碳气凝胶的制备及结构

以甲醛和间苯二酚溶胶凝胶制备有机气凝胶(OA),将有机气凝胶在半密封的情况下干燥,再在高温下碳化,制备得到碳气凝胶(CA),并分析了有机气凝胶的形成机理.通过红外(IR)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)等考察了有机气凝胶到碳气凝胶的结构变化,从具有丰富的官能团结构的有机物,最后碳化得到具有纳米尺度、无序的、连续三维网络结构的碳材料.     

1,2-萘醌-4-磺酸钠功能化石墨烯复合水凝胶的制备及其电化学性能

以1,2-萘醌-4-磺酸钠(NQS)、氧化石墨烯(GO)、多孔氧化石墨烯(HGO)为原料,基于水热反应制备功能化石墨烯水凝胶(F-GH)和功能化多孔石墨烯水凝胶(F-HGH),通过调控NQS的添加量得到不同N QS负载量的F-G H.利用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射仪等对材料的形貌与结构进行表征;通过循环...     

纳米TiO_2/CNTs复合粉体的制备及其电化学性能

采用溶胶-凝胶法,以钛酸四丁酯为前驱体,制备了不同质量比的纳米二氧化钛/碳纳米管(TiO2/CNTs)复合粉体材料.扫描电镜和X射线衍射的测试结果表明,CNTs可以有效地抑制TiO2溶胶分子水解过程中的团聚现象,并且锐钛矿型纳米TiO2粒子可以均匀地分散在CNTs的表面;紫外一可见光漫反射吸收光谱测试结果表明,当TiO2与CNTs的质量比为5:1时,CNTs可以明显增强TiO2的吸光强度.对利用此复合粉体材料做成的ITO膜电极进行了电化学测试,CV测试表明,CNTs的引入明显减弱了TiO3在0.25 mol/LH2SO4中的氧化还原峰电流;电化学阻抗谱测试说明,与单独机械混合的情况不同,对复合ITO膜电极而言,在高频区只呈现出一个半圆,且随CNTs含量的增加,TiO2的电化学反应电阻明显增大.     

竹节状CNTs/CdS核壳纳米线的制备与形态特征

以竹节状碳纳米管(CNTs)为模板,采用常温化学还原路线制备了CNTs/CdS核壳纳米线,用透射电子显微镜(TEM)观察了产物的微观形貌,用X射线衍射(XRD)技术分析了产物的物相,证实所得产物由CNTs与六方格子的CdS纳米晶体构成,具有核壳纳米线结构.研究发现CNTs竹节状的形态特点影响了得到的核壳结构的纳米线的微观形貌.在反应物浓度较低时,CdS晶体不像在侧壁平直的CNTs表面生长那样均匀包覆在CNTs表面,而是呈现根瘤状形貌;当反应物浓度升高时,CdS晶体均匀包覆在CNTs表面.当把还原反应时间缩短(如15m in),观察到CNTs环绕在CdS纳米晶体表面的新形态,推测这与CNTs的竹节状特殊形态有关.这些结果对于阐明CNTs/化合物半导体复合材料的形态结构控制原理和开发新材料具有重要参考价值.     

埃洛石-石墨烯构建有机-无机杂化三维网络

利用埃洛石(HNTs)内部空间负载甲基丙烯酸甲酯(MMA),通过γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH570)修饰氧化石墨烯(GO),随后利用二者构建了具有半有机半无机结构的杂化三维网络.通过扫描电子显微镜(SEM)、红外光谱(FT-IR)、拉曼光谱、X射线光电子能谱(XPS)等手段对样品进行表征.结果表明,成功制备了半有机半无机杂化三维网络气凝胶材料,材料具有纳米级孔隙,其热稳定性也保持在较高水平,为后续该材料在光电功能领域的应用奠定了结构基础.     

