六方氮化硼及其纳米片在催化领域的研究进展

六方氮化硼(h-BN)具有优异的化学和热稳定性、良好的热传导性和很高的机械强度.除了上述性质,二维结构的六方氮化硼纳米片(BNNS)还表现出其他的优势(比表面积大、带隙宽度可调等),因此在一些关键领域有广泛的应用前景.本文对BNNS的制备及六方氮化硼(块体和纳米片)材料在催化领域的应用进行了评述与展望.     

应力条件下单壁氮化硼纳米管结构、力学和电学性质

采用第一性原理赝势平面波方法,研究了单壁氮化硼(BN)纳米管在应力条件下的结构、力学和电学性质。计算了不同类型氮化硼纳米管的弹性模量、拉伸强度和Poisson比。结果表明:氮化硼纳米管具有与碳纳米管相同量级的弹性模量(TPa量级)和拉伸强度(GPa量级),可以当作稳定的基体材料用于复合材料的合成中。同时发现:在拉伸情况下,氮化硼纳米管的结构和能带结构均发生一定规律的变化,能隙逐渐减小。这表明,氮化硼纳米管可以用作nm级别的力学传感器。     

一维纳米结构太阳电池及其研究进展

一维纳米材料是一种新型的光伏材料,具有显著的二维量子限制效应、良好的光吸收特性和光学减反射特性,在改善太阳电池的光伏性能方面具有潜在应用.介绍了纳米线和纳米管等一维纳米结构的光吸收特性,重点评述了Si纳米线、GaAs纳米线和碳纳米管等一维纳米材料在太阳电池应用上的研究进展,同时指出了一维纳米结构太阳电池研究中存在的一些问题,并提出了其今后的发展方向,如优化工艺和电池组态形式、改善界面特性以及深入揭示一维纳米结构太阳电池的载流子输运机制等.     

低维硼碳纳米材料第一原理研究

介绍了近年来关于低维硼碳纳米材料结构和电子性质的研究工作.通过第一原理计算,从理论上预言了稳定的低维硼纳米结构,并系统研究了以稳定硼平面为基础的硼纳米管和硼纳米带的电子性质.对于硼碳复合纳米材料,以BC3,BC5和BC7有序结构的平面为基础,发现对其剪裁、氢化修饰之后,硼碳纳米结构具有丰富的电磁学性质,可能在未来电子学器件中得到广泛的应用.     

21世纪最有前途的材料Ⅱ——纳米材料的制备与应用

主要介绍了二维纳米薄膜、三维纳米晶体材料和纳米复合材料的制备方法。探讨了各种方法的特点与适用性,并展望了纳米材料在催化、光学、电学、磁学,传感器、陶瓷及生物医学等领域的应用前景。     

晶圆级二维单晶材料生长的研究进展

低维材料因其原子级的物理尺寸而拥有独特的物理化学性质. 以石墨烯为代表的二维材料具有优越的光学、电学、力学及热学性能,在电子、光电、能源、催化等领域具有巨大的应用潜力. 大尺寸、高质量的单晶材料是大规模高端器件的应用基础. 为此,研究者们致力于实现晶圆级二维单晶材料的制造研究. 利用化学气相沉积法(CVD)制备二维材料具有薄膜质量高、可控性强、均匀性好等优点,因此,CVD成为制备高质量二维单晶材料的首选. 文章从二维导电石墨烯、绝缘氮化硼和半导体过渡金属硫族化合物入手,总结了近年来利用CVD技术外延制造二维单晶薄膜的研究进展,讨论了大面积二维单晶材料的制备策略与生长机理,指出了目前存在的问题,对未来高质量二维单晶薄膜的制备方法进行了展望. 该综述为进一步推动二维单晶材料的规模化应用提供借鉴.     

