影响氧化锌纳米材料场发射性能的因素

采用物理气相沉积的方法通过控制生长参数,在硅衬底上获得不同形貌的氧化锌纳米阵列.在金属场发射系统中测量了它们的场致电子发射性能,发现阴极发射电流不稳定主要是由于氧化锌纳米阵列的不均匀性造成的.采用高压励炼技术可以增强氧化锌场发射的稳定性,使电流波动明显降低.此外,形貌对氧化锌纳米阵列的场发射电流密度和阈值电压有明显影响,而且不同形貌的氧化锌纳米阵列的抗溅射能力也不相同.     

锂离子电池负极硅碳纳米复合纤维的储锂性能

为了实现硅纳米颗粒与一维碳纳米纤维的高效复合,提高硅材料作为锂离子电池负极的电化学性能,通过同轴静电纺丝法构造了硅碳复合结构(Si/C-C)的一维纳米纤维作为锂离子电池的负极材料.通过SEM、TEM、XRD和电化学性能测试对其结构、形貌、成分和电化学性能等进行分析.结果表明:Si/C-C纳米复合纤维的平均直径为500~700 nm,硅含量为22%~33%;在100 m A/g的电流密度下,经100圈循环后其可逆容量维持在1 000 m Ah/g,表现出较佳的循环稳定性和较高的可逆比容量.研究表明,一维复合纳米纤维电化学性能的提升主要归因于硅碳复合结构中一维纳米纤维为硅提供了保护层,一方面有效抑制了硅的体积膨胀,另一方面提升了硅的电子导电性并有效缩短了离子迁移路径.     

利用脂肪烃不完全燃烧简便制备碳纳米微球

利用多种长链脂肪烃混合物在大气环境中的不完全燃烧,通过沉积并收集其燃烧产物,制备了性能稳定、尺度均一的碳纳米微球.该方法适用性广、操作简便、成本低廉,无需复杂仪器和特定试剂.采用场发射扫描电镜和透射电镜研究了所制备的碳纳米微球的微观结构,结果表明该类纳米微球均具有50 nm左右的直径.     

锂离子电池硅/碳负极材料的制备与应用

对锂离子电池中硅/碳负极材料的纳米结构、掺杂改性以及三元复合等制备工艺及其电化学性能、相关机理进行了总结。通过研究不同改性方法对硅/碳负极材料电化学性能的影响,以找到较为优异的改性路径。经过对比发现,通过采用纳米结构、原子掺杂以及三元复合的方法均可显著提升硅/碳负极材料的电化学性能。最后对硅/碳负极材料发展现状进行了简要分析,并对其研究前景进行了展望。     

MnO2/C复合纳米纤维纱线的制备及其导电性能

采用共轭静电纺丝法制备聚丙烯腈(PAN)纳米纤维纱线,并在不同温度下将PAN纳米纤维碳化得到碳纳米纤维纱线。以KMnO 4为锰源,通过水热合成法在碳纳米纤维纱线上原位生长纳米二氧化锰(MnO 2),形成MnO 2/C复合纳米纤维纱线,分别采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、数字万用表对碳纳米纤维纱线和MnO 2/C复合纳米纤维纱线的化学组成、表观形貌、电学性能等进行表征,并分析碳化温度对碳纳米纤维纱线的形貌和电学性能的影响,以及水热反应中盐酸浓度对纳米MnO 2形貌和MnO 2/C复合纳米纤维纱线的影响。结果表明:碳化温度越高,得到的纱线表面越光洁,石墨化程度越高,电学性能也越好,1000℃碳化工艺得到的碳纳米纤维纱线电导率最高,为31.5 S/cm;与MnO 2复合后的碳纳米纤维纱线电导率大幅下降,当盐酸与高锰酸钾摩尔浓度比为4∶1时得到的复合纳米纤维纱线的电导率最高,为0.1200 S/cm。     

氮对纳米石墨结构的影响

在N2和高浓度CH4条件下,利用等离子体增强热丝化学气相沉积法在Si衬底上合成了纳米石墨。用场发射扫描电子显微镜、场发射透射电子显微镜和显微Raman光谱仪研究了纳米石墨的结构和成分,结果表明:增大反应气体中N2的浓度可以增加纳米石墨中的缺陷,减小纳米石墨颗粒大小。根据表征结果,分析了N2对纳米石墨结构影响的原因。研究结果能够丰富碳基纳米材料的知识,并为碳基纳米材料的应用奠定了基础。     

MnO2/碳纳米球电化学超级电容器电极材料的制备与性能研究

利用水热法合成了纳米棒状的MnO_2/碳纳米球(CNPs)作为电化学超级电容器的电极材料.利用场发射扫描电镜(FESEM)、X射线衍射光谱分析(XRD)对样品的微观形貌、物相进行分析;利用循环伏安法和恒电流充放电测试材料的电化学性能.结果表明:纳米棒状MnO_2/CNPs复合材料具有良好的电化学性能.在0.1 A/g的电流密度,1 mol/L Na_2SO_4电解液中,电极材料的比电容高达305.6 F/g,远高于纯碳球的比电容(49.3 F/g),当电流密度增至5 A/g时,材料的比电容为235 F/g,比电容仍能保持76.9%.     

