高强度电活性MXene/TA/ANF复合膜的制备及电化学性能

采用二维导电材料MXene(Ti₃C₂T_x)与电活性生物质单宁酸以及高强度的芳纶纳米纤维复合经真空抽滤制备了具有层状结构的自支撑柔性薄膜.系统研究了Ti₃C₂T_x/TA/ANF薄膜的微观形貌结构、力学以及电化学性能.结果表明Ti₃C₂T_x/TA/ANF薄膜的拉伸强度高达36.2 MPa,具有良好的柔性,可被任意弯曲、折叠以及扭曲.Ti₃C₂T_x/TA/ANF薄膜所组装的柔性固态超级电容器体积比电容为826.56 F cm^-3,体积能量密度高达28.7 Wh L^-3,且经过不同角度的弯曲能保持稳定的电化学性能.     

多孔Ti3C2Tx/SnSe复合材料的制备及其储钾性能

采用原位氧化-刻蚀法和水热合成法制备了多孔MXene复合材料(Ti₃C₂T_x/SnSe),并对所制备的材料进行了结构表征与电化学性能测试. 结果表明:在0.05 A/g的电流密度下,多孔Ti₃C₂T_x/SnSe电极具有381.9 mA ·h/g的储钾容量,而相同情况下SnSe电极的比容量仅为119.2 mA ·h/g. 在1 A/g的电流密度下,多孔Ti₃C₂T_x /SnSe电极的初始可逆比容量为118.5 mA ·h/g,循环500次的比容量仍保持在35.4 mA ·h/g. 多孔Ti₃C₂T_x/SnSe电极材料优异的电化学性能得益于多孔Ti₃C₂T_x材料的高导电性,它不仅缓解了SnSe的体积膨胀,而且为离子的转移提供了良好的通路.     

MoS2/Ti3C2Tx异质复合材料的制备及电化学性能研究

利用水热法合成了MoS₂/Ti₃C₂T_x异质复合材料,采用SEM、XRD、XPS和电化学工作站对所制样品的形貌、结构、成分和电化学性能进行了表征。结果表明,当Ti₃C₂T_x引入量为30 mg时,所制MoS₂/Ti₃C₂T_x异质复合电极具有最优的电化学性能和较好的循环稳定性,在1 A/g电流密度下的比电容达到262.54 F/g,且经10 000次循环后仍保持82.1%的初始比电容。     

微氧化MXene/MoS2复合膜分离净化效能及稳定性增强机制研究

二维纳米材料由于优异的理化性质和易于调控的特点,在新型膜材料的开发与应用中受到了广泛关注.基于二维材料层层堆叠可以制备二维膜,而如何对二维膜进行结构性能上的改进是目前该领域聚焦的前沿问题.MXene膜是一种新型二维膜,在分离净化领域具有较大应用潜力.然而,目前MXene膜的分离净化效能主要受到膜的结构稳定性和改性方法的限制.本研究采用了通过异质纳米材料MoS₂插层,随后进行温和且快速预氧化,可获得稳定的纳米层状结构,从而得到一种MXene(Ti₃C₂T_x)/MoS₂高性能复合膜.MXene/MoS₂复合膜的水通量显著提高,对目标污染物染料的去除率高达99.9%.与未氧化的MXene膜相比,复合膜对NaCl和MgCl₂的渗透抑制效率分别提高了48.4%和82.0%.此外,复合膜在结构/外观和通量方面表现出长期的稳定性.因此,利用预氧化/插层法制备的复合膜对MXene膜结构调控和性能优化提供了新策略和新思路.     

CeO2/Ti3C2/CdS Z型异质结复合物的制备及其光催化降解甲基橙

采用水热法制备了CeO₂/Ti₃C₂/CdS Z型异质结复合物，并对其进行了光催化降解甲基橙的研究.结果表明：制备所得CeO₂/Ti₃C₂/CdS复合物具有较大的比表面积，表现出较高的可见光催化降解活性.以Ti₃C₂为传输介质，CeO₂/Ti₃C₂/CdS Z型异质结复合物的形成促进了电荷的转移，有效抑制光生载流子的复合，增强了体系的氧化还原降解能力，加速了活性物种的产生，提高了体系对甲基橙的可见光催化降解性能.其中，CeO₂/Ti₃C₂/CdS-1∶3具有高的光催化活性.     

