包覆有氧化石墨烯的片状Janus介孔二氧化硅笼,该Janus笼的外表面疏水,内表面亲水,可以很好地分散在有机溶剂中并选择性吸附水溶性物质.

  

图2 共价键作用制备Nano-SiO2/GO复合物Fig.2 Nano-SiO2/GO composite prepared with covalent bonding

  

图3 静电吸附法制备Nano-SiO2/GO复合物Fig.3 Nano-SiO2/GO composite prepared by electrostatic adsorption

2 纳米SiO2/氧化石墨烯纳米复合物的应用

2.1 改性聚合物

纳米材料增强的聚合物复合材料通常具有更高的强度、模量,同时还具有高韧性,而且不论是拉伸强度还是冲击强度一般均具有一致的变化率. 将无机纳米微粒均匀负载在氧化石墨烯纳米片层上,既能改善石墨烯纳米片在聚合物基体中的团聚行为,提高无机纳米粒子的分散性,更能使纳米材料在聚合物基体中发挥更加优异的性能. 李善荣等[24]使用氧化石墨和硅溶胶为原料,制备出了灰黑色的纳米SiO2/氧化石墨烯复合物粉末,将此复合物粉末加入到环氧树脂里,制备出不同比例的纳米SiO2/氧化石墨烯/环氧树脂复合材料. 实验发现纳米SiO2/氧化石墨烯复合物能有效提高环氧树脂材料的力学性能、热性能等,文中报道了复合材料的的冲击强度比纯环氧树脂提高了2.2倍,拉伸强度和弯曲强度也有明显的提高. 另外,此复合材料的起始分解温度也相比纯环氧树脂提高了10～25 ℃. WU等[25]以聚砜(PSF) 为基体通过掺杂纳米SiO2/氧化石墨烯复合物来提高聚砜的物理机械性能,水渗透性以及抗卵白蛋白性能. 当纳米SiO2/氧化石墨烯复合物以0.3%添加到聚砜中时,整个聚砜膜的水通量能达到最大值,是纯聚砜膜的近两倍. 与纳米SiO2/PSF，GO/PSF相比,纳米SiO2/氧化石墨烯/PSF复合膜的综合性能最好,如水的渗透速率,抗蛋白质性能,防污能力都达到最优值. 这可能是由于纳米SiO2均匀分散在氧化石墨烯纳米片层表面及之间,有效改善了氧化石墨烯的团聚行为. LI等[26]首次使用热致相分离法将纳米SiO2/氧化石墨烯复合物加入到PVDF聚合物基体中,制备了纳米SiO2/氧化石墨烯/PVDF纳米杂化膜,实验研究发现：纳米SiO2/氧化石墨烯/PVDF杂化膜对牛血清白蛋白 (BSA) 具有较弱的吸附能力,能显著改善PVDF薄膜的亲水性和防污能力. 而且,研究人员发现,当纳米SiO2/氧化石墨烯复合物的添加超过一定量时,PVDF基体薄膜的亲水性和防污能力反而会下降. 陈文等[27]使用氨基偶联剂(KH-550)改性纳米SiO2,制备出了亚微米级的胺基表面修饰的纳米SiO2,然后与氧化石墨烯通过简单的水溶液混合,在静电力作用下自组装形成具有“核/壳”结构的纳米SiO2/氧化石墨烯复合物,并将其添加到环氧树脂中,显著提高了环氧树脂的力学性能. 包覆在二氧化硅表面的氧化石墨烯纳米片层起到了表面改性剂的作用,有效地改善了纳米二氧化硅与环氧树脂基体之间的界面作用. WU等[28]利用原位生长法将正硅酸四乙酯 (TEOS)直接在氧化石墨烯纳米片层上水解,制得了纳米SiO2/氧化石墨烯复合物,发现纳米SiO2/氧化石墨烯复合物的热稳定性相比纯氧化石墨烯有明显提高,同时将不同质量分数的纳米SiO2/氧化石墨烯复合物与甲基苯基硅树脂 (MPSR) 进行溶液共混,大大提高了MPSR树脂的热稳定性和抗氧化性能. 王正君等[29]采用静电吸附法合成纳米SiO2/氧化石墨烯复合物,然后通过熔融共混制备了纳米SiO2/氧化石墨/PP复合材料. 力学性能测试表明,随着纳米SiO2/氧化石墨烯复合物含量的增加,材料的力学性能呈先增加后降低的趋势. 当纳米复合物添加质量分数为0.1%时,复合材料的力学性能最佳; 其拉伸强度和冲击强度分别比基体PP提高了17%和5.8%. 而且,纳米SiO2/氧化石墨烯复合物的引入使得纳米SiO2/氧化石墨烯/PP复合材料中PP相的结晶衍射峰强度增强,结晶温度和熔融温度都有一定提高,提高了基体材料的热稳定性. YAO等[22]合成出聚L-谷氨酸改性二氧化硅@氧化石墨烯纳米复合材料,这种新型的纳米填料大大地增强了聚乳酸的机械性能,当其添加量在聚乳酸基体中达到5%时,聚合物的拉伸强度高达88.9 MPa,比纯聚乳酸的高出45%. XIAO等[30]首次将阳离子聚电解质改性的SiO2纳米微球在水基质中与带正电荷的小尺寸GO (其横向尺寸小于200 nm) 以超声波辅助静电自组装方式合成了纳米SiO2/氧化石墨烯复合材料,在此工作基础上,该课题组又进一步开发了还原氧化石墨烯/银纳米粒子复合材料薄膜包裹的二氧化硅纳米微球SiO2@RGO@AgNP,此纳米复合材料不仅在水相中高度分散,亲水性极好,其对还原硝基苯酚也表现出了较高的催化活性.

