二氧化钛/碳纳米管复合纳米材料的制备和表征

采用溶胶-凝胶法,以钛酸四丁酯为前驱体,分别制备了二氧化钛/碳纳米管(TjO,2,/CNT)复合纳米膜电极和TiO,2,/CNT复合纳米粉体材料,利用UV-Vis,EIS等方法对复合纳米膜电极进行了表征,利用SEM对TiO,2,/CNT复合纳米粉体材料进行了观察,并测定了该材料对甲基橙光降解的催化活性.结果表明,复合TiO,2,/CNT纳米材料比单独TiO,2,纳米材料具有更高的化学活性.     

糠醛在碳纳米管修饰电极上的电化学行为

采用N,N-二甲基甲酰胺分散碳纳米管（CNT）,制备碳纳米管修饰玻碳电极．运用循环伏安法和Tafel曲线法,研究了糠醛在碳纳米管修饰玻碳电极上的电化学行为．实验结果表明：在浓度为0．1mol／L的磷酸盐缓冲溶液（pH6．8）中,碳纳米管修饰电极对糠醛具有良好的催化作用．在扫速为50-1000mV／s的范围内,糠醛的还原峰电流与扫速的平方根成良好的线性关系,表明糠醛在碳纳米管修饰电极上的氧化还原过程是受扩散控制的．在pH值为4-10的范围内,随着pH值的增大,糠醛的还原峰电位逐渐负移．通过Tafel曲线、峰电位与pH值的线性关系,计算得到电化学过程中参加反应的电子数为2,质子数为1,电极反应的电子转移系数为0．644．     

LiFePO4/CNT复合材料的制备及电化学性能

采用溶胶凝胶-微波法制备LiFePO4/碳纳米管(CNT)复合正极材料.考察不同微波时间和CNT含量对其电化学性能的影响,并通过X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对样品的晶型结构和表面形貌进行表征.结果表明:掺CNT量为2%(质量分数)和微波18 min所得样品有较好的电化学性能;0.1C充放电的首次放电比容量为142 mAh.g-1,第10次循环的比容量为136 mAh.g-1.     

PAN/CNT复合纳米纤维膜的制备及其红外辐射特性

采用静电纺丝技术制备了聚丙烯腈/碳纳米管(PAN/CNT)复合纳米纤维膜,利用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、傅里叶变换红外光谱仪和拉曼光谱仪对CNT质量分数不同的PAN/CNT复合纳米纤维膜进行了表征和分析,并利用紫外可见近红外光谱仪和配备有积分球的傅里叶变换红外光谱仪对PAN/CNT复合纳米纤维膜在可见光和红外光段的辐射特性进行了测试和考察。结果表明:静电纺丝技术可制备CNT分布均匀的PAN/CNT复合纳米纤维膜;相较于纯PAN纳米纤维膜,PAN/CNT复合纳米纤维膜的可见光谱和红外光谱吸收率显著增强,且随着CNT质量分数的增加,复合纳米纤维膜的红外光谱吸收率呈增大趋势。研究结果为PAN/CNT复合纳米纤维膜在太阳能光热转化和中红外辐射领域的进一步应用提供了理论依据。     

碳纳米管-铜纳米线复合结构的形成和热力学稳定性

通过分子动力学的方法研究了碳纳米管填充一定数量的铜纳米粒子形成碳纳米管-铜纳米线(CNT/CuNW)复合结构的过程.通过构象演变和体系能量的变化,可以将整个的铜粒子填充碳纳米管的过程中可分为三个过程:构象调整,填充吸附和构象稳定.对比分析高温下包裹和填充形成CNT/CuNW复合结构的变化,可以看出填充形成的CNT/CuNW的稳定性比包裹形成的CNT/CuNW的稳定性要好.通过径对径向分布函数的分析,可以进一步确定,在填充形成的复合结构的熔点要比包裹形成的CNT/CuNW的高,这主要归因于碳纳米管高的热稳定性.     