缓释万古霉素的壳聚糖与氧化石墨烯温敏水凝胶的制备及性能测定

目的:制备壳聚糖(CS)与氧化石墨烯(GO)的温敏水凝胶来负载包裹万古霉素(VAN)的复式微球,通过测定复式微球的粒度、形态、载药率和包封率及测定凝胶的孔隙率,抗压强度,缓释时间,成胶时间以及降解率,来探讨CS-GO凝胶体系作为基体负载VAN复式缓释微球的可行性.方法:将万古霉素包载于复式微球中,均匀分散于以CS和GO作为主要原料形成的凝胶体系中.经粒度分析仪测定微球平均粒径,紫外分光光度计测定微球的载药率、包封率及其在凝胶中的体外释放率.并通过扫描电镜观察了二者的表面形态等.结果:载药微球成球性好、分散较均匀、球形较规则,平均粒径为7.07 um,包封率为(12.20±0.668)%,载药率为(1.20±0.007)%.凝胶成胶时间为130 s,孔隙率为(68.24±3.83)%,抗压强度为(6.398±0.295)kPa,降解时间可达41 d,药物回收率为(68.6±0.028)%.电镜下凝胶表面粗糙,孔隙均匀,适合细胞粘附及长入.结论:以CS和GO为原料,可与载药微球共同形成具有缓释能力的温敏水凝胶,为进一步发展应用提供依据.     

辐照交联UHMWPE/GO复合材料的吸水率与润湿性研究

采用改良Hummers工艺制备了氧化石墨烯(GO),利用液相球磨混合和热压成型工艺制备了不同填充比例的超高分子量聚乙烯(UHMWPE)/氧化石墨烯(GO)纳米复合材料(UHMWPE/GO),并在真空环境下采用γ射线对复合材料进行了辐照交联改性处理。通过傅里叶红外光谱(FT-IR)、凝胶含量实验及氧化指数(IO)对材料进行了表征,并研究了辐照前后UHMWPE/GO复合材料的吸水率、润湿性、表面自由能的变化规律。结果表明:辐照处理前后,GO表面均含有丰富的含氧官能团;辐照交联改性处理略微降低了UHMWPE/GO复合材料的吸水率;辐照交联改性处理与GO填充协同降低了UHMWPE/GO复合材料的接触角,增大了表面自由能,提高了润湿性。     

高强度块状C-Al2O3复合气凝胶的制备

采用溶胶-凝胶法和CO2超临界干燥工艺,并经高温热处理过程得到C-Al2O3复合气凝胶。通过N2吸附-脱附实验研究热处理对气凝胶孔结构参数的影响;利用X线衍射技术表征气凝胶在热处理过程中的相结构变化;采用扫描电子显微镜观察气凝胶的微观形貌,并对气凝胶进行强度测试。结果表明:C-Al2O3复合气凝胶具有均匀的三维网络结构,而且成块性好,热处理后C-Al2O3复合气凝胶仍然具有高的比表面积。C-Al2O3复合气凝胶的最高压缩强度可达9.07 MPa,大大提高了气凝胶材料的力学性能。     

国内期刊亮点

<正>石墨烯/炭气凝胶的制备及其结构与性能研究炭气凝胶是具有独特三维网络结构的轻质纳米中孔炭材料,适用于制备超级电容器的电极,但通常采用苯二酚(R)-甲醛(F)为原料制备的炭气凝胶,其微孔含量低,比表面积和电容量不高,限制了它在超级电容器中的应用。若采用石墨烯(GO)与炭气凝胶复合,可在一定程度上有效调控气凝胶的比表面积,但要进一步提高炭气凝胶的比电容,仍存在较大难度。湖南大学材料科学与     

高活性rGO/Sm~(3+)-TiO_2光催化材料的制备及性能

采用溶胶凝胶法,以氧化石墨烯(GO)、硝酸钐(Sm(NO_3)_3)为原料,钛酸四丁酯(TBT)为钛源,柠檬酸为水解抑制剂和表面活性剂制备了GO/Sm~(3+)-TiO_2复合材料,再通过硼氢化钠还原得到rGO/Sm~(3+)-TiO_2复合材料.通过X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、荧光光谱(PL)对样品进行分析表征;研究了GO的引入量及催化剂投入量对甲基橙降解效果的影响.结果表明:柠檬酸可有效抑制钛酸四丁酯的水解;rGO的引入可显著提高材料的分散性、延长光生载流子寿命和提升光催化效果;当GO质量分数为10%,GO/Sm~(3+)-TiO_2的加入量为0.10g时,甲基橙的降解率最高,可达到94.15%.     

