准直纳米碳管的高效制备

给出了用阳极电弧在惰性气体(氦气、氩气)气氛下,蒸发含金属催化剂的石墨棒,高效制备宏观量的优质准直单壁纳米碳管的方法和条件以及纯化产物的方法.实验所得的网状和膜状产物分别含有63%和50%的准直单壁纳米碳管,阴极的棒状产物含有大量的多壁纳米碳管.准直单壁纳米碳管可用硝酸或高锰酸钾提纯多壁纳米碳管得到.纳米碳管管束的定向排列是由弧电场引起的磁致效应而形成的.     

多壁纳米碳管溶胶的制备及对阳离子染料耐尔蓝的吸附

用加热多壁碳管与浓硝酸混合物的方法制备了可溶性的多壁碳管.在超声作用的帮助下可以把这种酸处理的多壁碳管分散在水中形成一种黑色的水溶胶.此水溶胶可以与阳离子染料耐尔蓝发生相互作用,紫外和荧光光谱的变化表明这种作用的结果是耐尔蓝吸附于胶粒表面;进而导致溶胶出现共聚现象,并且用电化学方法表征了共聚物.实验结果显示耐尔蓝通过静电作用和疏水作用吸附于多壁碳管胶粒表面.     

竹节状纳米碳管的控制合成

通过对过程与工艺的合理设计,以二茂铁为催化剂、甲苯为碳源,在N2保护气氛中,通过分段程序升温均相共蒸发碳源与催化剂的混合溶液,实现了竹节状纳米碳管的一步催化合成.生成的竹节状纳米碳管相互缠绕少、离散程度高,外层管壁由连续的石墨片构成,内腔有曲率一致,但长度分布不等,厚度小于管壁的间隔层,管径均匀,直径约20～40 nm,具有较高的石墨化度,微晶尺寸约116 nm.研究还依据实验事实,对竹节状纳米碳管的生成机理进行了探讨.     

羟基磷灰石/碳纳米管复合生物材料的制备与表征

为了赋予碳纳米管(CNTs)表面良好的生物性能,拓展CNTs在硬组织生物材料及组织工程支架材料中的应用,采用化学共沉淀和水热后处理法宏量制备了羟基磷灰石(HA)/多壁碳纳米管(MWCNTs)复合材料,通过调节制备过程中浓硝酸纯化的MWCNTs加入量,考察不同MWCNTs含量的HA/MWCNTs复合材料的结合形式.扫描电子显微镜(SEM)和透射电镜(TEM)表征结果表明,当ω(MWCNTs)＝15%时,MWCNTs表面均匀地包覆了一层由纳米HA晶粒紧密相连的膜层,在此情况下MWCNTs与纳米HA形成最佳结合状态.体外细胞培养实验表明,制备的HA/MWCNTs复合材料具有良好的生物相容性.     

碳包覆粒子的制备与表征

通过热处理在多壁纳米碳管上负载2种金属氧化物颗粒,以其为催化剂,用化学气相沉积法制备碳包覆金属粒子,并利用XRD、TEM、FESEM和EDS对催化剂和产物的物相组成、形貌和结构进行表征.结果表明, 金属氧化物颗粒均匀地负载于纳米碳管的管壁上,所制备的碳包覆金属粒子粒径较为均匀, 具有明显的核-壳结构.     

NO在多壁碳纳米管修饰电极的电氧化行为

为研制生物医学和环境检测的NO电化学传感器,用碱和硝酸对多壁碳纳米管(MWCNTs)进行功能化.采用循环伏安法(CV)和电化学阻抗法(EIS)研究NO在多壁碳纳米管修饰电极上的电氧化行为,并探讨相应的反应机理.研究结果表明:当氧化电位较低(0.50～0.65 V)时,NO的电氧化受电极电位驱动,氧化速度随着电极电位的升高而加快;当电极电位达到一定值(0.70～0.80 V)时,其电极反应受电荷转移和扩散混合控制;当电极电位较高(0.85 V)时,NO的电极反应受扩散控制;与MWCNTs修饰电极相比,MWCNT-COOH修饰电极上反应的活化能(氧化峰电位)明显降低,其峰电流密度(反应速度)是MWCNTs修饰电极的1.4倍,说明MWCNT-COOH修饰电极能够有效地提高NO氧化的电催化活性和检测灵敏度.     