聚合物的燃烧是一种激烈复杂的氧化反应. 当聚合物受热分解后产生的挥发性可燃气体达到一定浓度,并伴有充分氧气时,就会着火燃烧。常见的聚合物阻燃剂包括含卤阻燃剂、膨胀型阻燃剂、无机阻燃剂和纳米阻燃剂等. 含卤阻燃剂在燃烧过程中会释放出大量有毒或腐蚀性烟气；膨胀型阻燃剂(IFRs)在材料中添加量较大、易吸潮、与聚合物相容性较差[39]；氢氧化铝和氢氧化镁等无机阻燃剂效率低、填充量大、损害塑料的力学性能等原因制约了它们在聚合物阻燃方面的应用[40]. 纳米阻燃剂因具有不同的阻燃机理,包括捕捉聚合物中的自由基[41]、在聚合物中能形成“迷宫效应”抑制小分子挥发物的扩散[42]、抑制纳米阻燃剂附近的聚合物链段运动、使得活性反应组分的迁移更加困难[43]等,因此,纳米阻燃剂在提高聚合物材料阻燃性能方面具有巨大的优势. 石墨烯作为一种新型二维层状纳米材料,比表面积大、具有独特的层状纳米结构,热稳定性及阻隔性能优异,对环境友好等原因,在聚合物阻燃方面得到了日益广泛的重视,成为了阻燃领域重要的发展方向之一. 石墨烯对聚合物阻燃性能的影响主要取决于自身3个方面,即其分散性、界面相互作用力和石墨烯的尺寸. 当石墨烯在聚合物基体中实现均匀分散时,其特殊的二维层状结构会形成良好的物理阻隔层. 在材料燃烧过程中,石墨烯片层所形成的“弯曲路径”可有效地抑制裂解产生的小分子气体的逸散,还能够阻隔热量与氧气向聚合物内部扩散,提高聚合物材料的阻燃性能[44]. 石墨烯的尺寸越大,裂解产物在“弯曲路径”中逸散就越困难,导致聚合物材料的热释放速率变得更低. 聚合物材料的阻燃性能与炭层质量紧密相关,炭层越致密结实、含量多,燃烧越缓慢,阻燃效果就越好[45]. 但是石墨烯也存在纳米片层易团聚,与聚合物基体相容性差的缺陷,使得其纳米效应难以发挥到理想的效果. 一些常用的改进方法如采用聚合物原位聚合法可以实现石墨烯在聚合物基体中的较好分散,但是这些方法往往操作复杂、成本高、产量低,难以实现工业化. 因此利用石墨烯衍生物可以使这一问题得到一定解决. 氧化石墨烯是典型的石墨烯衍生物,利用其表面丰富的羟基、羰基、羧基以及环氧官能团接枝小分子,负载金属氧化物,非金属氧化物等可以有效提高石墨烯在聚合物基体中的分散性,增强石墨烯与聚合物基体的界面相互作用[46],促进聚合物在燃烧过程中形成炭层[47],从而提高聚合物基体材料的阻燃性能.

