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2012年  第27卷  第3期

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高分散多壁碳纳米管增强铝基复合材料的制备
A.H.Javadi, Sh.Mirdamadi, M. A. Faghihisani, S. Shakhesi, R.Soltani
2012, 27(3): 161-165. doi: 10.1016/S1872-5805(12)60010-9
摘要(1629) PDF(1229)
摘要:
采用机械合金化技术制备高分散多壁碳纳米管（MWCNTs）-铝（Al）复合材料。将纯度99%的铝粉和质量分数2％的MWCNTs经超声和水平球磨处理使Al颗粒与MWCNTs间产生机械键合力。场发射SEM观察表明,MWCNTs分散在Al薄片的表面，随球磨时间的不同，颗粒大小和形貌各异。采用加压烧结手段将混合粉末加工成块体材料，其微观硬度测试表明,加入MWCNTs后Al基体的机械性能得到提高。
CdS/CNT-TiO2光催化剂的合成及其对亚甲基蓝的光催化降解
朱　雷, 孟则达, CHO Kwang-youn, 吴沅春
2012, 27(3): 166-174. doi: 10.1016/S1872-5805(12)60011-0
摘要(1892) PDF(1066)
摘要:
采用多壁碳纳米管（MWCNTs）为载体，分别以醋酸镉（（CH3COO)2Cd · 2H2O）和硫化钠（Na2S · 5H2O）为镉源和硫源，经简单逐滴滴入途径制备了CdS/CNT复合材料。再以四丁氧基钛(TNB)为钛源，苯为溶剂，成功地将二氧化钛（TiO2）纳米粒子沉积在CdS修饰的MWCNTs表面而得到CdS/CNT-TiO2光催化剂。利用 N2 吸附等温线、扫描电子显微镜、X射线衍射、能量分散性X射线分析以及透射电子显微镜对所制CdS/CNT-TiO2光催化剂进行表征。CdS/CNT-TiO2复合材料呈多孔结构，MWCNTs均匀分散在材料中，且未出现明显的TiO2和CdS纳米颗粒团聚体。该材料在紫外和可见光照射下对亚甲基蓝具有优异的降解活性。这不仅归因于TiO2对自由基的反应和MWCNTs吸附能力，且归因于引入窄带隙半导体CdS，使粒子在MWCNTs表面的电子转移速率得到提高。
以生物质为催化剂化学气相沉积制备碳纳米管
史建华, 赵建国, 邢宝岩, 赵　仁, 胡双启, 郭　永
2012, 27(3): 175-180.
摘要(2051) PDF(870)
摘要:
以富含过渡金属元素铁的天然生物质黑木耳、紫菜、香菇、黑芝麻的炭化粉末作为催化剂前驱体，天然气为碳源，采用化学气相沉积工艺制备了碳纳米管（CNTs）。所制CNTs阵列的管径较窄，排列整齐，归因于蘑菇、紫菜和黑芝蔴的碳含量高及铁基纳米颗粒分散均匀。采用黑木耳为催化剂所制CNTs的直径也较窄，但杂乱生长，可能是由于黑木耳的碳含量低及铁基纳米颗粒分布不均匀所致。
具有边缘缺陷石墨烯纳米结的自旋输运特性
安丽萍, 刘念华
2012, 27(3): 181-187. doi: 10.1016/S1872-5805(12)60012-2
摘要(1819) PDF(1059)
摘要:
利用第一性原理研究了两种具有边缘缺陷石墨烯纳米结的自旋输运，即边界氢原子饱和和未被饱和两种情况。结果表明:边缘缺陷改变了电子的输运行为。对于完整的石墨烯纳米带，两种自旋的电子在费米能级附近是完全简并的；对于含有边缘缺陷的石墨烯纳米结，两种自旋的电子在费米能级附近的很大能量范围内表现出自旋分离。电子局域态密度可进一步说明这种输运行为。这些纳米结可产生与自旋相关的极化电流。特别对于未饱和的缺陷结，在任何偏压下都有较高的自旋滤波效率。
石墨烯改性聚丙烯腈基纳米炭纤维的制备及其性能
孔庆强, 杨芒果, 陈成猛, 杨永岗, 温月芳, 王茂章
2012, 27(3): 188-193.