石墨烯和碳纳米管对SiO2气凝胶负极材料的改性

为了缓解二氧化硅(SiO_2)负极材料的体积膨胀开裂,改善其电化学性能,通过溶胶-凝胶法制备出三维网状结构的SiO_2气凝胶纳米材料及其石墨烯改性材料(rGO/SiO_2)和碳纳米管改性材料(CNT/SiO_2),研究石墨烯和碳纳米管改性对SiO_2气凝胶负极材料的储锂性能影响.利用X射线衍射分析仪、光电子能谱仪和扫描电子显微镜进行表征.电化学性能研究表明,石墨烯和碳纳米管改性提高了SiO_2气凝胶负极材料的导电性、充放电比容量和库伦效率,其中CNT/SiO_2提升作用更加显著,循环稳定性能最好.因此,在减轻材料体积膨胀和结构开裂、粉化,增加SiO_2气凝胶负极材料的导电性方面,碳纳米管改性优于石墨烯改性.     

碳纳米管掺杂及其应用技术研究进展

作为一维纳米材料,碳纳米管(CNT)在电极材料、催化、吸附等诸多领域得到了广泛应用。为了改善CNT的电学、电化学、电催化等性能,可通过掺杂其他元素或化合物对其进行改性。本文综述了近年来CNT掺杂技术及其在燃料电池、锂离子电池、电容器和传感器中的研究进展。掺杂后的CNT常被用作燃料电池电极的催化剂或催化载体,增强了电极的电导率和稳定性;掺杂CNT结合锂盐制备的锂离子电池电极材料,可提高电极和电解质的导电性,最终改善锂离子电池的电化学性能;作为电容器的电极材料,掺杂CNT可提高离子和电子的传输效率,从而提高电容器的能量密度和功率密度;由掺杂CNT制备的复合薄膜作为传感材料,可使其表面活性位点增多,从而增强传感器对目标分析物的响应速度,改善传感器的灵敏度。     

CNT/nano TiO2-Pt修饰电极对葡萄糖的直接电氧化

多壁碳纳米管/纳米TiO2载Pt(CNT/nanoTiO2-Pt)修饰电极对葡萄糖有较高的催化活性,电极性能稳定,抗中毒能力强,不易发生氧化振荡[1]。本文用电化学循环伏安法研究了在葡萄糖浓度较低的情况下,CNT/nanoTiO2-Pt修饰电极对葡萄糖的催化作用,结果表明:在碱性介质中,CNT/nanoTiO2-Pt修饰电极有较高的灵敏性,当葡萄糖浓度较低(1.25×10-2mol.dm-3)时,有较强的响应电流(电流密度约为22.13mA/cm2),在1.0×10-1mol﹒dm-3￣1.25×10-2mol.dm-3范围内,氧化峰电流密度与浓度之间有良好的线性关系。     

球磨时间对AB5/10wt.%CNTs复合储氢合金电化学性能的影响

将Mm(NiCoMnAl)5合金与CNTs均匀混合后机械球磨制备Mm(NiCoMnAl)5/10wt.%CNTs复合储氢合金.用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和电化学测试方法研究复合合金的结构和电化学性能.结果表明:Mm(NiCoMnAl)5/10wt.%CNTs复合合金主要具有CaCu5结构,在其表面键合了众多的CNTs.随球磨时间增大,复合合金中CNTs含量逐渐减少.复合合金的最大放电容量、循环稳定性和高倍率放电性能随球磨时间的增大呈现出先增大后减小的变化规律,其中球磨时间为5h时,最大放电容量达到最大值291.9mAh/g;当球磨时间为3h时,合金电极经60次充放电循环后的容量保持率高达91.2%,且具有最佳的高倍率放电性能.     

锂离子电池能源材料研究进展

能源材料是指能源的开发、运输、转换、储存和利用过程中的材料,其中锂离子电池材料是应用和开发前景最好的一种能源材料.改善和提高锂离子电池电化学性能的关键是选取充放电性能良好的电极材料.总结上海大学环境与化学工程学院在新型电极材料领域的研究进展,其中包括锡基纳米粒子、锡基/碳复合纳米材料、碳纳米材料、碳包裹磷酸铁锂复合纳米材料、氧化钴/碳复合纳米材料、氧化镍/石墨烯复合纳米材料,并对该类材料的发展趋势进行展望.     

