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2011年  第26卷  第2期

碳纳米管“种子”上生长碳纳米管和氮掺杂碳纳米管
王 灿, 王艳莉, 詹 亮, 黄正宏, 乔文明, 梁晓怿, 凌立成
2011, 26(2): 81-84.
摘要(2092) PDF(1457)
摘要:
以碳纳米管(CNTs)作“种子”,液体石蜡和三聚氰胺分别作碳源和碳/氮源,利用爆炸辅助化学气相沉积法在CNTs“种子”上合成出新的CNTs和氮掺杂碳纳米管(CNx )。透射电镜(TEM)和电子能量损失谱(EELS)测试表明:新合成的CNTs具有空心管状结构,而CNx呈竹节状且氮的原子分数高达17.3% 。CNTs“种子”的作用归因于其端部的纳米级弯曲和开放性边缘具有吸附并外延Cn/CN 物种的功能。
一种适于碳纳米管制备的绿色前驱体
S. Paul, S. K. Samdarshi
2011, 26(2): 85-88. doi: 10.1016/S1872-5805(11)60068-1
摘要(2454) PDF(1735)
摘要:
根据绿色化学原理尝试探索一种合成多壁碳纳米管的天然可再生前驱体。应用化学气相沉积(CVD)法,采用一种天然可再生前躯体(椰仁油),通过系列步骤合成了MWCNTs。氮气既作为气化前驱体载气(气体流速:100mL/min)又维持合成在惰性氛围中进行。合成的MWCNTs使用SEM、EDX、TEM和Raman表征,最佳条件下得到的碳纳米管直径为80nm~90nm。
氨基化多壁碳纳米管的制备及其在复合材料中的应用
王国建, 祖 梅, 邱 军
2011, 26(2): 89-97.
摘要(2624) PDF(1957)
摘要:
采用不同链长的乙二胺(EDA)、己二胺(HMDA)和癸二胺(DMDA)对多壁碳纳米管(MWCNTs)进行了修饰。利用红外光谱、拉曼光谱、透射电镜及X射线光电子能谱对二元胺修饰的MWCNTs的化学结构进行了表征。结果表明:二元胺可以有效地修饰MWCNTs。经胺化修饰后,MWCNTs-EDA、MWCNTs-HMDA、MWCNTs-DMDA表面的N元素含量可分别达到3.52%、4.18%和2.88%,表明在相同的氨化条件下,己二胺的接枝率最高。进一步采用紫外-可见吸收光谱及全能稳定性分析仪对不同链长的二元胺修饰的氨基化MWCNTs在有机溶剂中的分散性进行了半定量的表征。结果显示:氨基化修饰有效改善了碳纳米管在极性溶剂中的分散稳定性,其中己二胺修饰的MWCNTs在乙醇中的分散稳定性最好。将MWCNTs-HMDA引入到传统的炭纤维/环氧树脂复合材料体系中,复合材料的冲击性能及弯曲性能均有较大提高。
功能化多壁碳纳米管海绵状微球制备
Dhiraj Dutta, Rama Dubey, Jitendra Yadav, T. C. Shami, K.U. Bhasker Rao
2011, 26(2): 98-102. doi: 10.1016/S1872-5805(11)60069-3
摘要(1746) PDF(1408)
摘要:
通过催化化学气相沉积法合成了多壁碳纳米管(MWCNTs)。在相转移催化剂甲基三辛基氯化铵存在下,以高锰酸钾(KMnO4)为氧化剂在室温下对MWCNTs进行功能化处理。采用傅立叶变化红外光谱、热失重分析分析法对功能化MWCNTs进行表征。借助超声波降解法将功能化MWCNTs分散在二氯甲烷中形成悬浮液,然后将其悬浮液逐滴加至搅拌的聚乙烯醇溶液中形成海绵状微球。扫描电子显微镜(SEM)显示:形成的海绵状微球由松散缠结的MWCNTs构成,直径为50μm ~150μm。该微球可望应用于轻型吸能涂料,催化剂以及电子学领域。
磺化竹炭的制备、表征及其酸催化性能
徐 琼, 夏 悦, 尹笃林, 范长岭, 徐仲榆
2011, 26(2): 103-108.