摘要(2369) PDF(1869)
摘要:
以氧化石墨为前驱体，采用真空热膨胀还原法获得了功能化的石墨烯材料。以石墨烯为纳米填料，采用静电纺丝法制备了一系列石墨烯改性聚丙烯腈(PAN)纳米复合纤维，经进一步预氧化和炭化得到纳米炭纤维。使用扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、元素分析（EA）、热重（TGA）和差示扫描量热仪（DSC）研究了石墨烯对纳米炭纤维的宏观性能与微观结构的影响。结果表明，加入石墨烯后，PAN纳米纤维中分子取向变大，结晶度下降。对氧化、环化和脱氢反应可产生一定的抑制作用，导致预氧化反应程度下降。同时，石墨烯可作为炭化阶段微晶生长的晶核，有利于碳网平面的快速生长。
以金属框架有机物为模板合成微孔炭及其对CO2的吸附性能
邓洪贵, 金双铃, 詹　亮, 王艳莉, 鹿宝华, 乔文明, 凌立成
2012, 27(3): 194-199. doi: 10.1016/S1872-5805(12)60013-4
摘要(1701) PDF(923)
摘要:
以金属框架有机物为模板，酚醛树脂为碳质前躯体，合成系列微孔炭。合成的微孔炭比表面积可达2368m2/g；在300K常压条件下，该材料对CO2的饱和吸附量为2.9mmol/g。通过调节碳质前躯体的配比和老化时间，可以控制微孔炭的孔结构；在炭化过程中，挥发逸出的Zn也对基体碳发挥协同活化功能，进而使微孔炭的微孔含量提高。微孔炭对CO2的饱和吸附量随其比表面积的增加而增大。
透射电镜三维重构确定中孔炭六角孔道结构
林青云, 李　鹏, 宋 　燕, 贺连龙, 郭全贵, 叶恒强
2012, 27(3): 200-204.
摘要(1693) PDF(1029)
摘要:
有序中孔炭(OMCs)的孔道结构对于材料的性能有着重要影响，但利用X射线衍射和单一位向的透射电镜形貌不能快捷地分析其孔道结构。利用透射电镜三维重构法发展了一种直观而又严谨的快速确定六角孔道中孔炭的方法。即，在透射电镜中围绕样品相互垂直的两个轴向分别倾转一定角度，得出孔道结构的特征形貌像，分析不同位向下孔径参数之间的几何关系，进而确定中孔炭孔道结构的合理模型。利用该法对有机模板法制备的树脂基OMCs进行表征，得出OMCs孔径比较均匀，呈六方排列，孔道间距约11nm。由此表明，利用透射电子显微镜沿着直线型孔道延伸方向和垂直于延伸方向进行系列倾转即可快速确定OMCs是否为六角结构，并快捷测出孔道排列的尺寸参数。
甘蔗渣炭分子筛的制备、结构及其吸附性能
郭海蓉, 王国梅, 　麻少莹, 　李　斌
2012, 27(3): 205-210.
摘要(1879) PDF(1244)
摘要:
以甘蔗渣为碳质原料、酚醛树脂与少量羧甲基纤维素混合物为黏合剂，通过二次炭化法制备甘蔗渣炭分子筛（Bagasse carbon molecular sieves，BCMS)，并采用N2吸附-脱附、X射线衍射(XRD)、差热分析(DTA)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)以及吸附实验对其进行结构分析与性质表征。结果表明,BCMS以微孔为主，孔径大小主要集中在0.72nm，微孔体积为0.11cm3/g，比表面积为269m2/g；部分BCMS以晶体形式存在，具有五元环排列的微孔结构，晶粒尺寸为57.7 nm，属单斜晶系，空间群为C2/c(15)，晶胞参数为a=2.0437nm，b=0.3497nm，c=1.0345nm，α=90.000°，β=106.439°，γ=90.000°；BCMS孔结构发达，具有特殊的“孔中孔”结构，对蔗汁中有色物质具有较强的吸附能力，其饱和吸附量为1.296g /g (色素/ BCMS)。
中间相炭微球的二次生长
丁翰洋, 王成扬, 陈明鸣, 郑嘉明
2012, 27(3): 211-218.