一种硅碳复合负极材料的制备与性能研究

将纯净石墨粉置于无水惰性气体中,然后将体积比为2:1的聚硅氧烷/甘油混合溶液滴入纯净石墨粉中,密封并加热至290～310℃,并保持此温度24～28小时,使石墨的层间距充分撑开,再直接将其转移至脉冲激光工作室中的样品舟上,加热至120～300℃后启用脉冲激光辐射,即得到一种将纳米硅胶囊式封装在纳米碳笼中的碳硅复合负极材料.将所制得的硅碳负极材料用于电极制作,并制成扣式电池后,进行循环特性测试.实验结果显示,在0.01～2V的充放电压下,该扣式电池循环150次仍能保存960mAh/g,表明所制备的硅碳复合负极材料制得的锂电池比容量大、寿命长、安全性能好且循环周期长.     

铪、钛掺杂钛基底纳米金刚石的场发射特性研究

采用电泳法分别制备了铪和钛掺杂纳米金刚石的场发射阴极涂层,利用扫描电子显微镜和场发射测试仪分别对样品的微观形貌和场发射特性进行了表征.研究发现,随着金属铪粉和钛粉的掺杂,阴极涂层的均匀性逐渐变差并出现了团聚现象.场发射研究表明铪的掺入反而降低了涂层的场发射性能,钛掺杂后提高了场发射的电流密度,随着钛的逐渐增多,样品的发光亮度逐渐增强,均匀性变差,进一步表明了适量的钛掺杂纳米金刚石有利于提高场发射性能.最后,探讨了钛掺杂纳米金刚石涂层的场发射机理.     

四角状纳米ZnO的制备及其场发射性能

利用热蒸发法制备出了新颖的四角状ZnO纳米棒. 研究了四角状纳米ZnO的场发射特性. 场发射测试表明四角状ZnO纳米棒具有较好的场发射特性, 开启电场为2.9 V/μm, 阈值电场为5.4 V/μm. 这一结果表明四角状ZnO纳米棒是一种性能优良的冷阴极电子发射源.     

多孔硅的制备与微结构分析

本文通过电化学阳极氧化方法制备了多孔硅,并对它的微观形貌和红外吸收光谱进行分析,结果表明多孔硅的微观结构与电流密度、腐蚀流配比有关。随着电流密度的升高,氢氟酸浓度的增大,多孔硅的微观结构将从“海绵”状转变成“树枝”状,随腐蚀时间延长,Ｓｉ－Ｈ键和Ｓｉ－Ｏ键明显地增强,这有利于改善发光。     

电化学沉积法制备超疏水镍薄膜

通过电镀方法在铜基体表面制备出了粗糙镍表面,SEM照片显示镍层呈现纳米针状结构,接触角测试表明水在其表面接触角约为112°,调节电镀时间,增大纳米针尺寸并不能实现超疏水性.在针状镍表面继续施加化学镀,对微结构进行修饰,SEM照片显示当化学镀达到1min时,纳米针尖被球冠状结构所代替,水在表面接触角增至152.3°,这表明镍表面成功地从疏水性转变成了超疏水性.     

硅掺杂碳纳米管的第一原理研究

采用密度泛函理论研究了纯（5,5）碳纳米管和硅掺杂（5,5）碳纳米管的几何结构和电子结构,计算了硅掺杂后碳纳米管局部结构的变化、硅掺杂碳纳米管的形成能和表面的电荷分布,以及硅原子掺杂前后碳纳米管的差分电荷密度。研究结果表明硅原子掺杂对碳纳米管的结构影响很大,硅原子与碳原子形成化学键,引起碳纳米管上电荷重新分布,引起电荷转移。     

编织结构三维仿真及其对C/SiC复合材料性能的影响

以连续碳纤维增强的碳化硅复合材料为研究对象,利用计算机仿真技术实现了纤维预制体结构的三维仿真;同时采用CVD PIP联合工艺制备了2.5D与三维四向2种结构的C/SiC复合材料,研究了预制体结构与复合材料力学性能之间的关系。结果表明:三维四向编织结构C/SiC复合材料的x向弯曲强度达到399.2 MPa,层间剪切强度达到38.1 MPa,断裂韧性达到16.0 MPa.m1/2,各项力学性能均高于2.5D编织结构的C/SiC复合材料的力学性能。     