2.2 防腐涂料

已有文献报道石墨烯具有极佳的疏水性能,这也预示着其在油-水分离中的潜在应用. 由石墨或石墨烯改性的吸附剂具有极佳的吸油性能. LIU等[31]先将聚氨酯海绵浸泡在氧化石墨烯水溶液中制备出了氧化石墨烯聚氨酯海绵涂层 (GPU),然后再在上述溶液中加入水合肼80 ℃反应1 h,制备了石墨烯聚氨酯海绵涂层 (rGPU),该材料表现出较高的吸附特性和优良的有机溶剂回收能力. 最近,LI等[32]制备了石墨烯气凝胶,可高效吸附有机液体,材料具有如微孔结构、超轻、抗压、抗火和高吸附等优良性能. 但美中不足的是,在制备石墨烯气凝胶的过程中所需成本高,工艺复杂,而且石墨烯易发生团聚现象和氧化石墨烯难以与溶液分离等问题,大大限制了石墨烯作为吸附剂在染料污染治理方面的应用. 制备石墨烯基复合介孔材料是解决上述两个问题的有效途径之一. 罗玲玲[33] 采用软模板法,在石墨烯片上直接形成分布均匀、尺寸均一的纳米介孔二氧化硅,成功制备介孔纳米二氧化硅石墨烯复合材料. 将介孔纳米二氧化硅/石墨烯复合材料应用于对亚甲基蓝的吸附,表现出良好的吸附效果. 与纯石墨烯相比,该复合材料可以在较短的时间内达到吸附平衡. 这是由于介孔纳米二氧化硅的引入阻碍了石墨烯层与层之间的团聚,从而大大提高了石墨烯对亚甲基蓝的吸附速率. ITURBE-EK等[34]利用水热法合成了介孔二氧化硅/氧化石墨烯(SNS/GO)复合物,该复合物对水中染料的吸附作用效果显著,经不可逆测试实验,结果表明其对罗丹明 (RhB) 的吸附高达99%,而且不可逆吸附之后,SNS-GO/RhB复合材料具有荧光特性,该材料在高可见性涂料方面具有潜在的应用价值。 事实上,石墨烯基材料在构建疏水吸附剂方面存在较大的潜在开发价值及市场应用前景. LV等[35]利用一种简单的方法,在室温下采用烷基富硅烷为主要原料,在乙醇-水溶液体系中合成了氧化石墨烯纳米片包覆二氧化硅纳米杂化粒子,发现二氧化硅纳米微粒能均匀分布在氧化石墨烯纳米片层的表面,他们把商业聚氨酯海绵浸渍在纳米SiO2/GO杂化粒子的乙醇-水溶液中,得到一种表面积大,微孔且疏水性很强的三元吸附剂,这种三元吸附剂不仅具有优异的吸附能力,能一次性吸附达自身重量180倍的污染物,同时还具有一定的可回收性,能进行挤压和吸附的多次重复使用. SHERVIN等[36]首次以三维网状结构的天然石墨和硅藻土岩为原料,通过自组装气凝胶形式制备硅藻二氧化硅/石墨烯复合材料,该材料具有优异的吸附性能,能去除水中的汞,在保护环境方面具有重要的意义.

  

图4 纳米SiO2/GO环氧树脂复合涂料防腐示意图Fig.4 Schematic of anticorrosion of nano-SiO2/GO epoxyresion composite coating

2.3 改性吸附剂

在制备防腐涂料的过程中,人们往往选用溶剂型环氧树脂作为原材料. 然而,在环氧树脂固化过程由于溶剂的蒸发会导致树脂里面留有很多微孔,这也是环氧树脂使用过程中的一个固有的缺陷,因此为了提高环氧树脂的防腐性能,非常有必要去除这些微观孔隙的障碍. 为了克服目前环氧树脂存在的缺陷并进一步提高涂层的耐腐蚀性能. MA等[21]合成了一系列的纳米SiO2/氧化石墨烯复合材料,他们采用3-氨丙基三乙氧基硅烷和环氧丙基三乙氧基硅烷在氧化石墨烯纳米片层上直接水解生成纳米SiO2来制备复合物,并将纳米SiO2/氧化石墨烯复合物通过适当的方式分散到环氧树脂基体中. 通过对电化学阻抗测试及防腐过程中涂料的形态监测等分析发现: 加入纳米SiO2/氧化石墨烯纳米复合物后,环氧树脂涂料的防腐性能相比于纯的环氧树脂涂料以及分别单独添加纳米SiO2和GO纳米片层填料的环氧树脂涂料,其防腐性能显著提高. 防腐过程示意如图4所示.

