超级电容器用碳纳米管的室温活化时间与电容量的依赖关系研究

报道了铬酸洗液室温活化多壁纳米管的方法,室温活化后的碳纳米管构筑的超级电容器储能性能有显著提高。该方法是采用铬酸洗液室温处理碳纳米管,改变了其表面拓扑结构,在碳纳米管表面引入了羟基(—OH),羰基(C=O)和羧基(—COOH)等亲水基团。这些基团的引入使得活化后的碳纳米管构筑的超级电容器展示出优异的电容特性。随着活化时间的增加,比电容呈上升趋势,但增幅减小,结果表明铬酸洗液室温活化碳纳米管20 min后具有最佳性能。     

多壁碳纳米管的表面改性及电化学储能

采用体积比为3∶1的浓硫酸和浓硝酸混合溶液对多壁碳纳米管进行表面氧化改性,利用场发射扫描电镜(FE--SEM)、比表面分析仪(BET)以及X射线光电子能谱(XPS)等手段分析了酸处理前后多壁碳纳米管的形貌、比表面积和表面官能团,利用循环伏安测试和充放电测试分析了酸处理前后多壁碳纳米管的电化学性能.结果表明,通过酸氧化改性,多壁碳纳米管的管长变短,比表面积增加,表面含氮和含氧官能团增加,从而导致其电化学性能大幅度地提高,在1 mol.L-1的硫酸电解液中比电容从7 F.g-1增加到66 F.g-1.     

电化学氧化后碳纤维的表面性质

研究了粘胶基碳纤维在不同电解质中经过电化学氧化后的润湿性能和BET比表面,并用XPS分析了电化学氧化前后碳纤维的表面基团。实验结果表明,电化学氧化可以明显增加碳纤维的润湿性能和比表面积。XPS的分析结果表明,经过不同电解质电化学氧化后碳纤维表面含氧基团的增加,尤其是强亲水性羧基的增加是碳纤维表面润湿性能提高的主要原因。     

紫外光固化水性聚酯型聚氨酯丙烯酸酯的合成及性能

以甲苯－2,4－二异氰酸酯、聚己二酸丁二醇酯二醇、二羟甲基丙酸、丙烯酸－β－羟乙酯为原料合成了光敏性树脂。经三乙胺中和后得到稳定的自乳化体系。用红外光谱对树脂结构进行了分析,讨论了亲水基团含量和中和度对乳液粘度和形态的影响以及亲水基团含量对乳液粒径的影响。考察了二羟甲基丙酸/聚己二酸丁二醇酯二醇比例对Tg以及膜基本性能的影响。结果表明,随亲水基团(—COOH)含量的增加和中和度的提高,乳液的分散性和稳定性增强,乳液的粘度亦增大;固化膜的吸水率随—COOH含量的增加而上升;固化膜的Tg随DMPA/PBA比例的增加而上升;固化膜具有良好的性能。     

非平衡等离子体表面改性二茂铁磁性高分子的电磁性能研究

二茂铁磁性高分子(OPM,主要成分:Cr配位1,1'-二甲酰二茂铁1,8-萘二胺缩聚物)作为一类新型的功能高分子,表现出许多独特的电磁特性,但在某些苛刻条件下仍难以获得很好的应用.利用非平衡等离子体超常的化学行为,以低温空气等离子体对OPM进行表面修饰;红外数据显示经过改性后的OPM结构发生了变化,其高分子链上引入了—COOH、—OH、—NH2等基团,而这些极性基团的引入又导致其介电常数值也增大;同时,这些极性基团还能引起表面Fe离子环境的晶体电场变化,进而对其磁参数产生了影响,改性后的OPM饱和磁化强度有所降低,而其剩磁及矫顽力却又一定程度的增加.可见,经过非平衡等离子体改性后的OPM其电磁参数可进一步调整,可在某些特定的场合获得应用.     