磁性FeNi合金/石墨化介孔碳纳米复合材料的合成及其在染料吸附中的应用

以介孔SBA-15为模板,金属硝酸盐作为磁性FeNi合金纳米颗粒前驱物,采用纳米铸造法合成出一系列磁性FeNi合金/石墨化介孔碳纳米复合材料.利用X射线衍射仪(XRD)、N₂吸附-脱附仪(BET)、电感耦合等离子体质谱仪、透射电子显微镜(TEM)、振动样品磁强计(VSM)和热重分析仪(TG)等对合成物进行表征.结果发现,试验得到的纳米复合材料具有一致的介孔结构,高含量的磁性FeNi合金纳米晶体(尺寸大约是3~6 nm)均匀分散在石墨介孔碳模型的壁上,此介孔材料具有高的比表面积(360.3~431.9 m²·g^-1),大孔体积(0.558~0.718 cm³·g^-1)和高饱和磁化强度(18.2~42.1 emu·g^-1).基于以上特性,研究了材料对于水中染料的吸附性能.结果发现,当染料浓度为50 mg·L^-1时,材料对其去除率接近100%,同时在外加磁场存在时,悬浮液可以很好地实现固液分离.因此,磁性FeNi合金/石墨化介孔碳纳米复合材料在去除废水中的染料方面可以作为高效和可循环使用的吸附剂.     

纳米Cu 2O/碳纳米管复合膜电极制备及其光电性能

以铜醇盐为原料,搀杂碳纳米管(CNT)采用溶胶-凝胶法在FTO玻璃基片上制备Cu2O/CNT薄膜,通过X射线衍射仪,电镜等分析和表征,确定了Cu2O/CNT薄膜的性质和结构;并对CNT 加入量的控制来研究膜阻抗的变化和光电催化性能的改变.通过循环伏安和交流阻抗测试表明Cu2O/CNT复合膜有更低的膜阻抗和优异的催化活性,在偏压-0.5V的条件下膜的光电流可以达到0.15mA. 由此证明了CNT 的搀杂有效的提高膜电极的光电催化活性和电导率.     

碳基/软磁合金复合材料的巨磁阻抗效应研究进展

传统巨磁阻抗材料重量大、成本高、功能单一.将软磁合金材料与新型碳材料(碳纤维、石墨烯)进行复合,保证巨磁阻抗效应高灵敏度的同时,兼顾碳材料的诸多优势.针对两类典型碳材料,分别研究其与Fe基软磁合金组成的复合材料的结构、静态磁性、巨磁阻抗特性,并将该类新型材料的巨磁阻抗性能与传统材料进行对比.结果发现:软磁合金包裹的碳纤维丝的巨磁阻抗效应优异;石墨/Fe Ni合金组成的层状结构复合材料能够在低频下获得优异的巨磁阻抗性能.     

Chemical,mechanical, and thermal expansion properties of a carbon nanotube-reinforced aluminum nanocomposite

In the present study, the chemical and mechanical properties and the thermal expansion of a carbon nanotube (CNT)-based crystalline nano-aluminum (nano Al) composite were reported. The properties of nanocomposites were tailored by incorporating CNTs into the nano Al matrix using a physical mixing method. The elastic moduli and the coefficient of thermal expansion (CTE) of the nanocomposites were also estimated to understand the effects of CNT reinforcement in the Al matrix. Microstructural characterization of the nanocomposite reveals that the CNTs are dispersed and embedded in the Al matrix. The experimental results indicate that the incorporation of CNTs into the nano Al matrix results in the increase in hardness and elastic modulus along with a concomitant decrease in the coefficient of thermal expansion. The hardness and elastic modulus of the nanocomposite increase by 21% and 20%, respectively, upon CNT addition. The CTE of CNT/Al nanocomposite decreases to 70% compared with that of nano Al.     