纳米材料在油井水泥中的应用进展

纳米材料具有粒径小、表面能大、比表面积大的特点,将其添加到油井水泥中制备成性能优异的固井水泥浆是国内外研究的热点。介绍了纳米材料在油井水泥中的作用,包括促进水泥水化、改善油井水泥石力学性能、降低水泥石渗透率和孔隙度、提高水泥石耐温性、提高浆体稳定性等;并对目前在油井水泥中应用的纳米碳材料、纳米矿粉、纳米金属氧化物三类纳米材料进行了详细分析,重点阐述了纳米二氧化硅、纳米重晶石粉、纳米沸石粉、埃洛石纳米管、纳米黏土、纳米氧化铝、纳米氧化镁、纳米氧化铁、碳纳米管/碳纳米纤维、石墨烯纳米片在油井水泥中的应用进展及作用机理。最后指出了纳米材料在油井水泥应用中存在的问题,提出未来需要在纳米材料分散性、对油井水泥性能的双重影响及应用成本方面进一步探索和研究。     

TLM钛合金表面二氧化钛三维结构纳米薄膜的可控制备及表征

为了提高血管支架医用钛合金表面的亲水性和抗溶血作用,采用阳极氧化工艺在近β型TLM(Ti-25Nb-3Mo-2Sn-3Zr)医用钛合金表面构建了具有纳米孔/纳米管三维结构二氧化钛(TiO2)纳米薄膜,并对其结构和性能进行表征.研究结果表明:通过控制一次阳极氧化电压和时间可获得具有上层为无序纳米孔、中层为有序纳米管、底层为有序纳米孔的三维结构TiO2纳米薄膜,该薄膜为无定形态;而采用二次阳极氧化工艺获得了纳米孔互贯网络的TiO2纳米薄膜,该薄膜表面更加平整,且表面孔隙率大、亲水性好,同时具有比一次阳极氧化薄膜更好的抗溶血作用,这为其应用于血管支架方面打下基础.     

纳米氮化硼含量对Ti(C,N)基金属陶瓷组织和性能的影响

在氮气环境下,采用微波烧结技术制备氮化硼纳米粒子增强Ti(C,N)基金属陶瓷,采用SEM观察了其显微组织,并考察了BN含量对材料力学性能的影响.研究表明:纳米氮化硼对Ti(C,N)基金属陶瓷具有明显强化作用,添加1.5%纳米氮化硼时,复合材料的力学性能最佳,抗弯强度(TRS)提高了21.6%,硬度(HRA)提高了1.6%.纳米氮化硼的加入,阻碍了Ti(C,N)颗粒的溶解,金属陶瓷的断口形貌表现为穿晶断裂.     

单壁氮化硼纳米管拉曼散射强度的计算

利用非共振情况下的键极化模型理论,对单壁氮化硼纳米管的拉曼光谱强度进行研究.考察氮化硼纳米管结构、入射光和散射光的偏振方向以及管轴的取向对散射光强度的影响.计算结果表明:光的偏振方向对拉曼散射强度影响较大,而手性对拉曼光谱的影响较小.针对氮化硼纳米管样品的实际情况,给出无规取向氮化硼纳米管的拉曼散射强度.     

单壁氮化硼纳米管储氢的理论研究

采用蒙特卡罗方法模拟常温、中等压强下单壁氮化硼纳米管的储氢,重点研究了单壁氮化硼纳米管的管径、管长和手性以及压强对其物理吸附储氢的影响.与单壁碳纳米管的物理吸附储氢相比较,氮化硼纳米管的储氢性能明显优于碳纳米管.计算结果显示,在常温、中等压强下单壁氮化硼纳米管的物理吸附储氢量(质量百分数)可以达到美国能源部提出的商业标准.     

合成硼,碳,氮体系化合物功能薄膜的结构性质

为探讨合成硼、碳、氮体系化合物功能薄膜结构性质，综合评述了Ｘ射线、电子衍射、高分辨电镜分析、红外光谱、拉曼光谱，以及俄歇电子谱和Ｘ射线光电子谱等方法对氮化硼、氮化碳和硼碳氮薄膜材料的结构性质的检测结果，指出以采用多种方法复合测定为宜；相互补充的成分、结构、特性等信息，会有助于薄膜结构研究的深化。     

碳基二维晶体材料的研究进展

石墨烯是由sp2杂化的碳原子紧密排列而形成的蜂窝状二维层状晶体,具有众多奇异的电子、热、机械及光学等特性和广泛的应用前景.近年来,受到石墨烯研究的启示,新型二维层状晶体如六方氮化硼、过渡金属硫族化合物以及硅烯等受到越来越多的关注,正成为国际学术界的研究热点.本文简明地评述了碳基二维晶体材料研究的历史及现状,特别是石墨烯和硼、氮杂化石墨烯的研究进展,最后对碳基二维新材料的研究发展趋势进行了展望.     