TaC及Ta2O5涂覆纳米碳管的制备与表征

以纳米碳管为反应性模板、金属钽粉为金属源,采用熔盐法在纳米碳管表面反应原位生成TaC涂层,在混合空气下将TaC涂层于不同温度氧化转化为Ta2O5涂层,并运用XRD和SEM对生成产物的晶体组成和形貌进行表征。结果表明,采用熔盐反应法可在纳米碳管表面生成较为均匀的TaC涂层,经不同温度氧化后生成Ta2O5涂覆纳米碳管复合材料,在较高温度下其仍能保持纳米碳管原有的形貌。     

多壁纳米碳管修饰电极的制备及表征

报道了一种多壁纳米碳管修饰电极的制备方法并表征了它的电化学特性.经酸处理后的纳米碳管表面有碳酸根基团存在,当它被修饰到电极表面时会产生一对氧化还原峰.该修饰电极对发生在它表面上的电极反应具有明显的促进作用;对生物物质多巴胺的氧化还原具有稳定的电催化作用.     

纳米石墨片的制备与表征

以74μm天然鳞片石墨为原料,采用Hummers法制备氧化石墨。微波加热膨胀处理的氧化石墨,经超声振荡,氧化石墨片层剥离。通过水热法,在还原剂硼氢化钠的作用下得到纳米石墨片分散液。利用透射电子显微镜(TEM)、拉曼光谱和X射线衍射仪(XRD)对所制备的纳米石墨片进行表征。实验结果表明:该纳米石墨片呈现透明的薄片状,片层边缘存在褶皱形貌,片层间距为0.39 nm,层数约为12层。氧化石墨的剥离程度和还原程度均较高,其晶体结构中的缺陷得到了修复。     

多壁碳纳米管负载钯催化剂对乙醇氧化的电催化活性

以浓硝酸处理后的多壁碳纳米管(MWCNTs)为载体,采用水热法,用硼氢化钠还原pd2+-EDTA络合物,制得MWCNT负载的纳米钯催化剂(Pd/MWCNT).扫描电子显微镜(SEM)显示,纳米钯颗粒形成三维立体网状结构.利用循环伏安(CV)和计时电流法(CA)法,研究了碱性溶液中Pd/MWCNT催化剂对乙醇氧化的电活性.结果表明,与晶体Pd电极相比,Pd/MWCNT电极对乙醇的电化学氧化具有较高的催化活性,表现为较高的阳极氧化峰电流和强的抗毒化能力.通过不同电位范围、不同扫速以及不同乙醇浓度的CV研究,探讨了乙醇在Pd电极上的催化氧化机理和动力学特征.     

酸性条件下多壁碳纳米管负载铁基催化氧化甲烷性能

寻求绿色、安全且低能耗的转化技术是实现甲烷转化和利用的关键。采用浸渍法制备了多壁碳纳米管负载铁基的复合催化剂(Fe/MWCNTs),通过比表面积测试法(Brunauer-Emmett-Teller, BET)、X射线光电子能谱技术(X-ray photoelectron spectroscopy, XPS)、X射线衍射(X-ray diffraction, XRD)、透射电子显微镜(transmission electron microscope, TEM)和傅里叶变换红外光谱仪(Fourier transform infrared spectrometer, FTIR)等技术表征了Fe/MWCNTs的结构形态,得知Fe/MWCNTs的活性催化组分主要是α-Fe_2O_3,负载后催化剂比表面积明显增大,且在碳纳米管表面形成的是活性较强的110晶面。在冰乙酸体系中建立Fe/MWCNTs催化体系催化氧化甲烷,通过气相液相产物分析计算甲烷转化率和醋酸甲酯生成量,考察反应温度、压力、时间、催化剂投加量和氧化剂浓度对甲烷催化氧化的反应效果的影响,通过正交试验得到冰乙酸体系中催化甲烷的最佳反应条件。实验表明:在反应温度90℃,反应压力为3 MPa, Fe/MWCNTs复合催化剂0.15 g,氧化剂高锰酸钾浓度为0.2 mol/L,反应时间为4 h的最佳反应条件下,甲烷转化率可达24.78%,醋酸甲酯产量为541.72×10~(-6)。     

