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2013年  第28卷  第2期

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H+|N+和Ar+离子束辐射诱导碳纳米结构的变化
A Ishaq1, 　Shahid Iqbal1, 2, 　Naveed Ali1, 　A A Khurram1, 　A U Akrajas3
2013, 28(2): 81-87. doi: 10.1016/S1872-5805(13)60068-2
摘要(1258) PDF(1127)
摘要:
在室温和高温下，以不同辐射剂量的H+、N+和Ar+离子辐照多壁碳纳米管和无定形碳纳米线。利用透射电镜和拉曼光谱研究多壁碳纳米管和无定形碳纳米线的结构变化及损伤。以70keV N+离子束辐射多壁碳纳米管在室温下可形成无定形碳纳米线。1000K下 70keV的H+离子束照射导致无定形碳纳米线向金刚石结构转变。离子辐照多壁碳纳米管的有序程度足够高，70keV的N+和Ar+离子能够引起碳从多壁碳纳米管的剥落。离子辐射能够为缺陷的转化提供必需的动力学驱动力。
碳纳米管导电网络结构对复合材料拉伸变形的响应性
曾　尤1, 2|　刘鹏飞1, 2|　赵　龙1, 2|　杜金红1|　刘　畅1
2013, 28(2): 88-93.
摘要(1303) PDF(1264)
摘要:
基于碳纳米管（CNT）优异的导电能力和聚氨酯（PU）弹性体的大变形特性，原位聚合制备CNT/PU复合材料，并研究其在拉伸变形过程中CNT网络结构的演变，及其电学性能对拉伸应变的响应敏感性。结果表明， CNT/PU复合材料具有显著的电阻-应变响应敏感性，其在大应变范围（0~200%）内电阻率变化高达6个数量级以上，这与CNT导电网络在拉伸过程中的结构演变密切相关。复合材料在拉伸过程中的体积膨胀使得CNT体积分数随应变的增加而逐渐降低，当CNT含量低于渗流阈值时，CNT网络呈断开状态并导致复合材料电阻的急剧增加；此外，CNT含量对复合材料电阻-应变响应敏感性也有显著影响。CNT/PU复合材料电阻对拉伸应变的响应敏感性使得该材料可望应用于结构诊断、应变传感、安全监控、智能材料与结构系统等领域。
水溶性多壁碳纳米管的制备
申前进1|2|　刘新斌3|　晋卫军1
2013, 28(2): 94-100.
摘要(1298) PDF(1205)
摘要:
采用NaOH/H2O2氧化法合成了羟基化水溶性多壁碳纳米管(MWCNTols)。通过正交实验法对反应条件进行了优化，并采用TEM、SEM、拉曼光谱等手段对样品进行了表征。MWCNTols在水溶液中的溶解度可达0.72mg/mL。在此基础上将MWCNTols经聚乙烯吡咯烷酮（PVP）包裹后合成了PVP-MWCNTols。由于PVP良好的亲水性进一步增强了包裹产物在水中的分散性能，其溶解度可达2.34mg/mL，且水溶液均匀、稳定，在室温下保存60 d以上不发生聚集和沉淀。PVP-MWCNTols中MWCNTols的质量分数为41%。
静电纺丝法实现CNTs在超长复合纳米丝中的定向排列
戴怡乐1|　戴剑锋1, 2|　孙毅彬1|　李　星1|　赵　沛1|　王　青1, 2, 　李维学1|2
2013, 28(2): 101-107.
摘要(1664) PDF(1483)
摘要:
将流速梯度场与静电纺丝设备相结合，利用原位本体聚合方法，制备了超长的PMMA/CNT复合纳米丝，并实现了纳米丝的有序收集和CNTs在其内部的定向排列。通过SEM、FT-IR、TEM检测表明所制备的超长复合纳米丝直径约为100nm，长度可达数米，且光滑连续、平行排列；CNTs在复合纤维中均匀分散，沿轴向平行排列，且与PMMA分子间存在化学键；CNTs质量分数为8%时，复合纤维电导率比纯PMMA提升了10个数量级；通过偏振拉曼光谱得到了CNTs的定向因子；分析了石英毛细管内部纺丝液对CNTs取向一致的诱导作用。
用废弃印刷线路板非金属组分分离物制备多孔炭
柯义虎|　杨二桃|　刘　欣|　刘春玲|　董文生
2013, 28(2): 108-114.
