碳纳米管在碳纤维纸上的生长研究

采用酞菁铁(FePc)作为碳源和催化剂源,利用化学气相沉积(CVD)法在碳纤维纸(CFP)上生长碳纳米管(CNTs),从而制备了碳纳米管/碳纤维纸复合材料,并利用扫描电镜(SEM)测试、X射线衍射(XRD)测试、接触角测试、电导率测试和孔隙率测试等方法对其结构和性能进行了表征.结果表明,碳纳米管能在碳纤维纸表面生长;表面生长碳纳米管后,碳纤维纸的疏水性、孔隙率和电导率均有所提高.     

微生物燃料电池La_(0.7)Sr_(0.3)CoO_3/PANI阴极催化剂的制备及催化性能

采用原位聚合法合成了La0.7Sr0.3CoO3/PANI复合材料微生物燃料电池(MFC)阴极催化剂。通过X射线衍射(XRD)、红外光谱(FT-IR)和扫描电子显微镜(SEM)对所制备催化剂进行结构和微观形貌表征。采用循环伏安法(CV)和交流阻抗法(EIS)对复合材料进行电化学性能的分析。结果表明,聚苯胺(PANI)含量的差异导致催化剂的活性有较大区别,在磷酸盐缓冲溶液中含PANI质量分数为6%的La0.7Sr0.3CoO3/PANI催化剂表现出了良好的活性。将所制备催化剂应用于单室微生物燃料电池阴极,结果显示,PANI质量分数为6%的La0.7Sr0.3CoO3/PANI对应MFC的最大功率密度258.91mW/m2,相应开路电压达642.7mV。这表明La0.7Sr0.3CoO3/PANI催化剂具有显著的催化活性,为需求有效MFC阴极催化剂材料提供了新途径。     

聚苯胺-多壁碳纳米管修饰生物阴极微生物电解池产氢性能

采用原位化学氧化聚合法合成了聚苯胺-多壁碳纳米管复合材料,成功构建了修饰生物阴极型微生物电解池,通过聚苯胺-多壁碳纳米管复合材料的耦合作用,提高体系产氢性能,并通过对外加电压、电极间距、电解质浓度等外部操作参数的优化,进一步提高体系性能。实验结果表明,修饰生物阴极实现同步处理废水产氢,表现出优于未修饰生物阴极(MEC)的性能。在外加电压0.9 V、电极间距3 cm、电解质浓度100 mmol/L操作条件下,体系性能最佳。此时聚苯胺-碳纳米管修饰生物阴极微生物电解池H2产率可达0.83 m3/(m3·d),COD去除率为89.3%,阴极H2回收率为51%。     

碳纤维-纳米金复合材料修饰电极检测ATP的研究

采用静电纺丝法和高温碳化法制备了碳纤维材料,进一步用水热合成法制备碳纤维-纳米金复合材料.将优化浓度的碳纤维-纳米金复合材料作为修饰剂固定于碳离子液体电极(CILE)的表面制得了碳纤维-纳米金修饰电极(CNF-Au/CILE),采用扫描电子显微镜考察了复合材料的表面形貌.最优实验条件下将该修饰电极用于ATP的检测,结果发现ATP浓度为0.06～0.80 mmol/L和12.0～150.0 mmol/L时,氧化峰电流值与浓度呈现出良好的线性关系,检测限为0.023 mmol/L.常见干扰物质对ATP的测定影响较小,说明该方法具有良好的选择性,并成功应用于三磷酸腺苷二钠注射液中ATP含量的测定.     

ZIF-9基多孔碳/碳纤维复合材料的孔结构对锂硫电池性能的影响

通过溶剂热法在碳纸的碳纤维表面生长高密度排列的ZIF-9,后经一步热解再氧化,形成ZIF-9基多孔碳/碳纤维导电复合材料。SEM、TEM、EDS、XRD、XPS、BET表征结果显示,不同氧化时间制备的材料形貌和组成相同,随氧化时间的增加最可几孔径增大,呈单峰多孔碳→双峰多孔碳→单峰多孔碳的变化趋势。恒电流充放电、循环伏安、交流阻抗电化学测试结果显示,随着氧化时间的增加电池放电比容量、循环稳定性呈先升高后降低的趋势。氧化2 h制备的C-N-Co_3O_(4(2))/CP材料是最可几孔径2.0 nm的双峰多孔碳,其电池比电容量、循环稳定性表现最佳。具有适宜孔径和双峰的多孔碳有利于提升电池容量和稳定性。     