DOPO-HQ改性碳纳米管/EP复合材料的制备及性能

采用混酸氧化多壁碳纳米管(MWCNTs),然后与含磷化合物2–(6,H–二苯并–5–氧杂–6–膦酰杂–6–苯基)–1,4–对苯二酚(DOPO-HQ)反应,对MWCNTs进行功能化修饰,并用功能化的碳纳米管(MWCNTs-P)对环氧树脂进行改性.对比了MWCNTs与MWCNTs-P对环氧树脂力学性能和阻燃性的影响,结果表明,MWCNTs与MWCNTs-P的加入均能提高环氧树脂的力学性能,MWCNTs-P改性效果更好.当MWCNTs-P添加量为0.5%时,环氧树脂的冲击强度提高了232%;SEM结果显示,加入碳纳米管使环氧树脂复合材料的韧性有一定程度的提高.MWCNTs-P的添加量为1.0%时,复合材料的拉伸性能和弯曲性能最好.极限氧指数(LOI)测试结果表明,MWCNTs-P提高了环氧树脂的阻燃性,MWCNTs-P的添加量为0.5%时,复合材料的LOI达到30.2%.     

碳纳米管负载Ni催化剂制备碳纳米管的研究

将硝酸回流预处理过的碳纳米管载体直接浸入镀Ni溶液中,通过化学镀在其表面上沉积出Ni纳米颗粒,并将所制备的Ni/CNTs催化剂用于制备新的高纯度碳纳米管.实验结果表明,碳纳米管载体的酸预处理时间对Ni/CNTs催化剂在碳纳米管制备过程中的催化性能有很大的影响,从而影响所制备的碳纳米管的形态.当碳纳米管载体在稀硝酸中回流预处理0.5 h后,所对应的Ni/CNTs催化剂催化制备的碳纳米管存在严重的缺陷,其主要结构为竹节状和鱼骨型,同时部分碳纳米管在生长过程中分叉,成Y形结构;当碳纳米管载体经稀硝酸回流预处理6 h后,其对应的Ni/CNTs催化剂催化生长的碳纳米管粉体中,碳纳米管的形态均匀,中空,无任何隔膜,因此碳纳米管载体较长时间的酸回流预处理对催化剂的性能有明显的改善.而且相比纯的纳米Ni,Co以及Ni/SiQ2催化剂,Ni/CNTs催化剂在碳纳米管的制备过程中,具有更高的催化活性.     

GS-SSCNTs-MnNPs复合材料的制备与锂离子电池负极性能研究

在超声环境下,采用强氧化法将多壁碳纳米管(MWCNTs)切割成长径比小于5的超短碳纳米管(SSCNTs),通过简单的湿化学法将其与MnO_x纳米颗粒(Mn_xNPs)植入还原性氧化石墨烯片层中,热处理后,形成GS-SSCNTs-MnNPs纳米复合材料.通过扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和X-射线衍射(XRD)等制备材料的形貌结构,采用循环伏安和恒流充放电研究其锂离子电池负极性能.结果表明:GS-SSCNTs-MnNPs纳米复合材料在180 mA?g^-1电流密度下具有高达1 100 mA?h?g^-1的可逆容量,且表现出优异的功率和循环稳定性能,循环100圈之后,仍具有高达837 mA?h?g^-1的可逆容量(1 440 mA?g^-1).     