高温热处理碳纳米管活性实验研究

为探寻既可以活化碳纳米管又对其本身的结构与性能影响较小的实验条件,该文对在碳纳米管表面构造缺陷的高温热处理工艺进行了研究。在空气中高温热处理碳纳米管,并尝试不同的温度和保温时间,得到不同的碳纳米管样品。经扫描电子显微镜、透射电子显微镜、激光拉曼光谱仪和红外光谱仪的测试,结果表明:高温热处理能达到活化碳纳米管的目的,在碳纳米管表面和端部产生缺陷,引入含氧亲水基团;碳纳米管缺陷含量及被氧化的程度受到处理温度与时间的影响,高温可以有效优先活化碳纳米管的端部且较大程度地保留碳纳米管原有的优异特性。     

CO2氧化对阵列碳纳米管结构和性能的影响

采用化学气相沉积法制备了阵列碳纳米管薄膜,并通二氧化碳对其进行氧化。利用扫描电子显微镜(SEM)、拉曼光谱(Raman)和X射线衍射仪(XRD)研究了CO2氧化后对阵列碳纳米管结构和性能的影响。结果表明,在相同条件下,随着通二氧化碳时间的增加,阵列碳纳米管的管壁被刻蚀得越来越薄,相应的碳纳米管的管径越来越小;在相同条件下,随着二氧化碳对碳纳米管氧化时间的增加,氧化后铁含量也增加,导致氧化后的阵列碳纳米管的磁性增强。     

活性炭表面酸化改性对催化聚丙烯成炭的影响

通过硝酸氧化处理对椰壳类活性炭(AC)进行酸化改性,研究酸化条件(温度、时间、浓度)对AC酸值的影响,并考察不同酸值的AC对PP(聚丙烯)/NiO/AC复合材料成炭的影响。采用比表面积及孔径分析仪考察改性活性炭的比表面积及孔结构;以Beohm滴定实验、X射线光电子能谱(XPS)表征改性AC表面含氧官能团种类及含量;用马弗炉、扫描电镜(SEM)考察不同酸值的AC和NiO协效催化聚丙烯成炭及成炭结构。实验结果表明:硝酸处理后,AC比表面积和孔结构均有所变化;酸化条件对AC表面酸性官能团的含量影响显著,改性后表面酸性官能团含量明显增加,酸性官能团主要为—COOH、—CO和—OH;AC表面酸性官能团的增多促进了聚丙烯自身成炭能力,改善了残炭结构。     

官能团化碳纳米管的表征

采用不同酸处理方法对碳纳米管进行官能团化,并用酸碱滴定、红外光谱和拉曼光谱对碳纳米管进行表征。结果表明,酸处理后在碳纳米管表面引入羰基、羧基及羟基官能团,碳纳米管的缺陷程度、总酸量以及羧基含量取决于氧化温度、酸类型、处理时间和酸浓度;羧基的引入需要强氧化作用,总酸量和羧基含量随着氧化程度的增强而增加;可以通过控制处理条件改变碳管表面官能团的种类和数量。     

对天然鳞片石墨及椰壳活性炭进行液相氧化的初步研究

以天然鳞片石墨和椰壳活性炭为原料，在Hummers法基础上制备了氧化石墨和氧化活性炭，研究了液相天然鳞片石墨和椰壳活性炭氧化前后的结构与性能的变化．结果表明：液相氧化过程中存在表面氧化和层间氧化两种氧化反应机制，石墨质材料既有表面氧化也有层间氧化，而炭质材料则以表面氧化为主．表面氧化的结果使氧化石墨和氧化活性炭中均含有大量极性基团，这些基团的存在使它们表现出较强的极性和一定的化学活性．层间氧化使氧化石墨的层间距由原石墨的0．3354nm增加到0．8981nm，石墨片层之间的基团及H2O分子的存在是层间距增大的主要原因．在稀的碱性溶液中，氧化石墨层离后为针状或扁球状纳米颗粒，颗粒之间存在一定的团聚，而氧化活性炭为球状纳米颗粒，团聚后呈直链状．