模板法合成的纳米材料

介绍纳米材料的一些特点和性质，评述用模板法合成的各种纳米结构材料和纳米管的应用前景及最新进展。     

石墨烯及二维六方氮化硼在LED散热中的应用

随着发光二极管的广泛应用,其散热问题日趋受到重视.针对发光二极管热导率影响其量子效率和产品寿命的问题,以具有高导热性能的石墨烯和二维六方氮化硼材料作为研究对象,综述了石墨烯和二维六方氮化硼在发光二极管电子器件散热领域中的一些重要的基础研究成果,并展望其在未来的应用前景.     

一步法合成微纳结构TiO_2及在染料敏化太阳电池中的应用

TiO2纳米颗粒具有较高的比表面积及吸附性能,使得其在染料敏化太阳电池中的应用及效率取得了突出的进展.近年来,TiO2微米球由于具有较大的比表面积、对可见光的散射作用强,以及特殊的微纳米结构等特点,倍受人们的关注.因此,为了获得较高的光电转化效率,充分利用各维度微纳米材料的优点,制备复合维度的光阳极结构薄膜是目前研究的热点.在本研究中,我们采用一步法直接合成了TiO2微米球与纳米颗粒共生纳米材料,该共生材料具有较大的比表面积、优良的光散射作用.将其作为光阳极材料应用于染料敏化太阳电池中,与纯微米球及纳米颗粒相比,基于该共生纳米材料制备的光阳极薄膜的染料吸附量大、电子寿命长,有效地提高了电池的短路电流密度,在相同的多孔薄膜厚度为7.2μm时,得到了8.15%的光电转化效率,优于纯微米球的7.60%及纳米颗粒的6.83%.最后,通过加入一层纳米颗粒(4.8μm)进行薄膜结构优化及Ti Cl4处理,基于该共生微纳米结构的太阳电池获得了10.82%的高光电转化效率.     

纳米压痕试验在纳米材料研究中的应用

纳米材料由于其本身特殊的尺度,呈现出与体材料完全不同的力学、摩擦学性质.纳米压痕试验作为一种在纳米尺度进行力学、摩擦学性质表征的有效手段,已经被成功地运用于单层/多层薄膜、超薄膜、纳米线/管等纳米材料的纳米摩擦学研究中.在硬度、弹性模量的测量以及弹性/塑性形变、应变强化等现象的研究中已经取得了许多重要的成果.但是,目前的纳米压痕试验还存在着重复性差、精确定量困难、缺少统一的测试标准等问题.寻找解决这些问题的方法,是纳米压痕试验未来发展中的重要课题.     

碳纳米材料的制备及应用

碳纳米材料具有独特的低维纳米结构、优异的性能和潜在的应用价值.重点综述上海大学低维炭材料与器件物理研究所在碳纳米材料研究方面的最新进展,并对碳纳米材料的发展趋势及对未来生产生活的影响进行评述.研究所在高纯度高结晶性单壁碳纳米管(single-walled carbon nanotubes,SWCNTs)、双壁碳纳米管(double-walled CNTs,DWCNTs)的大量生产与应用,具有量子效应的多壁碳纳米管(multi-walled CNTs,MWCNTs)的合成,碳纳米线的可控生长,单根MWCNT、单根碳纳米线的拉曼(Raman)光谱研究以及石墨烯的大量制备等方面均取得了可喜的成果.     

硼富勒烯及其相关结构研究进展

本文对硼富勒烯等硼纳米结构及其相关材料的研究进展进行了简要评述. 首先对硼和碳元素及其成键性质的区别与联系进行了讨论, 并简要介绍了碳富勒烯、纳米管和石墨烯的发现及其结构与性质. 接下来系统回顾了过去几十年来人们对硼团簇、硼纳米管和硼纳米线等纳米结构在理论和实验研究方面取得的进展.特别是最近几年来, 针对硼富勒烯、硼纳米管、硼单层平面、硼富勒烯固体等结构的研究取得了一些重要进展, 本文在结合我们自己研究工作的基础上, 对上述研究进展做了系统地介绍. 最后对硼富勒烯及其相关材料的研究前景进行了展望.     

新型二维B-C-N结构及其光、电性能研究

以立方相氮化硼-金刚石为研究主体,设计了新型异质二维三明治纳米膜结构,对其进行电学和光学研究,并探索原子级别厚度微观结构和物理性质之间的对应关系以及揭示其优异的电、光学性能.