摘要(1218) PDF(1230)
摘要:
以FR-3型废旧印刷线路板非金属分离物为前躯体，经热解、物理活化/化学活化制备活性炭。研究了热解温度对残碳收率的影响，活化反应条件对活性炭烧蚀率、孔结构的影响。结果表明, 随着热解温度的提高残碳收率下降。以600℃热解的残碳为原料，加入煤焦油沥青做粘结剂，经成型、破碎，800℃炭化，再经水蒸气850℃活化3h，可制得比表面积为1019m2·g-1、孔容为1.1cm3·g-1的粒状活性炭；而以600℃热解的残炭为原料，加入KOH，在900℃活化2h，可制得比表面积为3112m2·g-1、孔容为1.13cm3·g-1的粉状活性炭。
以Na2CO3为模板制备多孔炭片作为Ni(OH)2电极基体
陈　冬1|2|　程　杰2|　文越华2|　潘军青1|　杨裕生1, 2
2013, 28(2): 115-120.
摘要(1302) PDF(1194)
摘要:
以Na2CO3为模板、线性酚醛树脂为碳源，经粉末压制成型、炭化、除去模板制备MPC。制备的MPC电导率为20.4S·cm-1，比表面积约576m2·g-1，具有无序的分级孔结构。将所制MPC作为Ni(OH)2电极基体，以电化学浸渍的方式填充Ni(OH)2，得到MPC-Ni(OH)2电极，测得Ni(OH)2比容量可达230mAh·g-1，电极比容量为131mAh·g-1。研究表明，多孔炭片材料作为一种轻质电极基体，可提高氧化镍电极的性能。
以Ni-Fe双层氢氧化物为模板制备高度石墨化介孔炭
曾福龙|　袁晓利|　邹武俊|　黄象金|　莫珊珊|　袁定胜
2013, 28(2): 121-126. doi: 10.1016/S1872-5805(13)60070-0
摘要(1127) PDF(1247)
摘要:
在相对较低的温度下，以蔗糖为碳源，Ni-Fe (Ni/Fe=2)双层氢氧化物作为催化剂前驱体和模板，通过固相法制备石墨化介孔炭。通过X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和拉曼光谱法(Raman)对产物的结构和形貌进行表征。结果显示该材料具有较高的石墨化程度。氮气吸附和孔径分布显示制备出的石墨化炭的孔径分布均匀；同时，对石墨化炭的形成过程进行了分析。
以天然沥青岩为原料制备高压缩强度的泡沫炭
Deniz Baran1, 　Mehmet Ferhat Yardim2, 　Hüsnü Atakül2, 　Ekrem Ekinci3
2013, 28(2): 127-133.
摘要(1169) PDF(1385)
摘要:
以安纳托利亚东南部的天然沥青岩为原料制备泡沫炭。所制泡沫炭的平均孔径和密度分别为150 μm和800 kg/m3。主要研究了压力、温度、泄压时间及在最高温度时的停留时间对泡沫形成的影响，同时还评价了炭化过程对泡沫结构的影响。主要研究了压力、温度、泄压时间及在最高温度时的停留时间对泡沫炭进行了表征，并进行了密度及抗压强度分析。结果表明，1 323 K炭化后，泡沫炭压缩强度由10 MPa增加到18.7 MPa。沥青的灰分含量（41.76%）对泡沫炭的密度和压缩强度起重要作用。
贫氢富氩气氛下超纳米金刚石薄膜的生长
刘　杰, 　黑立富, 　陈广超, 　李成明, 　唐伟忠, 　吕反修
2013, 28(2): 134-139. doi: 10.1016/S1872-5805(13)60072-4
摘要(1249) PDF(1297)
摘要:
利用微波等离子气相沉积法在5%~20%的氢气浓度下，制备出了超纳米金刚石薄膜（UNCD）。利用扫描电子显微镜、XRD、表面轮廓仪及拉曼光谱研究了氢气浓度对超纳米金刚石薄膜的微结构、形貌、以及相组成的影响。结果表明,随着氢气浓度的增加，晶粒粒径及粗糙度都明显增加变大；在不大于10%的氢气浓度气氛下，可以发现晶粒粒径下降到6nm，甚至更低；即便氢气浓度达到20%，晶粒粒径仍然小于10nm。讨论了在富氩气氛下沉积的UNCD的实验结果以及沉积机制。这种极其光滑的UNCD薄膜有望在医疗，声表面波器件以及微机电系统，尤其是在重载和恶劣环境下作为超级密封材料的应用。