摘要(1713) PDF(1154)
摘要:
为考察中间相的形成和生长机理，将一种煤沥青制备的中间相炭微球添加到另一种沥青中进行二次热缩聚，结果发现中间相炭微球可以进行二次生长。二次热缩聚中间相炭微球的产率、粒径分布、表面和断面的形貌表明添加的中间相炭微球对于沥青热缩聚过程的物理作用更为主要；二次热缩聚过程包含了添加的中间相炭微球的二次生长过程和原料沥青独立成核生长两个相互竞争的过程，中间相炭微球的添加量对这两个过程有着重要的影响；中间相炭微球的生长是基本构筑单元不断进入相界面的构筑过程。
微米炭纤维吸附水溶液中镉离子的性能
高占明, 李振涛, 韩　梅, 赵宗彬, 邱介山
2012, 27(3): 219-225.
摘要(1680) PDF(1212)
摘要:
采用煤基炭棒阳极, 在氦气/乙炔气氛下直流电弧放电制备了直径0.4μm～0.6μm、长度数十微米的炭纤维。以该微米炭纤维(MCFs)为吸附剂, 研究水中镉离子在其上的吸附性能。考察了MCFs的表面性质、时间、溶液pH值及镉离子初始浓度对吸附的影响。实验表明，浓硝酸氧化处理可明显增加MCFs表面含氧官能团数量, 吸附能力显著增加；吸附动力学数据符合准二级速率方程。pH值对吸附影响较大。酸性条件下, 吸附等温线可用Langmuir方程和Freundlich方程拟合；沉淀发生条件下, 可用表面沉淀模型拟合。MCFs的单位质量和单位比表面积的吸附量都很大, 当pH=5.50和平衡浓度为2mg · L-1时其吸附量分别为5.7mg · g-1和0.058mg · m-2。结果表明，MCFs在环境保护中显示出潜在应用前景。
化学气相沉积法制备硼掺杂玻璃炭材料
许　力, 吴峻峰, 白　朔
2012, 27(3): 226-232. doi: DOI: 10.1016/S1872-5805(12)600
摘要(1542) PDF(1000)
摘要:
以甲烷和三氯化硼的混合气为反应气体，采用化学气相沉积法制备硼掺杂玻璃炭材料。利用X射线衍射仪、拉曼光谱仪、扫描和透射电子显微电镜对沉积产物的微观结构进行表征。结果表明，沉积产物是一种玻璃炭材料，但在其基体中均匀分布着约20 nm的碳化硼颗粒。由于硼元素强烈的催化石墨化作用，硼掺杂玻璃炭表现出完全不同于传统玻璃炭材料的石墨化行为。硼掺杂玻璃炭经高温热处理后，其结构发生剧烈变化而转变为片层炭结构，其转变过程可能遵循“固溶-析出”机制。
塑料用C364色素炭黑的结构与性能
徐艳莲, 陈钦慧, 胡炳环, 林金火, 夏建荣, 陈智贤, 俞国庆, 陈敏辉
2012, 27(3): 233-240.
摘要(2103) PDF(1057)
摘要:
采用光电子能谱、元素分析、红外光谱、裂解-气/质联用仪和扫描电镜等表征塑料用C364色素炭黑的结构,并用哈克转矩流变仪、老化试验箱等研究C364色素炭黑与聚乙烯（PE）、聚氯乙烯（PVC）、聚丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（ABS）等树脂复配后的加工性能、制品的力学性能和抗老化性能。结果表明: 以炉法炭黑为基料通过沸腾床氧化器和旋转氧化器的两步臭氧氧化后, 增加了产品炭黑粒子表面的羟基、羧基、羰基等官能团，提高了相应的性能。C364色素炭黑应用于PE、PVC、ABS等树脂中，其加工性能良好，制品的力学性能符合要求，能使PE的老化寿命延长10倍以上。

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