直接膜沉积制备高性能增强型质子交换膜燃料电池膜电极

质子交换膜燃料电池膜电极的性能直接决定燃料电池的输出性能,超薄质子交换膜的使用可以有效提升燃料电池峰值功率。该文将静电纺丝与直接膜沉积技术相结合,制备聚芳醚砜材料并纺丝成为纳米纤维覆于气体扩散电极上,作为薄膜增强层,再以商业全氟磺酸树脂分散液直接沉积成膜制得阴极和阳极。复合薄层膜厚度约为13μm,氢空电池的峰值功率密度为1.18 W/cm~2,与厚度相近的商业Nafion~? NC700膜的峰值功率密度0.96 W/cm~2相比,提高了23%。通过对膜电极进行综合优化,在氢氧条件下电池峰值功率密度可达3.55 W/cm~2,且阴极湿度降低对电池影响不大。利用聚芳醚砜纳米纤维作为增强层制备超薄膜电极具有优异性能,在低湿度条件下亦有高性能输出,具有广泛应用前景。     

纳米ZnO材料的合成及其光催化应用

纳米氧化锌(ZnO)作为一种半导体金属氧化物功能材料,它的诸多特性如荧光性、光催化活性、紫外激光发射、紫外线吸收、光电及压电性等被人们陆续发现并广泛应用于荧光体、高效催化剂、紫外线遮蔽材料、气体传感器、图像记录材料及压电材料等多个领域.ZnO由于其绿色、环保和高效等优点,近年来在环境污染控制方面受到人们的广泛关注.通过合成技术和条件控制纳米ZnO材料的粒径、表面态和形貌等参数可以提高光催化材料的光催化活性和量子产率.本文综述了本课题组对纳米ZnO材料的合成技术及其在光催化领域的应用研究,主要探讨了影响纳米ZnO材料光催化性能的相关参数.     

纳米粒子对有机硅热反射涂层耐腐蚀性能的影响

用环氧树脂对有机硅共聚物进行改性,得到环氧改性有机硅树脂,采用红外光谱对其结构进行表征.结果表明:环氧改性有机硅树脂中形成的Si-O、Si-C骨架,使树脂涂层具有优异的粘结性能.采用偶联剂对纳米二氧化钛、纳米掺锑二氧化锡和纳米二氧化硅混合粒子进行改性,将此纳米粒子作为热反射涂料的颜填料使用,结果表明:当纳米粒子含量在3%时,涂膜的耐腐蚀性能最佳.     

SnO2/Si-NPA 复合薄膜气敏传感材料的酒敏特性研究

应用匀胶旋涂和退火处理的方法将纳米级SnO2和具有规则阵列结构和多孔结构的硅微米/纳米结构复合体系硅纳米孔柱阵列(Si-NPA)进行很好地复合,对复合材料的电阻酒敏特性进行了测试.结果表明,SnO2/Si-NPA与Si-NPA相比对酒精具有更高的灵敏度和更好的长期稳定性SnO2/Si-NPA良好的酒精敏感性能被归因于复合薄膜材料既保持了衬底材料独特的微纳双重结构,又保证了SnO2能够发挥其在传感方面的作用,即高灵敏度来自干其巨大的比表面积对酒精分子的物理吸附和材料对酒精分子化学吸附.通过工艺条件的进一步改进以及气体标定系统和信号检出系统进行配套设计与优化,可望开发出性能优异的酒敏传感元件.     

一种新型微纳无线湿度传感器的研制

研究了一种新型微纳无线湿度传感器的研制方法,该传感器是通过介电泳技术把znO纳米棒定位在自行设计的微电极中间.ZnO纳米材料具有巨大的比表面积和界面,利用ZnO纳米结构对湿度具有很好的吸附和解吸附性能可以制作一种湿度传感器.通过基本传感特性的测试,证实了该传感器具有良好的重复特性和较高的灵敏度.另外,通过GSM Modem,将该传感器与温度传感器相结合,制成一种家用无线温湿探测系统,能使用户很方便地了解室内的温湿信息.     