2.4 制作电化学传感器

学员希望的学习内容前三位分别为：临床常用口语（67.02%），文献阅读（46.81%）和临床指南（45.74%）。见表2。

2.5 阻燃聚合物

土体恢复系数与沉桩方式（如打入桩、静压桩、锤型等）、土体性质（如土体的粘性、密实度等）、桩基特征（如桩径、桩长等）、休止恢复时间等因素有关。一般而言，在相同其它条件下，静压法施工对土体扰动破坏较弱，土体恢复系数小于锤击法施工，而对于锤击法施工，锤重越重，恢复系数越大；黏性土恢复系数较大、粉土较小、砂土更小；桩径越大、桩长越长，土体恢复系数越大，所需要的休止恢复时间也越长；桩基承载力随着时间增加而增长，开始增长迅速，最后逐渐趋于稳定。

纳米SiO2/氧化石墨烯复合材料由于其独特的结构,优异的热、电性质,基于纳米SiO2/氧化石墨烯复合物具有3-D纳米材料的结构特性,其作为电响应智能材料目前受到了广泛关注. LU等[37]制备了表面负载银纳米粒子的AgNP/F-SiO2/GO复合物,方法简单易行,该复合物可用于检测过氧化氢和葡萄糖的传感器. 分子印迹聚合物 (MIPs) 是能够专一识别目标分子,且对目标分子具有记忆功能的聚合物. ZENG等[38]利用一种新型的分子印迹路线合成了电化学传感器GO/SiO2-MIPs,这种传感器对多巴胺具有特定的识别能力,其对多巴胺浓度的检测具有较宽的线性范围. 基于SiO2/GO复合材料的电化学传感器具有较高的电流响应和较短的响应时间,以及良好的选择性等优势,此类材料在电化学传感器应用方面具有很大的应用潜力.

聚合物的熔融黏度与其阻燃性能也紧密相关. 纳米颗粒阻燃改性聚合物研究发现: 不同种类纳米颗粒之间存在阻燃协同效应,如碳纳米管(CNTs)-纳米黏土、CNTs-超细氢氧化镁、纳米氢氧化铝-纳米高岭土、纳米二氧化硅-氧化石墨烯等复合体系[48]. 将复合纳米颗粒添加到聚合物基体中,可以提高材料的熔融黏度,使燃烧过程中产生的小分子更难扩散至燃烧带,从而提高复合材料的阻燃性能. LI等[49]通过缩合反应将2-二苯基膦乙基三乙氧基硅烷(DPPES) 接枝在氧化石墨烯的表面,实现了石墨烯(GO)在环氧树脂中良好的分散. 添加 10% DPPES/GO的环氧复合材料的阻燃级别为UL-94 V-0级,残炭率和氧指数(LOI) 分别增加了42%和80%. 相比纯环氧树脂,加入DPPES/GO后环氧树脂的阻燃性能得到大幅提升,这是因为DPPES中所含的硅、磷元素与石墨烯的协同作用有效提高了环氧树脂的阻燃性. HUANG等[50]较早报道了关于纳米蒙脱土与石墨烯的协同阻燃研究,发现在添加量(2%) 相同的前提下,石墨烯/蒙脱土/PVA纳米复合材料的最大热释放速率(PHHR)均低于石墨烯/PVA和蒙脱土/PVA纳米复合材料,即石墨烯-蒙脱土纳米复合物对聚乙烯醇基体(PVA)热性能的改善均优于单独添加石墨烯或蒙脱土. 实验结果证明: 相比石墨烯/PVA和蒙脱土/PVA复合材料,石墨烯/蒙脱土/PVA复合材料燃烧后炭层更加连续致密,对聚合物基体起到更好的保护作用. 之后,HUANG等[51]报道了石墨烯-碳纳米管体系对聚丙烯(PP)的协同阻燃效应,发现添加1% 石墨烯或1% CNTs的PP的最大热释放速率(PHHR)都比添加1%石墨烯-CNTs复合物的PP高很多. 也即是石墨烯-CNTs复合体系对PP的阻燃效果明显优于单独使用石墨烯或碳纳米管. 最近,HUANG等[52]还报道了石墨烯-水滑石(LDHs)的协同阻燃效应,添加石墨烯-LDHs 协同阻燃剂之后使聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的PHHR值从 496 kW/m2下降至 340 kW/m2,低于单独使用石墨烯或 LDHs 的PHHR值. 并且在PMMA-膨胀型阻燃剂(IFRs)体系中,由于石墨烯-LDHs的协同增强作用很好的解决了由于IFRs的加入带来的基体材料力学性能的下降的问题. 我们制备了表面功能化球形纳米SiO2-氧化石墨烯/聚合物基纳米复合材料并探讨了其对绵羊皮的协同阻燃效应,对此类材料鞣制的皮革做了极限氧指数(LOI)测试,发现其LOI值高达32.8%,比原料皮的LOI(24.5%)有明显提高,此复合材料显著提高了皮革的阻燃性能.