MXene包覆提升硅负极性能

侧重于Ti₃C₂T_X MXene&硅(Si)三明治结构负极在硅基锂离子电池中的应用研究,发现通过真空抽滤法制备的Ti₃C₂T_X MXene&Si复合负极可以有效抑制硅材料在充放电过程中的体积膨胀,优化其循环稳定性.X射线衍射和扫描电镜的结果表明,MXene与硅微米颗粒成功形成三明治(夹层)结构.组装成扣式电池测试其电化学性能,发现Ti₃C₂T_X MXene&Si复合负极表现出优异于硅颗粒单体的充放电容量和循环寿命,这项研究为硅负极电池的商业化提升提供了一定的科学依据.     

Ti3SiC2材料的制备及电接触性能研究

采用熔盐保护合成法制备Ti₃SiC₂粉末材料,并将该粉末进行热压烧结,制备出Ti₃SiC₂块状样品。在加载电压10 kV下,对Ti₃SiC₂块状材料进行电弧烧蚀性能研究。电弧烧蚀后,Ti₃SiC₂块状材料表面出现烧蚀痕迹,电弧熄灭后,裂纹和显微孔洞显现。结合拉曼光谱和X射线能谱结果,高能高热的电弧使得Ti₃SiC₂块状材料表面有Ti和Si的氧化物生成。     

ZrO2气凝胶材料的制备、改性及应用研究进展

氧化锆(ZrO₂)气凝胶材料是以ZrO₂为主体、具有三维交联网络结构的纳米多孔材料,具有酸碱双性、氧化还原性、高比表面积、高孔隙率及良好的热稳定性和化学稳定性等特点,在隔热、催化、吸附、储能等领域具有广泛的应用。总结了ZrO₂湿凝胶的制备工艺及其干燥方法,从掺杂改性和二元复合两个方面介绍了国内外ZrO₂基气凝胶改性方面所取得的突破性进展,综述了ZrO₂气凝胶材料在隔热、催化和吸附领域的最新研究和应用,最后,对ZrO₂气凝胶的未来发展方向进行了展望。     

δ-MnO2/Ti2CTx复合材料的制备与电化学性能研究

以Ti₂AlC为前驱体、LiF-HCl的水溶液为刻蚀液、KMnO₄为氧化剂和锰源,采用溶液-沉积法制备了δ-MnO₂/Ti₂CT_x复合电极材料.分别采用X-射线衍射仪、扫描电子显微镜、拉曼光谱等方法对试样进行了表征; 以镍网为对电极、银/氯化银为参比电极、2 mol·L^-1 KOH溶液为电解质溶液,在3电极体系中采用循环伏安、恒流充放电和交流阻抗等电化学方法研究了复合材料的电化学性质.结果表明:当δ-MnO₂/Ti₂CT_x复合电极材料在电流密度为1 A·g^-1时,复合材料的比电容高达227 F·g^-1.δ-MnO₂/Ti₂CT_x是一种性能良好的电化学电极材料,具有潜在的应用前景.     

钛碳化硅陶瓷材料的研究进展

三元层状化合物钛碳化硅是一种结合金属和陶瓷性能的新型金属陶瓷,它具有较高的力学性能、优良的耐磨损性能、导热导电性能、良好的耐腐蚀和抗高温氧化性能等,被广泛应用于机电、化工、冶金和航空航天等领域。该文首先综述了Ti₃SiC₂材料的结构、制备方法,其次对Ti₃SiC₂材料的制备工艺、力学性能等进行了介绍,最后对Ti₃SiC₂材料未来研究方向进行了展望。     

二维Ta4C3O2电子结构的拓扑性质

过渡金属碳化物和氮化物也被称为MXenes材料,是一类具有独特性质的新型二维材料.经第一性原理计算发现,二维Ta₄C₃O₂的电子结构可能具有拓扑性质,而Ta₄C₃已被成功制备,Ta₄C₃O₂可通过表面功能化实现制备.这些结果将为研究MXenes材料的拓扑性质提供有利借鉴,也为今后的实际应用奠定基础.     

面向电磁屏蔽的MXene基膜材料研究进展

MXene是一类新型二维过渡金属碳化物和/或氮化物纳米材料，具有超高的比表面积、电导率、载流子迁移率与优异的力学性能.此外，由于其表面有羟基或末端氧，这种活动表面使其易被组装形成多种结构的材料.其中，膜材料易于制备、电导率高、质轻，使其在电磁屏蔽领域有着广泛的应用.首先介绍了MXene纳米片与MXene基薄膜的制备方法，总结了各种方法的优缺点；其次，介绍了MXene在电磁干扰屏蔽膜中的应用，分析了当前的发展趋势，归纳了MXene基复合薄膜的特点；最后，提出了目前MXene基复合薄膜的发展所存在的问题，并对未来发展进行了展望.     