碳纤维增强木粉／聚乙烯复合材料的制备及其力学性能

将短切碳纤维(SCF)与木粉(WF)、高密度聚乙烯(HDPE)塑料和其他添加剂共混、熔融复合后,用模压成型方法制备了短切碳纤维增强木塑(SCF/WF/HDPE)复合材料;将碳布放置于木塑板上下表面,经模压成型制备碳纤维布增强木塑(CFC/WF/HDPE)复合材料。研究了碳纤维用量对碳纤维增强WF/HDPE复合材力学性能的影响,并利用扫描电镜(SEM)和红外光谱(FTIR)对碳纤维进行表征。结果表明:与纯WF/HDPE复合材相比,碳纤维加入量为10%时,复合材料的力学强度提高幅度最大,拉伸强度和弯曲强度分别提高了8.4%和10.6%;当碳纤维加入量为6%时,复合材料的韧性提高幅度最大,断裂伸长率提高了25.9%,冲击强度提高了24.4%。使用丙酮清洗掉碳纤维表面的上浆剂后,其增强效果比未经过处理的碳纤维略有下降。与短切碳纤维相比,碳布的增强效果更好,与短切碳纤维增强木塑(SCF/WF/HDPE)复合材料相比,碳布平铺在木塑板表面的结构拉伸性能可提高62%,断裂伸长率提高148%,弯曲强度提高71%,冲击强度提高313%。     

g-C3N4/CB/AuNPs修饰玻碳电极的制备及其对硫酸联氨的电化学测定

将炭黑(CB)纳米粒子与类石墨相氮化碳(g-C₃N₄)混合,然后将金纳米粒子(Au NPs)掺杂其中,形成一种新型g-C₃N₄/CB/AuNPs复合纳米材料,用于修饰玻碳电极.通过扫描电子显微镜(SEM)对复合材料的形貌进行了表征.实验结果表明：g-C₃N₄/CB/AuNPs对硫酸联氨(N₂H₄·H₂SO₄)的电化学氧化呈现极好的电催化性能.硫酸联氨的氧化电流与其物质的量浓度在2.5×10^-5～1.5×10^-3 mol·L^-1线性范围内呈良好的线性关系,检测限为1.6μmol·L^-1(信噪比S/N=3).     

Al2O3界面修饰单向纤维C/C复合材料组织结构及其力学性能

为了缓解C/C复合材料脆性,利用勃姆石溶胶对单向碳纤维预制体进行处理,在纤维表面制备了Al₂O₃涂层.使用自制的热梯度化学气相沉积(TG-CVI)设备对预制体进行致密化,得到致密的C/C复合材料.通过高温热处理进一步调节界面的结合强度和基体碳的石墨化程度.利用排水法测试复合材料的密度,万能材料试验机测试其拉伸性能,采用可视化石墨烯片层技术(VGT)对试样进行处理,使用偏光显微镜(PLM)、扫描电子显微镜(SEM)、X-射线衍射(XRD)分别研究复合材料的微观组织、界面和断面形貌、以及物相组成.结果表明：涂覆Al₂O₃涂层的C/C复合材料在沉积后期转变为粗糙层(RL)织构.经过高温热处理后,碳基体的石墨化程度提高,改变了C/C复合材料的断裂机制.由复合材料最初的脆性断裂向拟延性转变,延伸率提高.C₍f(Al₂O₃))/C-3样品的峰值应力达到了77.3 MPa,延伸率达到了15%.     

基于Co/β-Mo2C修饰碳纸阳极的高性能微生物燃料电池

采用热处理辅助的化学法制备了Co/β-Mo₂C双金属碳化物，将其作为微生物燃料电池(MFCs)阳极催化剂. 采用扫描电子显微镜(SEM)，X-射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)等手段研究了形貌和组成，采用电化学交流阻抗(EIS)法、循环伏安(CV)法和单室空气阴极微生物燃料电池(MFC)研究了其电化学性能. 结果表明:Co/β-Mo₂C具有良好的电催化性能以及出色的微生物相容性. 含有3 mg/cm2 Co/β-Mo₂C的阳极MFC最大输出功率密度和库伦效率分别为483.3 mW/cm2和3.7%，分别是未修饰的碳纸阳极MFC的1.30倍和1.68倍. 该研究可为开发高性能的微生物燃料电池阳极催化材料提供新思路.     