碳纳米管/纳米TiO2-聚苯胺复合膜电极的电化学制备及表征

在含有0.2 mol/L苯胺的0.5 mol/L　H₂SO₄溶液中， 采用循环伏安法(CV)， 以扫描速度50 mV/s, 扫描电位-0.1~0.9 V，在碳纳米管/纳米TiO₂(CNT/nanoTiO₂)膜电极上实现了苯胺的电化学聚合， 用电化学阻抗谱（EIS）和CV法对制备的碳纳米管/纳米TiO₂聚苯胺(CNT/nanoTiO₂ PAn)复合膜电极的电化学性质进行了表征， 从扫描电镜对膜层的微观形貌观察发现， 这种在纳米基体上聚合得到的聚苯胺膜层呈疏松、 多孔的纳米纤维网状结构， 同时具有良好的导电性， 不同于在普通金属基体上聚合得到的颗粒状聚苯胺膜.     

pH和取代基团对席夫碱电化学氧化还原的影响

合成了5种不同结构的席夫碱(N-苯基苯甲亚胺、具有-OH基团的N-苯基-2-羟基苯甲亚胺和N-(2-羟基)苯基苯甲亚胺、具有-NO2基团的N-苯基-4-硝基苯甲亚胺和N-(4-硝基)苯基苯甲亚胺).利用循环伏安法对5种席夫碱水溶液在玻碳电极上的电化学氧化还原行为进行了研究.同时考察了pH对席夫碱-CH=N-基团的电化学...     

Growth of graphite film over the tops of vertical carbon nanotubes using Ni/Ti/Si substrate

A substrate with Ni/Ti/Si structure was used to grow vertical carbon nanotubes (CNTs) with a graphite fihn over CNT tops by thermal chemical vapor deposition with CH₄ gas as carbon source. The carbon nanotubes and the substrate were characterized by a field emission scanning electron microscope for the morphologies, a transmission electron microscope for the microstructures, a Raman spectrograph for the ctystallinity, and an Auger electron spectrometer for the depth distribution of elements. The result shows that when the thickness ratio of Ni layer to Ti layer in substrate is about 1, a graphite film with relatively good quality can be formed on the CNT tops.     

Preparation of alumina supported on carbon nanotubes and its application in fluoride adsorption from an aqueous solution

A novel material, alumina supported on carbon nanotubes (Al₂O₃/CNT), was prepared from carbon nanotubes and Al(NO₃)₃.X-ray diffraction (XRD) spectra demonstrate that alumina is amorphous, and scanning electron microscope (SEM) images show that CNT and alumina are homogeneously mixed. Furthermore, the fluoride adsorption behavior on the surface of Al₂O₃ /CNT has been investigated and compared with other adsorbents. The results indicate that Al₂O₃/CNT has a high adsorption capacity, with a saturation adsorption capacity of 39.4 mg/g. It is also found that the adsorption capacity of Al₂O₃/CNT is 3.0—4.5 times that of g-Al₂O₃ while almost equal to that of IRA-410 polymeric resin at 25℃. The adsorption isotherms of fluoride on Al₂O₃/CNT fit the Freundlich equation well, and optimal pH ranging from 5.0 to 9.0.     

基于碳纳米管负载四氧化三铁纳米粒子苯酚传感器的研究

在环己烷、乙醇和水的混合溶液中,采用共沉淀法制备四氧化三铁-碳纳米管复合材料(CNTs-Fe_3O_4),利用扫描电镜和傅里叶变换红外光谱对CNTs-Fe_3O_4进行了表征.将CNTs-Fe_3O_4水相分散液滴涂到磁性碳糊电极(MCPE)表面,制备出一种新型电化学苯酚传感器(CNTs-Fe_3O_4/MCPE),利用电化学交流阻抗技术和循环伏安法表征CNTs-Fe_3O_4/MCPE的制备过程.在优化条件下,利用CNTs-Fe_3O_4/MCPE对不同浓度苯酚进行检测,结果表明,其线性响应范围为1×10~(-6)~1×10~(-4)M,相关系数R=0.996,检测限为1.81×10~(-7)M(S/N=3).所制备的苯酚传感器响应迅速、稳定、灵敏度高,可用于对微量苯酚的检测,在环境监测领域具有潜在的应用价值.