摘要(1732) PDF(1824)
摘要:
以竹材加工中产生的锯屑为原料,经磷酸浸渍48h~72h后,在200℃条件下热解2h得到竹炭,将其用发烟硫酸在100℃下磺化2h得到具有酸催化功能的磺化竹炭。XRD和FTIR分析表明:磺化竹炭是一种具有多环芳烃结构的无定型固体酸功能材料。采用吡啶吸附红外漫反射法确定表面酸位类型为质子酸。用离子交换—酸碱滴定法测得磺化竹炭的酸量为2.02mmol · g-1。在催化多种醛、酮与乙二醇的缩合反应中,磺化竹炭具有良好的催化活性和重复使用性能。
炭布叠层针刺预制体性能分析
嵇阿琳, 崔 红, 李贺军, 程 文, 纪伶伶
2011, 26(2): 109-116. doi: 10.1016/S1872-5805(11)60070-X
摘要(2169) PDF(1783)
摘要:
通过X-Y向拉伸强度、Z向剥离强力、NOL环整体拉伸强度表征预制体性能, 研究了炭布叠层针刺预制体的结构特点。结果表明:X-Y向拉伸强度反映了针刺对连续纤维的损伤程度,其随针刺密度升高而降低。网胎面密度对Z向预制体剥离强力的影响规律性不明显,3K炭布针刺预制体剥离强力高于6K和12K炭布针刺预制体,斜纹炭布针刺预制体剥离强力高于缎纹炭布预制体。NOL整体拉伸环破坏有完全断裂、褶皱式不完全断裂、层间剥离三种模式;3K缎纹炭布针刺预制体NOL环拉伸强度最低,只有3MPa,呈现整体拉伸完全断裂破坏模式;12K缎纹炭布针刺预制体呈现层间破坏模式;6K缎纹炭布针刺预制体的破坏方式为褶皱式不完全断裂模式,整体力学性能较好。相同工艺预制体环向拉伸强度远大于X-Y向拉伸强度。
有机/无机杂化制备低密度高中孔率炭气凝胶
周 贝, 张 睿, 郭全贵, 李志红, 胡子君, 李俊宁, 董文生
2011, 26(2): 117-122.
摘要(1888) PDF(1500)
摘要:
通过溶胶-凝胶途径,将间苯二酚-甲醛预聚物和二氧化硅溶胶混合,在碱性溶液中制备出有机/无机杂化水凝胶。水凝胶经溶剂置换、超临界干燥、裂解和氢氟酸刻蚀制备得到炭气凝胶。采用氮气吸附法研究了水凝胶向炭气凝胶转化的结构演变规律。固定间苯二酚/甲醛摩尔比为0.5,二氧化硅溶胶浓度为15g/100mL,考察了二氧化硅胶体颗粒的尺寸及间苯二酚和甲醛浓度对炭气凝胶孔隙结构的影响。结果表明:无机二氧化硅溶胶骨架有效减少了有机物在超临界干燥和裂解过程中的体积收缩。中孔率随间苯二酚和甲醛浓度的升高而增加,孔隙率随二氧化硅溶胶粒子的增大而减小。当间苯二酚和甲醛质量分数之和的达到20%时,7nm二氧化硅溶胶体系的密度低达0.22g/cm3,中孔率达到96%,12nm二氧化硅溶胶体系的密度低达0.26g/cm3,中孔率达到98%。
简易合成不同孔径尺寸的半石墨化有序介孔炭
李 瑛, 钟 健, 杨霞珍, 蓝国钧, 唐浩东, 刘化章
2011, 26(2): 123-129. doi: 10.1016/S1872-5805(11)60071-1
摘要(1825) PDF(1572)
摘要:
以SBA-15介孔硅为模板,硼酸为扩孔剂,调控合成出不同孔径尺寸的半石墨化有序介孔炭。采用X射线衍射仪(XRD)、氮气吸附、透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、热重(TG),以及拉曼(Raman)光谱等手段对样品的成分、结构和形貌进行了分析。结果表明:通过合成过程添加硼酸的方法可以实现对介孔炭材料的孔径在3nm~7nm范围内精确调控,而且合成的介孔炭材料具有半石墨化的墙壁结构。该方法简单易行,对介孔炭材料的孔结构调控合成具有很好的应用价值。
高中孔率活性炭的制备与表征
李艳秋, 李开喜, 孙国华, 王建龙
2011, 26(2): 130-136.