我国是世界上锅炉、压力容器台数较多的国家之一，而且每年还要生产大量的锅炉和受压容器．众所周知，锅炉和压力容器是承受一定温度和压力的特种设备，其安全可靠性将影响到国计民生．

基于上述工作,我们课题组将亲水基表面修饰的类球形SiO2纳米微粒和氧化石墨烯以一定的方式复合,制备了在水溶液中分散性很好的球形纳米SiO2/氧化石墨烯复合物,其在扫描电镜下观察到的形貌如图5所示. 将该材料初步用于鞣制绵羊酸皮和蓝湿皮,发现其在提高革阻燃性能的同时,还赋予成品革一定的抗静电特性,图6为所制备的多种不同鞣制材料和市售丙烯酸树脂鞣剂CHINATAN OM(用量均为皮重的4%)的电化学阻抗谱对比图(阻抗实验是在KCl (0.1 mol/L)、K3[Fe(CN)6] (5 mmol/L) 和K4[Fe(CN)6] (5 mmol/L)混合溶液中进行的,电压为0.21 V的直流电压上叠加5 V的交流电压,在100 kHz～100 mkHz频率范围内记录奈奎斯特图,测试仪器为德国环球分析测试仪器有限公司提供的Zahner电化学工作站,型号是IM6ex),图中所有的奈奎斯特曲线谱图都包含两部分: 对应电子转移电阻大小的高频区和对应区域扩散过程的线性低频区,半圆半径越大,电阻越高. 由图 6可知: 聚乙烯醇表面修饰的纳米SiO2-氧化石墨烯/聚马来酸酐-丙烯酸(PVA-SiO2-GO/PMAAA),聚乙二醇表面修饰纳米SiO2-氧化石墨烯/聚马来酸酐-丙烯酸(PEG-SiO2-GO/PMAAA)纳米复合鞣剂相比纯聚马来酸酐-丙烯酸鞣剂 (PMAAA) 和CHINATAN OM，可以显著降低皮革的电阻,即增强皮革的抗静电特性. 抗静电性与材料表面电阻和体积电阻有关,一般来说表面电阻率越高,体积电阻率越高,电阻越小,物质的抗静电性能越好. 此工作找到了一个基于纳米SiO2/氧化石墨烯复合材料新的应用方向和领域,可以赋予皮革一些优异的新性能。

  

图5 PEG-SiO2-GO复合物的SEM形貌Fig.5 SEM morphology of PEG-SiO2-GO composite

  

图6 不同鞣剂鞣革的电化学阻抗谱图Fig.6 Electrochemical impedance spectra of the tanned leather with different tanning agents

3 总结与展望

氧化石墨烯纳米片上的可参与反应的活性官能团与SiO2纳米微粒能通过化学键合的方式有效复合,纳米SiO2/氧化石墨烯复合材料兼具了纳米SiO2和氧化石墨烯二者的优点,在应用中可以协同作用从而赋予复合材料一些特殊和优异的新性能. 作为一种低毒环保的新型纳米复合材料,其应用领域也必将会越来越广泛,特别是在催化、生物传感器和吸附剂等领域目前已有较多研究报道. 将其添加到聚合物基体中,能显著提高聚合物的力学性能、催化性能、防腐性能和吸附性能等. 事实上,该纳米复合材料在制革领域的研究相对较少,纳米SiO2微粒和石墨烯二维纳米片层在皮革鞣制过程中可以同时发挥协同鞣制效应,产生高密度交联点,大大提高皮胶原的耐湿热稳定性和机械性能,还将赋予皮革一系列新的优异性能如抗静电性和阻燃性等,在提升和改进传统的制革工艺和技术方面有良好的应用前景.

第三，学生层面。在小学体育学科教学的发展中，学生层面的发展方向是：培养学生长期进行体育锻炼的意识与行为技能。在传统的小学体育学科教学中教师往往不注重对学生体育锻炼意识与行为技能的培养，因此，多数学生往往在课后不再进行体育锻炼，由此使得体育教学活动未能够真正实现对学生体育意识与行为技能的培养。在新时代背景下开展小学体育学科教学，必须培养学生长期进行体育锻炼的意识与行为技能。由此，实现体育教学活动开展的长远效益。

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