修饰碳纳米管对硼酚醛树脂摩擦性能的影响

采用共价接枝法制备了羧基化碳纳米管(MWCNTs -COOH)、二氨基二苯基甲烷修饰碳纳米管( MWCNTs -DDM)、硼酸化碳纳米管(MWCNTs- Borate)修饰碳纳米管(MWCNTs).通过原位聚合的方法制备了修饰碳纳米管/硼酚醛树脂.使用3种碳纳米管改性的树脂制备了摩擦材料并研究了其摩擦性能.结果表明,修饰碳纳米管的加入,有助于提高摩擦材料摩擦系数的稳定性,减小磨损率,改善热衰退性.其中添加质量分数为1％的MWCNTs- Borate的情况改善最大,磨损率减小43.2％,摩擦系数和磨损率衰退率仅为10.3％和28.6％,摩擦表面保持完好.     

新型明胶基碳纳米管骨架活性炭的制备

催化裂解法制备的碳纳米管(CNTs)经混酸纯化后,均匀分散到明胶的溶液中,用乙醇析出得到明胶/碳纳米管海绵前驱体,再通过炭化、氢氧化钾活化处理制备出明胶基碳纳米管骨架活性炭.采用扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)对样品的表面形貌进行表征,结果显示:碳纳米管能够很好地被明胶包覆,并均匀分散在整个基体中.比表面和孔结构测试结果表明:随着碳纳米管含量的增大,活性炭样品比表面积和总孔容先增大后减小.此外,还对明胶基碳纳米管骨架活性炭孔结构的形成机理进行了分析讨论.     

多壁碳纳米管的纯化

研究了碳纳米管中各种不同形态的碳相在氢气氛下的甲烷化行为及其在碳纳米管纯化中的应用,研究结果表明,不同稳定性的碳相在氢气氛下的起始甲烷化温度是不一样的,构成碳纳米管主体的六元环的碳,较之类似活性碳的杂形碳以及主要由五元环和七元环构成的碳纳米小颗粒,在氢气氛下是较为稳定的,实验表明,通过控制甲烷化的温度以及尾气的相色谱检测可实现碳纳米管的纯化及纯化进程的实时在线监控。     

Effect of MWCNT reinforcement on the precipitation-hardening behavior of AA2219

Aluminum alloy matrix composites have found a predominant place in research, and their applications are explored in almost all industries. The aerospace industry has been using precipitation-hardenable alloys in structural applications. However, insufficient literature is available on the influence of multiwalled carbon nanotubes (MWCNTs) on precipitation-hardenable alloy composite materials; thus, this work was designed to elucidate the effect on MWCNT reinforcement on AA2219 with and without precipitation hardening. Reinforcement with MWCNTs has been reported to accelerate precipitation and to achieve greater hardness within a much shorter time. The addition of 0.75wt% MWCNTs resulted in maximal hardness at 90 min, which is approximately 27% of improvement over the maximum hardness achieved by the corresponding monolithic alloy after 10 h of aging. The sample reinforced with 0.75wt% MWCNTs showed an improvement of 82% in hardness by solutionizing and aging compared to that achieved by sintering.     

掺杂磺酸聚苯胺/碳纳米管复合膜电极制备及其应用

采用共聚法制备了掺杂磺酸的聚苯胺/多壁碳纳米管复合薄膜,并用其对铂电极进行表面修饰而制备出复合膜电极;通过扫描电子显微镜和红外光谱仪对复合膜电极表面的形态和组分进行表征,并采用电化学方法对其导电性和电催化活性进行测试.结果表明:与聚苯胺电极相比,掺杂磺酸的聚苯胺/多壁碳纳米管复合膜电极的表面形态更均匀致密,导电性能显著提高,响应峰电流从145μA增加到1.61mA,表面电荷密度提高了12.1倍,且稳定性也相应提高;复合膜电极具有较高电催化活性,在草酸环境中对抗坏血酸(AA)的线性响应不受干扰,其线性相关系数为0.996 0,灵敏度为9.09A/(mol·cm2),氧化峰的电位差达到340mV,能够明显区分其混合物.