气凝胶态可见光响应光催化剂的制备和性能研究

为改进纳米TiO₂光催化性能,采用水热法合成气凝胶态氧化石墨烯(graphene oxide, GO)/TiO₂复合光催化材料,并进行水热合成条件优化和催化剂结构分析。结果表明：以水为溶剂时,GO与TiO₂在120℃反应12 h可获得气凝胶态复合材料,其中,在28 W汞灯照射下GO与TiO₂质量比为1∶1的复合催化剂可在80 min内将10 mg/L的甲基橙溶液降解92.8%;在300 W氙灯(≥420 nm)照射下GO与TiO₂质量比为4∶3的复合催化剂可在3 h内将10 mg/L的甲基橙溶液降解86%,具有很高的可见光催化活性。研究表明：利用GO与TiO₂在一定条件下形成气凝胶态复合多孔材料,能够显著改进纳米TiO₂的光催化性能。     

钴负载碳气凝胶的制备与电化学性能研究

以聚丙烯腈(PAN),N,N-二甲基甲酰胺(DMF)和钴盐为前驱体,通过对有机凝胶进行高温碳化得到钴负载碳气凝胶.利用X射线衍射谱(XRD),扫描电镜(SEM),透射电镜(TEM),热重分析(TGA)和充放电测试对钴负载碳气凝胶进行结构、形貌和电化学性能的表征分析.结果表明,碳化温度影响产物的形貌及性能,其中700℃碳化的钴负载碳气凝胶钴颗粒分布最均匀,同时具有最好的电化学性能.在50mA·g^(-1)电流密度下,首次放电比容量高达983.1mAh·g(-1)电流密度下,首次放电比容量高达983.1mAh·g^(-1),经100周循环后,放电比容量仍保持在280.3mAh·g(-1),经100周循环后,放电比容量仍保持在280.3mAh·g^(-1);在500mA·g(-1);在500mA·g^(-1)大电流密度下,该材料放电比容量为105.4mAh·g(-1)大电流密度下,该材料放电比容量为105.4mAh·g^(-1),具有很好的倍率性能.     

纤维增强聚苯并嗪SiO2气凝胶复合材料 阻燃隔热性能

以正硅酸乙酯为硅源,与苯并■嗪单体(BO)在酸催化条件下共聚,制备聚苯并■嗪(PBO)SiO_2气凝胶。将PBO-SiO_2气凝胶与纤维复合,在常温常压条件下制备纤维增强PBO-SiO_2气凝胶复合材料。通过现代分析方法研究气凝胶和纤维增强气凝胶复合材料的结构特征,并采用Hot Disk热常数分析仪和石英灯单面加热测试纤维增强PBO-SiO_2气凝胶复合材料的常温热导率和高温隔热性能,采用数显氧指数仪测试材料的极限氧指数(LOI)。结果表明:制备的复合材料密度为0.30 g/cm~3,常温热导率为0.042 W/(m·K),LOI为37.5。复合材料具有良好的力学性能,弯曲强度为0.90 MPa,5%形变的压缩强度为0.24 MPa。热面温度为800℃,加热1 000 s,材料的冷面温度仅为221℃,石英灯单面加热测试前后复合材料的形状保持不变。     

正己烷对溶胶-凝胶过程及常压干燥工艺制备SiO_2气凝胶的影响

以正硅酸乙酯(TEOS)为硅源,三甲基氯硅烷(TMCS)为表面修饰剂,采用酸碱两步催化溶胶-凝胶法和常压干燥法,通过在凝胶中填充适量正己烷(N-hexane)控制溶胶-凝胶过程,使凝胶孔洞趋于均匀,提高凝胶溶剂置换和表面改性效率,制备高性能Si O2气凝胶,制备工艺周期为30 h。采用BET,SEM和FT-IR等对样品进行表征。研究结果表明:正己烷填充量为0.2(TEOS与N-hexane物质的量比为1:0.2),制备周期最短,制备出的样品具有最大比表面积(972.5 m2/g)、最大孔容(2.9 cm3/g)和最小密度(0.08 g/cm3),疏水性最佳。     

石墨烯和碳纳米管对SiO2气凝胶负极材料的改性

为了缓解二氧化硅(SiO_2)负极材料的体积膨胀开裂,改善其电化学性能,通过溶胶-凝胶法制备出三维网状结构的SiO_2气凝胶纳米材料及其石墨烯改性材料(rGO/SiO_2)和碳纳米管改性材料(CNT/SiO_2),研究石墨烯和碳纳米管改性对SiO_2气凝胶负极材料的储锂性能影响.利用X射线衍射分析仪、光电子能谱仪和扫描电子显微镜进行表征.电化学性能研究表明,石墨烯和碳纳米管改性提高了SiO_2气凝胶负极材料的导电性、充放电比容量和库伦效率,其中CNT/SiO_2提升作用更加显著,循环稳定性能最好.因此,在减轻材料体积膨胀和结构开裂、粉化,增加SiO_2气凝胶负极材料的导电性方面,碳纳米管改性优于石墨烯改性.     