三种改性煤沥青的性能及其炭化行为对比
张文娟|　李铁虎|　卢　萌|　侯翠岭
2013, 28(2): 140-145. doi: 10.1016/S1872-5805(13)60073-6
摘要(1344) PDF(1255)
摘要:
实验制备了三种改性煤沥青,分别是：用苯丙烯醛（CMA）改性的沥青，用对甲苯磺酸（PTS）改性的沥青，以及用上述这两种物质混合改性的沥青。通过红外光谱及热分析对原料沥青及改性沥青进行了表征。对这四种沥青在不同温度下进行炭化，并对其炭化产物进行红外光谱和偏光表征。结果表明，通过改性，煤沥青的性能和炭化行为发生较大变化。在这四种沥青中，用CMA和PTS混合物改性的沥青，炭化产率高于仅用其中一种物质改性的沥青的炭化产率。另外，100 g煤沥青用7 g PTS和10 mL CMA的混合物改性的产物在800 oC的炭化产率比原料沥青增加5.08%。并且在相同条件下，与其他三种沥青相比，其能够得到更多的中间相碳微球。红外光谱结果表明，在改性沥青热解过程中，CMA在300℃以下挥发，并且甲基和亚甲基随着温度的升高逐渐消失。
预处理方法对多壁碳纳米管双电层电容器的影响
耿　新1, 2|　李　峰2|　王大伟2|　成会明2
2013, 28(2): 146-150.
摘要(1125) PDF(1142)
摘要:
对化学气相沉积法制备的多壁碳纳米管（MWCNTs）依次进行球磨、化学活化和氨化预处理，探讨预处理方法对MWCNTs双电层电容的影响。结果表明，球磨、化学活化可剪短MWCNTs，提高比表面积和孔容，氨化则降低已活化MWCNTs的比表面积；电化学性能测试显示经过球磨、化学活化和氨化处理，MWCNTs的导电性依次提高，球磨和化学活化由循环伏安测得的比容量相当，高于氨化；放电电流密度由5mA/g增至100mA/g，球磨、化学活化和氨化预处理后MWCNTs的放电容量分别衰减了17%、27%、13%。
高性能超级电容器用高比表面积、层次孔结构炭材料的简便制备
郑冬芳1|　贾梦秋1|　徐　斌2|　张　浩2|　曹高萍2|　杨裕生2
2013, 28(2): 151-155.
摘要(1263) PDF(1671)
摘要:
采用NaOH一步炭化-活化聚偏二氯乙烯（PVDC）简便制备出高比表面积、层次孔结构炭材料。该炭材料具有发达的微孔-中孔-大孔的层次孔结构，其比表面达到2 815 m2 · g-1。独特的微结构使其在无机和有机电解液中都表现出高的比电容和优异的大电流性能。其在6 mol · L-1 KOH 电解液中以0.05A · g-1电流充放电测得的比电容高达376F · g-1，电流密度增大到 50A · g-1比电容还保持215F · g-1。在有机电解液1mol · L-1 Et4NBF4/AN中的比电容也达到170F · g-1（电流密度0.05A · g-1），电流密度增大到20A · g-1比容量还保持124F · g-1。
柠檬酸钠改性的活性炭对铜离子的吸附性能
仲凯凯1, 2|　黄张根1|　韩小金1|　张昌鸣1
2013, 28(2): 156-160.
摘要(1240) PDF(1689)
摘要:
将活性炭（AC）浸渍于5%~15%的柠檬酸钠溶液中，制得柠檬酸钠-活性炭（Nx-AC，x%为柠檬酸钠溶液质量浓度）。利用N2吸附法、傅里叶转换红外光谱法和Boehm滴定法表征了Nx-AC的孔结构和表面化学性质，并采用静态吸附法，考察了Nx-AC及吸附饱和再生后的Nx-AC对铜离子的吸附性能。结果表明，表面总酸度对Nx-AC的吸附性能有显著的影响。随着柠檬酸钠浸渍液浓度的增加，Nx-AC对铜离子的吸附容量逐渐增大，其中，吸附剂N15-AC对铜离子的吸附容量可达AC对铜离子的吸附容量的2.76倍。一次再生和二次再生后的N15-AC对铜离子的吸附容量分别可达新鲜N15-AC的98.2%和95.9%。

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