碳基材料在电化学传感中的研究进展

电化学传感器具有简单、分析时间短、成本低、灵敏度高等优点,在环境分析和药物分析中越来越受重视.各种纳米材料和信号放大策略已被制备并用于电化学传感器的构建材料,如金纳米颗粒、双金属纳米颗粒、功能化石墨烯、碳纳米管、石墨烯量子点和金属有机框架.碳基材料具有优异的性能,包括丰富的孔结构、高比表面积、可调的表面功能性、良好的、导电性、易于化学功能化,在电化学传感领域显示出广阔的应用前景.该文具体阐述了碳基材料的性质、结构和合成,讨论了碳基及复合材料在电化学传感中的应用,有效的提高了灵敏度,最后对碳基材料面临的挑战和未来发展进行了展望.     

纳米纤维基可水洗口罩的制备及性能

以不同质量分数的聚酰胺酸(PAA)溶液为前驱体，采用静电纺丝法制备不同结构的PAA纳米纤维膜，并对其微观形貌进行表征。结果表明，当PAA的质量分数为20%时，静电纺纳米纤维表面光滑且直径均匀。测试不同面密度下PAA纳米纤维膜的过滤性能及力学性能，结果显示，面密度为5 g/m²的PAA纳米纤维膜具有较为优异的过滤性能及力学性能。进一步探究热交联工艺对聚酰亚胺(PI)纳米纤维膜成型的影响，并将逐级交联20 min处理后的PI纳米纤维膜与熔喷层、针织层复合，得到具有多层结构的纳米纤维防护口罩，结果表明，口罩的初始过滤效率高达98.1%,水洗30次后仍可保持81.8%的过滤效率。由此可见，PI纳米纤维膜具有优异的结构稳定性与过滤性能，对提升口罩的耐水洗性具有重要意义。     

中空结构和豆荚结构Mn_2O_3纳米纤维的制备及电化学性能

采用静电纺丝技术结合热处理工艺制备了具有中空结构和豆荚结构的Mn_2O_3纳米纤维。利用扫描电镜、透射电镜、X-射线衍射、X光电子能谱仪和比表面测试仪对其进行表征,探讨了两种结构纤维的形成机制。在6 mol/L KOH中对两种结构Mn_2O_3纳米纤维进行循环伏安法和恒流充放电测试,结果表明,中空结构的Mn_2O_3纳米纤维由于其具有较高的比表面积,比电容可以达到198 F/g,高于豆荚状Mn_2O_3纳米纤维电极146 F/g的比电容;电极同时具有较优异的循环稳定性能。     

基于ZnO纳米结构的H_2、NH_3气体敏感性研究

通过简单的水热法在金电极上制备了氧化锌纳米棒,从而制成了气体传感器.研究了氧化锌纳米棒的结构和特性,发现用该材料制成的气体传感器对于500 ppm的NH3和H2在150 ℃下有较灵敏的反应,并探讨了产生传感效应的机理.该传感器制备方法简单、廉价、环保,适合大批量生产,有望应用于工业生产和日常生活的气体探测.     

PET织物纳米TiO2抗紫外线整理及性能研究

通过对纯PET长丝织物浸轧焙烘纳米TiO2整理液,使织物表面附着纳米TiO2颗粒,并对织物表面形貌用SEM观察,发现纤维表面覆盖有一层纳米级颗粒,呈局部分散与团聚的不均匀状态.用紫外线防护系统测试织物,发现整理后织物具有较好的抗紫外线效果,且当纳米TiO2含量在1.5%时,抗紫外线效果最好.对织物皂洗20次后测试其抗紫外线效果,发现织物具有较好的耐洗性.对整理前后织物服用性能测试对比发现,纳米TiO2整理织物对织物服用性能几乎无影响.     

