碳基纳米管的生长机理、结构调控及能源导向的功能化研究*

简要介绍了以苯为原料生长碳纳米管的六元环机理,运用该机理的基本思想设计制备了N,B掺杂的碳基纳米管,方便地构建了高分散的铂基纳米复合催化剂,在燃料电池电极催化反应（甲醇氧化、氧还原）中具有优良的电催化性能。富电子N或缺电子B的掺杂均可将碳纳米管转变为优良的无金属氧还原催化剂。这些研究为设计和开发替代或优化利用贵金属的高性能燃料电池催化剂提供了新的思路、方法和途径,展示了碳基纳米管在新型能源材料领域的广阔前景,也体现了基础研究在科技创新中的重要作用。     

A review on TiO2 nanotube arrays: Fabrication, properties, and sensing applications

Fabrication, properties, and sensing applications of TiO₂ nanotubes have been reviewed, and the highly ordered TiO₂ nanotube arrays made by anodic oxidation in fluoride-contained electrolytes highlighted. The effect of anodization parameters (electrolyte, pH, and voltage) on the titania nanotube size and shape were discussed. The excellent biocompatibility of TiO₂, the high orientation, the large surface area with tunable pore sizes, as well as the high electron transfer rate along with the nanotubes make TiO₂ nanotube array an ideal substrate for the sensor’s fabrication and application. The sensors based on the TiO₂ nanotube arrays for sensing hydrogen, oxygen, humidity, glucose and hydrogen peroxide all exhibited low detection limit, high stability, very good reproducibility and high sensitivity.     

镀镍单壁碳纳米管镁基复合材料的微观组织研究

用化学镀法在单壁碳纳米管(SWNTs)外表面包覆Ni-P层,厚度约为20 nm.采用全液态搅拌铸造的方法,制备了镀镍单壁碳纳米管镁基复合材料,随镀镍单壁碳纳米管加入量的增加,复合材料的晶粒尺寸减小,但过多的加入会导致增强体团聚现象严重.观察复合材料的拉伸断口,发现碳纳米管在基体中能起到连接作用和阻碍裂纹行进的作用,提高复合材料的性能.     

最近邻强交换相互作用对spin-1纳米管磁化强度的影响

利用有效场理论研究纳米管上最近邻原子间强交换相互作用对Blume-Capel模型磁化强度的影响,得到系统格点的磁化强度与最近邻强交换相互作用和晶格场强度的关系。结果表明,最近邻强交换相互作用和晶格场强度等诸多因素相互竞争,使系统表现出丰富的磁学特性:正晶格场促进系统的磁化强度,且系统仅发生二级相变;负晶格场抑制系统的磁化强度,且系统发生一级和二级相变;不同位置的强交换相互作用对系统的磁化强度影响程度不同。     

基于紫精衍生物的有机凝胶为模板合成SiO2纳米管

以双胆固醇取代紫精衍生物形成的有机凝胶纤维为模板, 在吡啶催化下合成了内径不同的SiO₂纳米管, 研究结果表明, 体系中TEOS水解生成低聚物的含量对凝胶纤维的聚集会产生影响, 并影响最终生成的SiO₂纳米管的形貌.     

碳纳米管电极电吸附脱盐工艺的研究

研究了碳纳米管电极电吸附苦咸水脱盐.对碳纳米管的预处理、电极炭化、碳纳米管孔径以及不同操作条件,包括不同电压、初始浓度、水通量和电极片数等对脱盐的影响进行了一系列的测试与分析,结果表明:预处理使电极脱盐性能大为提高;炭化将加强电极片的强度,碳纳米管电极的最佳脱盐孔径为2~10 nm;并且这种新型脱盐器最佳脱盐的电压和水通量分别为2.0 V和10 ml/min.在此最佳条件下,盐水的浓度越高,脱盐效果越好;并且电极片越多,脱盐性能越好.同时文中也对脱盐器循环寿命进行了测试,结果表明:这种新型脱盐器脱盐效率高、循环周期长.     

MWCNT-PEI对细菌菌膜生长和结构的影响

菌膜是细菌适应周围环境的重要生存模式，在调控地球物质循环方面发挥着积极作用.碳纳米材料由于其独特的理化性质，在多个领域得到广泛应用.这些材料释放到环境中是否会影响菌膜生长和结构的变化，成为纳米毒理学领域的前沿热点.文章合成了一种接枝聚乙烯亚胺的多壁碳纳米管（MWCNT-PEI），具有良好的分散性、稳定性，以及优异的抗菌能力.同时，MWCNT-PEI会改变菌膜的生长周期和成熟菌膜结构组分，即刺激细菌分泌更多的胞外多聚物基质（EPS）.文章可为评估碳纳米材料的环境风险提供理论指导，也可为调控菌膜生长和结构提供新思路.     

碳纳米管基电热材料的结构设计与应用

随着社会的发展，人们的日常生产生活对电热材料提出了更高的要求。碳纳米管因具有轻质、高电导率、高电热转换效率等特点，成为新型轻质高效电热材料的研究热点。纳米尺度的单根碳纳米管无法直接使用，因此，需要以有序的宏观形态进行组装以获得可用的高性能电热材料。介绍了基于碳纳米管的电热材料的主要宏观组装形态，对其结构设计进行了阐述，并对其应用方向进行了介绍，最后对碳纳米管的进一步工业化应用进行了展望。     

Effective antibacterial and phase change PEG/Cu2O@A-HNTs composites for melt-spun difunctional PA6 fiber

Serving as the only defensive line between pathogens and human body, personal protective equipment (PPE) is increasingly attractive among researchers because of their strong antibacterial and temperature control abilities. However, efficient antibacterial properties and regenerative thermal control simultaneously remain unexplored in PPE. Here, one-dimensional halloysite nanotubes (HNTs) modified by acid etch method, are used to synthesis a multifunctional material of PEG/Cu₂O@A-HNTs via in-situ reduction and physical adsorption which serves the above two purposes. PEG/Cu₂O@A-HNTs showed rapid bacterial inactivation and achieved 96.3% bacteriostatic rate against E. coli in only 20 ?min. Meanwhile a broad and complete inactivation spectrum included both E. coli and S. aureus following a series of antibacterial mechanisms. Moreover, adsorption of 70 ?wt% PEG by acid etch HNTs is attributed to the nearly 3 times increased specific surface area compared with native HNTs. This enabled PEG/Cu₂O@A-HNTs to attain a phase change enthalpy of 108.4 ?J/g. In addition, using PEG/Cu₂O@A-HNTs as additives, antibacterial and phase change fiber (APCF) were melt-spun. Their efficiency factor against E. coli and S. aureus was above 99.99%, and retained a temperature control ability for 180s and 272s compared with PA6 fiber in hot and frigid environments respectively.