摘要(1943) PDF(1576)
摘要:
以线型酚醛树脂为碳源,通过形成钇-酚醛树脂配合物和水蒸气活化的方法制备了具有较高中孔率的活性炭。利用红外光谱(IR)、热重分析(TG)、氮气吸脱附曲线、扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)对所制钇-酚醛树脂配合物及相应活性炭进行了表征。结果表明:钇离子与嫁接了甲基丙烯酸甲酯的酚醛树脂之间形成钇-酚醛树脂配合物,其相应活性炭具有典型中孔炭的特征,且中孔率高达88%。钇-酚醛树脂配合物的形成,明显提高了钇元素的分散程度和钇元素的催化效率。同时,钇-酚醛树脂配合物的形成,有助于改善酚醛树脂基活性炭的孔结构和孔径分布,尤其对提高活性炭的中孔率有显著的作用。
BM-DVB多孔共聚体及其炭化物的热性能
M. Sobiesiak, B. Gawdzik, A.M. Puziy, O.I. Poddubnaya
2011, 26(2): 137-144. doi: 10.1016/S1872-5805(11)60072-3
摘要(1839) PDF(1389)
摘要:
在相同条件下,分别以4,4’-双马来酰亚胺二苯基甲烷(BM)与二乙烯基苯(DVB)的摩尔配比1∶4、1∶1、4∶1,采用悬浮共聚法合成了BM-DVB珠状多孔共聚体。炭化前,对所制BM-DVB共聚体用二种方法进行预处理:(1)热空气稳定化(产物标名PO-C 800);(2)H3PO4浸渍(产物标名P 800)。而后,将两种预处理所获产物在Ar气中800 ℃进行炭化。采用热重(TG)和热差(DSC)法表征了BM-DVB多孔共聚体及其炭化物的热性征。结果表明:单体配比的差异导致了初始聚合体的不同交链程度。共聚体及其炭化物的热稳定性与其组成存在一定的相关性。在BM∶DVB摩尔比为 4∶1时,BM-DVB共聚体的耐热性最高;其因在于共聚体中含有的氮原子浓度最高。在BM∶DVB摩尔比为 1∶4时,BM-DVB共聚体具有高的交链度,但热性能最差;这可能由其微孔性能和较少的含氮量所致。而它们炭化物的热性能却非常相似,几乎不受BM-DVB共聚体的影响。可以认为,影响BM-DVB炭化物热性能更重要因素是BM-DVB共聚体在预处理过程中形成的孔隙率和表面化学性能。
多孔C/SiC复合材料的制备及其性能
吉洪亮, 张长瑞, 周新贵, 曹英斌
2011, 26(2): 145-150.
摘要(2288) PDF(1454)
摘要:
以W丝作为成孔剂,采用孔隙预置技术制备了发汗多孔C/SiC复合材料,对其孔隙结构进行表征,研究了材料的力学性能和渗透行为。结果表明: 采用孔隙预置技术能够有效的控制多孔C/SiC材料开孔率和孔隙结构,其孔隙主要由W丝去除后形成的直通孔组成,开孔率决定于W丝的体积含量,所制备的材料具有良好的力学性能和渗透性能。其弯曲强度达到358MPa、弯曲模量达到124GPa,断裂韧性达到16.7MPa · m1/2,空隙率为23.5%,渗透率为1.02×10-3mm2,材料表现为韧性断裂模式,其孔隙的存在并没有对材料的力学性能产生明显的影响。
模板法合成中孔炭材料
传秀云, 周述慧
2011, 26(2): 151-160.
摘要(2495) PDF(2194)
摘要:
在综合分析无机模板法和有机模板法的基础上, 提出矿物模板法和复合模板法是制备中孔炭的有效方法。矿物模板法原料价格低廉、来源广泛。复合模板法综合了软模板和硬模板的优点,能够拓展中孔炭的结构、性能和应用领域。以矿物模板制备的炭材料具有良好的电学、医学性能等,有望获得良好性价比的中孔炭材料。