Silicon Field Emission Arrays Coated with CN_x Thin Films

0　IntroductionThefieldemissiondisplay (FED) ,whichhasthebenefitsofbothliquidcrystaldisplays (LCDs)andcathoderaytube(CRT)display ,isregardedasaperfectchoiceforthefuturedis plays.Ithasacompactsize,alargeviewingangle,excellentbrightnessandhighpicturequality[1 ] .Thefieldemissionarrays(FEAs) ,whichareformedofarraysofmicro tips,arewidelyusedasthesourceofelectroninFED .Thetopofthetipiswherethestrongestelectricfieldis.Itisalsowheremostoftheemissionelectronscomefrom .Thismadeitpossibleto putel…     

中孔炭的制备及其电化学电容性能研究

以正硅酸乙酯为模板硅源,间苯二酚和甲醛为炭源,通过溶胶一凝胶反应,制得中孔炭材料．采用SEM、XRD、N2吸附等温线研究了炭材料的形貌和结构;采用电化学工作站研究了炭材料的电化学电容性能．结果表明,炭材料为石墨化的无序结构,比表面积为1313m2·g-1,孔径约10nm．在6mol·L-1H2s04中表现出良好的电化学电容性能．当放电电流密度为0．05A·g-1时,炭材料的质量比电容为265F·g-1,其容量保持率达92．8％,具有良好的电化学稳定性和可逆性．     

Nano-sized graphitic carbon in authigenic tube pyrites from offshore southwest Taiwan,South China Sea,and its implication for tracing gas hydrate

Gas hydrates are a significant energy resource and are usually detected by bottom simulating reflection and submarine geochemical anomalies. Authigenic minerals are related to gas hydrates, with carbonates, sulfates and sulfides being important tracing minerals. Authigenic tubular pyrites were collected from offshore southwest Taiwan in the South China Sea, and were investigated by scanning electron microscopy(SEM) and high-resolution transmission electron microscopy (HRTEM). Authigenic tubular pyrite was composed of framboidal pyrite, within which nanosized graphitic carbon of low crystallinity was discovered. The graphitic carbon coexisted with pyrite and had a texture similar to carbon nanotubes and nanocones, indicating that they likely precipitated from carbon supersaturated C-H-O fluid. Pyrite may act as a catalyst for the conversion of CH 4 to C. The discovery of nanosized graphitic carbon in pyrite indicated it was deposited in sediments that were supersaturated with methane fluid. Thus, nanosized graphitic carbon may be another tracing species for submarine gas hydrates. The discovery of nanosized graphitic carbon deposited in a low temperature environment will enlighten our understanding of the laboratory synthesis and industrial production of graphitic carbon.     

三维网络SiC_n/20Cr钢复合材料的界面固相反应及显微组织

采用真空-气铸法制备了SiCn/20Cr钢复合材料,并对SiC/20Cr钢复合材料的界面进行了研究.结果表明:SiC和20Cr在复合材料的界面产生较强固相反应,SiC分解出的Si与Fe结合生成Fe-Si化合物,SiC分解出的C以石墨态沉积下来.固相反应的区域由碳化硅反应区、金属反应区和碳沉积区组成.碳元素在碳沉积区的沉积形态与沉积点到SiC的距离有关.TEM证实了金属反应区的产物为(Cr,Fe)23C6及Fe3Si,其中Fe3Si的形成为SiC的分解提供了热力学驱动力.     

选择性湿法刻蚀制备内嵌碳纳米管的沟槽结构

提出一种“自下而上”的纳米结构的制备方法。在生长有碳纳米管的氧化硅表面沉积数纳米的钯金属膜后, 用氢氟酸刻蚀, 得到完全由碳纳米管引导的沟槽结构, 并且碳纳米管沿沟槽分布在其底部。通过导电原子力显微镜对沟槽内的碳纳米管的表征, 发现其仍然具有良好的导电性。在碳纳米管和钯金属膜之间增加一层磁控溅射沉积的氧化硅, 可以增加沟槽的深宽比。通过降低钯金属膜的致密程度, 沟槽的开口宽度可降至100 nm左右。该方法制备的结构可以进一步用来构建基于碳纳米管的纳电子器件。     

Chemically robust carbon nanotube – PTFE superhydrophobic thin films with enhanced ability of wear resistance

A chemically robust superhydrophobic nanocomposite thin film with enhanced wear resistance is prepared from a composite comprising polytetrafluoroethylene(PTFE) and carbon nanotubes.The superhydrophobic thin films with hierarchical structure are fabricated by spraying an environmentally friendly aqueous dispersion containing carbon nanotubes and PTFE resin on silicon wafer.Thin films with a contact angle of 154.1°± 2° and a sliding angle less than 2° remain superhydrophobic after abrading over 500 times under a pressure of 50 g/cm~2.The thin film is also extremely stable even under much stress conditions.To further the understanding of the enhancement of wear resistance,we investigated the formation of microsized structure and their effects.The growth of microbumps is caused by attracting solution droplet to the hydrophilic islands on hydrophobic surface.