NiCo2O4@PANI复合材料的制备及其电化学性能研究

通过水热处理及电化学沉积,在集流体泡沫镍上原位生长出NiCo₂O₄@PANI复合材料.通过扫描电镜观察到泡沫镍上均匀分布着表面粗糙的纳米棒阵列,这种结构有利于电极材料与电解液的充分接触与反应;PANI(聚苯胺)的包覆增加了NiCo₂O₄的导电性,降低了载流子传输的活化能,因而表现出优异的电化学性能.在1 mA·cm^-2的电流密度下,复合材料的比电容为2 307.15 F·g^-1.当电流密度提升到20 mA·cm^-2后,比电容的保留率为78.13%.在10 mA·cm^-2电流密度下,循环2 000次后,比电容保留率为85.46%.测试结果证明该复合材料作为电极材料,在超级电容器的应用中有着巨大的潜力.     

Synthesis and supercapacitor characteristics of PANI/CNTs composites

The polyaniline coated multi-walled carbon nanotubes (PANI/CNTs) composites were synthesized by in situ polymerization. The microstructure and component of the composites were characterized by scanning electron microscope (SEM), Fourier transfer infrared spectroscopy (FTIR), X-ray diffraction (XRD), and N2 adsorption BET. The electrochemical performances of the samples were tested by cyclic voltammogram (CV), electrochemical impedance spectroscopy (EIS) and galvanostatic charge/discharge. The results showed...     

椰壳类活性炭高温改性及吸附铝电解质熔盐中K~+的性能

利用SEM,ASAP2000M和FTIR对高温改性前后的椰壳活性炭的表面性能进行检测分析,并通过吸附铝电解质熔盐中K~+的实验对吸附动力学过程进行分析,研究高温改性对活性炭表面性能的影响和高温改性后活性炭吸附熔盐中K~+的性能.表面性能检测的分析结果表明,活性炭经过高温改性后比表面积由918 m~2/g提升至2 544 m~2/g,表面孔径分布得到优化,并且具有去除表面杂质的作用;同时,高温改性前后活性炭的表面官能团种类没有发生明显变化,说明高温改性后的活性炭能够在铝电解质熔盐中保持稳定的结构.吸附实验数据的分析结果表明,活性炭在铝电解质熔盐中吸附K~+的过程符合准二级动力学模型;并且,经35 min后达到吸附平衡,K~+最大吸附量为20.8 mg/g.     

硝酸改性碳微球的制备及电化学性能

为了提高碳电极材料的比容量,将悬浮聚合法合成的聚苯乙烯微球经高温碳化后,再通过浓HNO₃液相处理制备改性碳微球电极材料.通过场发射扫描电子显微镜、透射电子显微镜、N₂ 吸附解吸仪和傅里叶红外光谱表征所合成碳微球和改性碳微球的形貌和微观结构,以及循环伏安法和恒流充放电法测试改性碳微球电极材料的电化学性能,结果表明:在0.625 A/g的电流密度下改性后碳微球比容量达到246 F/g,且在12.5 A/g的大电流密度下仍然具有比未改性碳微球明显高的比容量.     

石墨烯量子点对对苯二酚的检测

以柠檬酸为碳源,采用一步熔融法制备了石墨烯量子点,通过红外光谱、紫外-可见吸收光谱、荧光光谱对其光学性能进行表征,同时考察了石墨烯量子点耐光漂白能力和抗盐性. 该石墨烯量子点可应用于对苯二酚的检测,其荧光强度与对苯二酚浓度成良好的线性关系(R²=0.979),方法的检测限为3.1 nmol·L^-1, 线性范围为1.0×10^-7~5.0×10^-6 mol·L^-1.     