rGO/NiO复合纳米纤维的制备及室温气敏性能

以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和乙酸镍(NiC_4H_6O_4·4H_2O)为主要原料,采用静电纺丝技术分别制备纯氧化镍(NiO)纳米纤维及还原氧化石墨烯(rGO)/NiO复合纳米纤维.利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和透射电子显微镜对材料的结构和形貌进行了表征.透射电子显微镜观察结果直观证实了rGO/NiO复合纳米纤维中rGO成分的存在,而且rGO复合对NiO纳米纤维的晶体结构及形貌均无明显影响.以H_2S为主要目标气体,研究了rGO复合对NiO纳米管纤维气敏性能的影响,发现rGO复合显著提高了NiO纳米纤维对H_2S气体的敏感性,特别是1.0%rGO复合量的NiO纳米纤维对H_2S气体具有最佳的气敏性能,其对体积分数为10×10~(-6)的H_2S气体的室温灵敏度可达167.11,是纯NiO纳米纤维的23.8倍.     

功能性羊毛纤维的制备

以钛酸四丁酯为前驱体,在水热环境中直接将纳米二氧化钛负载到羊毛纤维表面,使用扫描和透射电镜、红外光谱、热重和漫反射光谱测试技术对羊毛纤维改性前后表面形貌、结构、热学和光学性能进行了表征,并测定羊毛纤维拉伸、表面摩擦和自清洁性能.研究结果表明,钛酸四丁酯合成的锐钛矿型纳米二氧化钛颗粒平均粒径约5nm,通过化学键接枝在羊毛纤维表面.较未处理羊毛纤维,改性后的羊毛纤维热学性能变化不明显,吸收紫外线能力有所增强,断裂伸长率有所增加,摩擦因数增大而摩擦效应减小,具有光催化自清洁性能.     

石墨烯纳米复合材料在电化学免疫传感器中的应用

石墨烯纳米复合材料由于其优异的电化学性质和生物相容性被广泛的应用于制备超灵敏的电化学免疫传感器.通过与其他纳米材料复合,石墨烯的良好导电性等优点被放大,而易聚集、堆叠、生物相容性较差等缺点被克服.因而,对石墨烯的改性工作成为当下研究的热点.本文综述了石墨烯纳米复合材料在构建电化学免疫传感器中应用,包括石墨烯与金属、金属氧化物、高分子聚合物等的纳米复合材料,并对石墨烯纳米复合材料在电化学免疫传感领域的发展方向和前景做出了展望.     

基于石墨烯复合薄膜的等离激元传感研究进展

 做为由单层碳原子紧密堆积而成的六边形蜂窝状二维晶体,石墨烯具有高载流子迁移率、良好的生物兼容性和优异的化学稳定性。本文简要综述了石墨烯-金属纳米粒子复合薄膜在表面增强拉曼散射研究进展,以及石墨烯等离激元的激发方式和传感性能。在可见光波段,石墨烯和金属纳米粒子之间的耦合使复合薄膜具有强的光学吸收和局域电场增强,从而使复合薄膜可以作为高灵敏的表面增强拉曼基底。在中红外波段,除可以利用石墨烯微纳结构激发等离激元,还可以对介电基底进行微纳加工利用波导模式激发,使得石墨烯等离激元可能用于折射率传感。讨论了石墨烯基复合薄膜研究过程中面临的机遇和挑战,展望了其在表面增强拉曼和传感方面的应用前景。     

多孔石墨烯的制备与应用研究进展

石墨烯由于其特殊的结构和优异的性能受到了科学界的广泛关注.许多研究者受石墨烯优异性能的启发,对石墨烯相关材料进行了广泛的实验和理论研究.多孔石墨烯是一类具有纳米级孔结构的石墨烯材料,在超级电容器、气体分离净化、储氢、DNA检测等领域具有广泛的应用前景.综述了多孔石墨烯材料的最新研究进展,总结了近年来国内外多孔石墨烯制备方法及其潜在应用,还对现有研究成果进行总结分析,并指出了当前仍待解决的问题,为今后工作提出了建议.     