Ti3SiC2含量对热处理态(Ti5Si3+TiC)/TC4复合材料组织及力学性能的影响

针对钛基复合材料中增强相易团聚的问题,采用固溶加时效的热处理工艺对其组织进行优化,研究了Ti₃SiC₂含量对材料微观组织及力学性能的影响。通过扫描电子显微镜和能谱分析仪观测了不同Ti₃SiC₂含量的复合材料的微观组织形貌,并探究热处理过程中基体组织的细化机制与增强相的析出规律,进而分析了室温力学性能的变化规律。实验结果表明:随着Ti₃SiC₂含量的增加,固溶处理后的原始晶粒尺寸大幅度减小,时效处理后的片状α相和团簇组织的平均尺寸也呈递减趋势;Ti₅Si₃颗粒在_β相内、α/β相界处和α相内均有析出,其含量随Ti₃SiC₂质量分数增加而递增;(Ti₅Si₃+TiC)/TC4复合材料的屈服强度和抗压强度均明显高于相同热处理条件下的基体TC4合金,当Ti₃SiC₂的质量...     

MoS2/C/MXene复合材料的制备及储锂性能研究

通过简单的水热结合退火的方式合成了MoS₂/C/MXene复合材料,其中MoS₂为1T晶型。MoS₂/C纳米片均匀地生长在MXene薄片上,呈现出独特的多孔异质结构,这种结构不仅有效抑制了MXene薄片的重新堆积,还缓解了MoS₂充放电过程中的体积膨胀。无序碳的引入提高了复合材料的导电性,并使MoS₂的晶型从2H转变为1T。将MoS₂/C/MXene复合材料作为锂离子电池负极材料,表现出优秀的循环性能。在1 A·g^-1的电流密度下循环1 000次后拥有574.2 mA·h·g^-1的比容量。这项研究为制备具有良好电化学性能的锂离子电池负极材料提供了一种设计策略。     

溶胶-凝胶法合成SrAl2O4:Eu2+,Dy3+发光材料及其影响因素

SrAl₂O₄:Eu₂₊,Dy₃⁺是商用的绿光长余辉发光材料,在许多领域具有实际的应用。本文采用溶胶-凝胶法制备SrAl₂O₄:Eu₂₊,Dy₃₊材料,通过控制变量法指导学生分析铝/锶投料比、铝/尿素投料比和煅烧气氛等几个关键因素对SrAl₂O₄:Eu₂₊,Dy₃₊的发光性质和氧化还原性质的影响。SrAl₂O₄:Eu₂₊,Dy₃₊材料的溶胶-凝胶法的最佳合成条件是化工生产的重要参数,本教学工作有助于培养学生的科学研究的思路和实验操作能力,研究工作也为优化SrAl₂O₄:Eu₂₊,Dy₃₊材料的品质和发光性能提供重要的参考意义。     

PEG/WCl6添加比例对WO3薄膜形貌及气敏特性的影响

以氯化钨(WCl₆)、无水乙醇(C₂H₅OH)和二甲基甲酰胺(C₃H₇NO)为前驱体,以聚乙二醇(PEG-1000)为造孔剂,采用非水解溶胶-凝胶法制备WO₃多孔薄膜,考察了PEG与WCl₆添加比例对薄膜形貌结构和气敏特性的影响.结果表明,在PEG与WCl₆添加比例为0.5时可获得形貌均一、孔隙率高、比表面积大的WO₃多孔薄膜.所获WO₃薄膜具有单一的单斜晶系结构,主要由直径为20~60nm的纳米颗粒所构成.气敏特性研究结果表明,WO₃多孔薄膜呈现n型半导体特性,在最佳工作温度100℃时表现出对NO₂良好的气敏性能;WO₃薄膜的成膜机理表明,造孔剂PEG-1000引导无机材料形成高孔隙率和高比表面积的三维多孔薄膜结构,该多孔结构有望作为NO₂气体的潜在气敏材料.     

吸收型锰锌铁氧体/二氧化硅电磁屏蔽复合材料的性能研究

通过静电吸附的方法制备了Mn_0.6Zn_0.4Fe₂O₄/SiO₂(MZFO/SiO₂)复合粉体,并使用放电等离子烧结(SPS)方式将其烧结成MZFO/SiO₂复合材料,表征了复合材料的形貌、结构、导电性和磁性,通过电磁参数分析了复合材料的电磁屏蔽性能.900℃和1 000℃烧结的MZFO/SiO₂复合材料(厚度2.0 mm)在Ku波段的平均电磁波总屏蔽效能分别达到22.30 d B和22.40 d B.高的介电损耗使1 000℃烧结的MZFO/SiO₂复合材料表现出了最好的屏蔽性能;而高的饱和磁化强度、矫顽力和电导率也使900℃烧结的MZFO/SiO₂复合材料表现出了良好的屏蔽性能.复合材料的吸收屏蔽效能SEA大于反射屏蔽效能SER,且反射系数R只有0.6左右,因此MZFO/SiO₂复合材料是以吸收屏蔽为主的具有相当潜力的电磁屏蔽材料.     