不同掺杂态聚苯胺的合成及其红外光谱的研究

以十二烷基苯磺酸(DBSA)和樟脑磺酸(CSA)作为掺杂剂,采用乳液聚合法和研磨法,合成了DBSA掺杂聚苯胺、CSA和DBSA共掺杂聚苯胺,探讨了合成条件对掺杂聚苯胺导电性能的影响,并研究了掺杂聚苯胺的红外光谱。DBSA掺杂聚苯胺、CSA和DBSA共掺杂聚苯胺的电导率分别为0.274 S/cm和1.210 S/cm。在DBSA掺杂聚苯胺中再掺杂CSA,可提高聚苯胺的电导率。     

pH值和尿素浓度对Yb3+/Er3+共掺杂Y2O3微纳米晶的形成及上转换荧光性质的影响

利用均相共沉淀法, 通过调节前驱体溶液的pH值和尿素浓度, 经700 ℃烧结后合成一系列Y₂O₃∶Er³⁺,Yb³⁺上转换微纳米晶颗粒. 用X射线衍射（XRD）、 透射电子显微镜（TEM）、 Fourier变换红外光谱（FITR）和荧光光谱对样品的物相结构、 微观形貌和发光性能进行表征, 并分析上转换机理. 实验结果表明： 前驱体溶液中的pH值对Y₂O₃∶Er³⁺,Yb³⁺粒径影响较大, 随着pH值的升高, 粒径明显增大, 样品在绿色(500～600 nm)和红色(650～700 nm)的上转换荧光强度明显增强, 红绿比逐渐减小; 尿素浓度对Y₂O₃∶Er³⁺,Yb³⁺纳米颗粒的影响较小.     

微生物絮凝剂MBFA9去除水中Pb~(2+)的机理

从土壤中筛选得到一株类芽孢杆菌A9,所产微生物絮凝剂MBFA9对水中Pb2+具有较高的去除作用,并进一步考察了MBFA9对Pb~(2+)的吸附动力学和热力学过程.结果表明:当水中初始Pb2+质量浓度为56.20 mg/L,MBFA9吸附25 min后的去除率最高可达92.73%;MBFA9捕集Pb2+的理论最大值为196.08 mg/g,吸附速率常数k2为0.019 g/(mg·min),动力学特征符合准二级动力学模型,其等温吸附模型与Langmuir方程拟合较好,相关系数R2=0.96;结合红外光谱检测、场发射扫描电镜和能谱分析,探讨了M BFA9去除Pb2+的机理为其表面的官能团如羟基、酰胺基、羧基等在捕集Pb2+过程中与之发生配合作用,对Pb2+的去除贡献了重要作用.     

金或银离子催化的内炔基环丙基硅醚的分子内环化反应

在金或银离子的催化下, 对7种内炔基环丙基硅醚化合物进行催化环化反应, 得到了相应的α,β 不饱和环戊烯基酮的分子内环化产物, 最高收率为78%, 并通过红外光谱、 核磁共振氢谱/碳谱证实了新化合物的结构, 提出了环化反应机理.     

新型二烷基黄原酸酯捕收剂DIDTC浮选机理

合成了一种活性二烷基黄原酸酯捕收剂——S-十二烷基,O-异丙基-黄原酸酯(DIDTC)并将其用于浮选分离黄铜矿和黄铁矿.浮选实验结果表明DIDTC具有比丁基黄药更好的选择性,紫外可见光谱证明DIDTC对铜离子比铁离子具有更强的吸附性.采用红外光谱和吸附实验研究了DIDTC对黄铜矿表面的吸附机理,实验结果表明在碱性环境中DIDTC可能通过其分子中的S原子和O原子同时与黄铜矿表面的铜原子发生了键合,并在浓度较高时形成多层吸附.另外,还采用普遍微扰理论和基于GGA/PW91作为交换相关函的密度泛函计算对上述结果进行了捕收剂的构效关系分析.     

用不同靶材制备B-C-N薄膜及其红外表征

采用射频磁控溅射方法,分别利用六方氮化硼(h-BN)、硼(B)和石墨(C)靶,在氩气和氮气的氛围中,沉积B-C-N薄膜.傅里叶变换红外光谱(FTIR)分析表明:在1200～1800cm-1和1000～1750cm-1处出现了较宽的吸收峰;在2200cm-1处出现了CN键的特征吸收峰.表明在沉积的薄膜中,C原子与N原子相结合.分别溅射C和h-BN靶,红外光谱分析表明,B—C键在1100cm-1处未产生吸收峰,即利用h-BN和C靶沉积的B-C-N薄膜倾向于相分离,利用B和C靶沉积的B-C-N薄膜中的原子实现了原子量级的化合.