静电纺PLA/Ag-TiO_2纳米纤维膜的制备及性能

利用静电纺丝技术,将聚乳酸(PLA)和载银二氧化钛(Ag-TiO_2)进行混合纺丝,制备PLA/Ag-TiO_2复合纳米纤维膜。将制备的PLA/Ag-TiO_2复合纳米纤维膜应用于亚甲基蓝溶液的催化降解和空气过滤领域,研究其光催化、过滤和重复使用等性能。同时采用扫描电子显微镜(SEM)和能量色散X射线光谱仪(EDX)对纳米纤维膜进行表征。研究结果表明:当PLA/Ag-TiO_2纺丝液中PLA的质量分数为10%(Ag-TiO_2占PLA的质量分数为2%)时,制备的复合纳米纤维膜的纤维形态较好,纤维直径更加均匀;使用50mg复合纳米纤维膜光催化降解质量浓度为5mg/L的50mL亚甲基蓝溶液,反应时间达到80min时,亚甲基蓝降解率达到53.50%,纳米纤维膜重复使用5次后,依然保持良好的光催化性能;同时复合纳米纤维膜具有优异的过滤性能,其空气过滤效率最高达到95.70%。     

聚合物／层状无机物纳米复合材料研究进展

从聚合物／层状无机物纳米复合材料的类型和制备方法、结构与性能表征等方面,总结了聚合物／层状无机物纳米复合材料的研究进展。利用插层复合原理制备各种聚合物／层状无机物纳米复合材料,赋予材料独特的结构,更优异的力学,热学,电磁和光学及其气体阻隔性能,具有重要的科学意义和应用前景。     

硅气凝胶保温材料的绝热机理研究

硅气凝胶是目前质量最轻的固体材料,俗称固体烟。其独特的纳米孔三维骨架结构使其在绝热保温领域性能卓越。该文从热量传递的三大途径入手,分析研究了硅气凝胶保温材料在气相绝热、固相绝热和辐射绝热方面的绝热机理。气相绝热方面硅气凝胶的纳米孔阻隔了气体分子的碰撞传热,固相绝热方面硅气凝胶极低的密度使得固相绝热性能优异,辐射绝热方面通过提高硅气凝胶的消光系数可以提高其高温辐射绝热性能。经过该文研究为进一步提高硅气凝胶综合绝热性能奠定了理论基础。     

光流控传感器及其应用

 基于光流控技术,通过设计不同的芯片结构,可以制造出性能优异的光流控传感器。根据光流控传感器的芯片结构,可以将其分为4大类：前2类为基于光子晶体谐振腔的光流控传感器和基于回音壁模式的光流控传感器,流体在流经这2种传感器中的腔体结构时,产生的折射率改变会引起腔体耦合模式的变化,从而使光响应信号产生改变,起到传感作用;第3类为基于光波导模式的光流控传感器,光在波导中全反射产生的條逝场会与流体发生相互作用,令光信号产生变化;第4类为基于表面等离子体共振的光流控传感器,它利用表面等离子共振对金属表面区域折射率的敏感性实现传感功能,流体带来的折射率变化会令共振峰发生偏移。本文综述了以上4类光流控传感器芯片的结构、原理及应用。光流控传感器对于微小的折射率变化十分敏感,具有很高的灵敏度和精准度,同时,光流控系统本身具有低成本、小型化、结构简洁及实时调控的特征。随着未来被探测物体趋于微观,光流控传感器在物质探测和生物物质探测领域将发挥越来越强大的作用。     

活性炭纤维在挥发性有机废气处理中的应用

因活性炭纤维比普通活性炭性能优异、吸附量大，吸附脱附速度快，因此被应用于挥发性有机废气中苯系物、醋酸丁酯、甲醇等的吸附．介绍了活性炭纤维的分类、制备工艺、结构和性能．并展望了活性炭纤维在环保领域挥发性有机废气处理中的应用前景．