质子交换膜燃料电池用碳气凝胶载铂催化电极

采用乙二醇还原法,以碳气凝胶为载体制备碳气凝胶载铂催化电极(Pt/CA/CP),并制成燃料电池单电池。采用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X线衍射仪(XRD)对碳气凝胶载铂催化剂进行表征,铂颗粒均匀分散于碳气凝胶载体上,粒径集中为3~5 nm。采用循环伏安法(CV)对碳气凝胶载铂催化电极进行电化学性能评价,碳气凝胶载铂催化电极具有较高的催化剂利用率,采用燃料电池测试系统对单电池进行性能评价,碳气凝胶载铂催化电极单电池工作电压可大于0.9 V,电流密度接近1 A/cm~2。     

低热导率芳砜纶织物的制备与性能

采用溶胶-凝胶法和常压干燥制得二氧化硅-氢氧化铝(SiO2-Al(OH)3)复合气凝胶,通过扫描电子显微镜(SEM)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、透射电子显微镜(TEM)、N2吸附-脱附测试、X射线衍射(XRD)、热重分析(TGA)等对其性能和结构进行了测试和表征.结果表明:采用溶胶-凝胶成型法成功地将SiO2-Al(OH)3气凝胶整理到芳砜纶织物上,与原织物相比,整理后的织物导热系数从0.051 3 W/(m·K)下降到0.028 2 W/(m·K),垂直燃烧损毁长度从4.90cm减少到2.85cm,隔热和阻燃性能也得到了显著提高.     

石墨烯/聚氨酯纳米复合材料的制备及力学性能研究

采用改进的Hummers法制备出氧化石墨烯(GO),并用苯基异氰酸酯对其功能化,接着将功能化的氧化石墨烯(iGO)与4,4’-二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)在二甲基甲酰胺(DMF)溶剂中进行超声混合得到均匀混合液,再将混合液与聚四亚甲基醚二醇(PTMG)、1,4-丁二醇(BD)在DMF溶剂中进行原位聚合制备iGO/热塑性聚氨酯(TPU)纳米复合材料(GO-TPU),同时在相同条件下合成PU以供对比.采用XRD、FT-IR、XPS、Raman光谱、SEM和万能拉伸试验机对GO的功能化效果及GO-TPU的性能进行了表征.结果表明:苯基异氰酸酯成功接枝于GO表面,iGO在TPU基体中分散均匀,复合材料的拉伸强度和断裂伸长率均随GO含量的增加表现为先增大后减小的变化规律,当iGO的质量分数为1%时GO-TPU的拉伸强度和断裂伸长率均为最大值,分别为4.26 MPa和500%,与纯TPU相比,分别提高了127.1%和27.3%.     

碳纳米管内包覆Fe/Co粒子的磁性能

采用自制的装置,通过阳极弧光放电法制备了内包覆Fe/Co磁性纳米粒子的碳纳米管(CNTs).利用透射电子显微镜(TEM)、拉曼散射光谱和X射线衍射(XRD)对其进行表征,用振动样品磁强计(VSM)检测得到其磁学性能参数.TEM测试表明,CNTs杂质少,管径均匀一致,CNTs内包覆的物质均匀、连续,且为Fe/Co粒子.磁学性质的测量表明, CNTs的磁学性能较包覆前有了很大的改善,其比饱和磁化强度ós为17.30A·m2·kg-1,比剩余磁化强度ór为3.96A·m2·kg-1,矫顽力Hc为31521.60A·m-1.     

CNTs-ZAO复合粉体的制备及表征

以HCl溶液和H2SO4-HNO3的混合酸溶液作为纯化强酸溶液,采用强酸氧化法纯化碳纳米管(CNTs)。将纯化后的CNTs加入到ZnO-Al2O3(ZAO)前驱体溶液中,通过均匀沉淀法,制得CNTs-ZAO复合粉体。采用差示扫描量热仪(TG-DSC)、傅里叶红外光谱仪(FT-IR)、X线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)表征纯化前后CNTs和CNTs-ZAO复合粉体。结果表明:在80℃、V(H2SO4)∶V(HNO3)=1∶1的条件下,水浴纯化反应2 h,得到纯化效果较好的CNTs。在n(CNTs)∶n(ZAO)=4∶1、ZAO前驱体反应30 min之前加入纯化CNTs,CNTs的表面负载上一层均匀、致密的纳米ZAO颗粒。