具有疏水、隔热和微波吸收性能的多功能Mo2C修饰的rGO气凝胶

还原氧化石墨烯（rGO）气凝胶因其丰富的导电网络和复杂的内部微观结构,以及与其他电磁衰减组分的良好兼容性,可以用作高效微波吸收材料,以缓解日益严重的电磁污染问题。然而,rGO气凝胶损耗单一,无法在自由空间中产生匹配良好的特性阻抗,使得电磁波难以在材料内部发生有效衰减。本文旨在开发一种具有多功能特性的Mo₂C修饰rGO气凝胶复合材料作为高效微波吸收材料。本文通过水热组装、冷冻干燥和高温热解过程,制备了Mo₂C纳米颗粒修饰的rGO气凝胶复合材料,研究了组成变化对复合材料形貌、结构和性能的影响。结果表明,当Mo₂C/rGO气凝胶质量填充为9%时,在7.3 GHz处最小反射损耗值可达到?63.3 dB,最大有效吸收带宽为5.1 GHz。优异吸波性能主要来自于Mo₂C纳米颗粒带来的衰减能力和阻抗匹配之间的良好平衡,尽管相对复介电常数随着Mo₂C负载的增加而逐渐减小导致介电损耗下降,但Mo₂C优化了电磁波入射界面处的阻抗匹配特性。引入Mo₂C纳米颗粒后,rGO气凝胶的疏水性和隔热性也得到了有效改善。本文中Mo₂C纳米颗粒对多功能特性的积极影响增强了Mo₂C/rGO气凝胶的环境适用性,使其成为多功能高性能微波吸收材料的候选材料。     

碳包覆Ti3AlC2增强银基复合材料的制备与性能

Ti₃AlC₂-reinforced Ag-based composites, which are used as sliding current collectors, electrical contacts, and electrode materials, exhibit remarkable performances. However, the interfacial reactions between Ag and Ti₃AlC₂ significantly degrade the electrical and thermal properties of these composites. To diminish these interfacial reactions, we fabricated carbon-coated Ti₃AlC₂ particles (C@Ti₃AlC₂) as reinforcement and prepared Ag–10wt%C@Ti₃AlC₂ composites with carbon-layer thicknesses ranging from 50–200 nm. Compared with the uncoated Ag–Ti₃AlC₂ composite, Ag–C@Ti₃AlC₂ was found to have a better distribution of Ti₃AlC₂ particles. With increases in the carbon-layer thickness, the Vickers hardness value and relative density of Ag–C@Ti₃AlC₂ gradually decreases. With a carbon-layer thickness of 150 nm, we obtained the lowest resistivity of Ag–C@Ti₃AlC₂ of 29.4 135.5×10?9 Ω·m, which is half that of Ag–Ti₃AlC₂ (66.7 × 10?9 Ω·m). The thermal conductivity of Ag–C@Ti₃AlC₂ reached a maximum value of 135.5 W·m?1·K?1 with a 200-nm carbon coating (~1.8 times that of Ag–Ti₃AlC₂). These results indicate that the carbon-coating method is a feasible strategy for improving the performance of Ag–C@Ti₃AlC₂ composites.     

Pb（In1/2Nb1/2）O3-Pb（Mg1/3Nb2/3）O3-PbTiO3弛豫铁电薄膜厚度尺寸效应研究

新一代弛豫铁电薄膜Pb(In_1/2Nb_1/2)O₃-Pb(Mg_1/3Nb_2/3)O₃-PbTiO₃(PIMNT)因兼具优异的电学性能与高的相变温度,在国内外获得广泛关注.为了探究不同薄膜厚度对PIMNT薄膜的结构及电学性能的影响,通过溶胶凝胶法制备了150 nm～1μm不同厚度的PIMNT薄膜,对其形貌结构以及电学性能进行了对比研究,在此基础上进一步研究了极化对其电学性能的影响.实验结果表明:随着厚度的增加,薄膜介电常数先增加后略有降低,剩余极化强度先增大后减小,矫顽场逐渐增大;在极化电压为18 V、极化温度和时间分别为100℃和5 min时,1μm厚度PIMNT薄膜的介电常数和损耗在100 Hz下分别为1 009和0.022,室温下的热释电系数达6.85×10^-4C·m^-2·K^-1,是目前主流的锆钛酸铅(PZT)薄膜的3倍左右.