留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

2013年  第28卷  第6期

半导体/石墨烯纳米复合材料的制备及其应用进展
嵇天浩, 孙 妹, 韩 鹏
2013, 28(6): 401-407.
摘要(1269) PDF(1988)
摘要:
综述半导体/石墨烯纳米复合材料的制备及其应用,评述了它们在应用领域,尤其是在先进储能装置、光催化或传感器等领域表现出来的优异性能。在此基础上,进一步提出了它们在未来的可能发展趋势将是进一步降低材料制备成本、深入理解复合材料间相互作用机理及材料结构和组成与性能间的关系等方面。
还原氧化石墨烯负载极性面占优氧化锌对亚甲基蓝的光催化降解
王学文1,  周 力1,  李 峰2
2013, 28(6): 408-413. doi: 10.1016/S1872-5805(13)60090-6
摘要(1115) PDF(1063)
摘要:
采用光还原方法将氧化石墨烯负载在极性面占有的氧化锌六棱盘上合成出氧化锌-还原石墨烯复合光催化材料。在紫外-可见光辐照下,该复合材料的光催化降解亚甲基蓝活性得到明显提高。光催化性能的提高主要归因于还原氧化石墨烯对光生电子的捕获抑制了电子和空穴的复合以及还原氧化石墨烯对亚甲基蓝分子的有效吸附。还原氧化石墨烯的最优负载量约为2%,同时负载的还原石墨烯对光的吸收可在一定程度上减少复合材料对光子的利用率。
MEMS超级电容器用聚吡咯/炭材料复合膜电极的制备及其性能
霍晓涛1, 2,  朱 平1,  韩高义3,  熊继军1
2013, 28(6): 414-420.
摘要(1220) PDF(1236)
摘要:
采用电化学沉积工艺,在MEMS超级电容器的三维结构集流体上制备出聚吡咯(PPy)、聚吡咯/碳纳米管(PPy/CNT)、聚吡咯/石墨烯(PPy/GR)三种类型的膜电极。采用SEM对三种膜电极进行形貌观察,采用循环伏安、交流阻抗、恒电流充放电和循环充放电研究三种膜电极的电化学电容性能。结果表明,复合电极的微观结构稳定,复合薄膜和集流体之间的结合力大;基于三种膜电极的MEMS超级电容器电容量依次增大,阻抗依次减小,放电电流为1 mA时,比电容分别达到7.0、8.0、8.3 mF/cm2,经过5 000次恒流充放电循环后,电容器的比电容分别保持了原来的 72.9%、85.0% 和89.2%。在PPy电极中引入CNT或GR后,MEMS超级电容器的电化学和膜电极结构稳定性可得到明显改善。
FeSO4·7H2O粉末在炭布上原位催化生长多壁碳纳米管
弓巧娟1, 2,  李贺军1,  姚陈忠2,  张守阳1,  李克智1,  王 闯1
2013, 28(6): 421-427. doi: 10.1016/S1872-5805(13)60091-8
摘要(1022) PDF(866)
摘要:

在1100 ~1200℃温度范围内,于炭纤维布上原位合成多壁碳纳米管。采用扫描电镜、透射电镜、拉曼光谱等手段对样品进行表征。结果表明,所制碳纳米管为多壁管,管端可见小球,生成物呈列线生长,生长方向基本垂直于基底,管壁少有杂质和缺陷,结晶度较高。反应温度、反应时间对产物的结构与形态均有一定影响。原位生成碳纳米管的数量和形态与基底的大小、形状有关,可通过调节反应温度和反应时间加以控制。

不同管径多壁碳纳米管与硫含量对锂硫电池单质硫正极电化学性能的影响
陈君政1| 吴 锋1, 2| 陈人杰1, 2| 李 丽1, 2| 陈 实1, 2
2013, 28(6): 428-434.
摘要(1058) PDF(1156)
摘要:
采用分段加热法合成了不同管径、不同硫含量的单质硫-多壁碳纳米管(S-MWCNT)复合材料,利用电化学方法、SEM、TEM、比表面吸附等分析方法,筛选出以10~20 nm直径的MWCNT为核,质量分数85%硫为壳的最优化条件下的复合材料。SEM测试显示单质硫均匀填充到MWCNT的中空管和层间的孔中形成了结构稳定的复合物。在最优化的条件下,复合材料首次放电比容量达1 272.8 mAh · g-1,活性物质利用率为76.0%,循环至第80周时放电容量还保持在720.1 mAh · g-1,容量保持率高达64.4%。与未添加MWCNT的单质硫电极相比,硫复合电极活性物质的利用率和循环性能都得到了较大的改善。
化学氧化法制备可膨胀石墨过程中的电位控制
陈雅萍1| 李舒艳2| 罗瑞盈1| 吕晓猛2| 王煊军2
2013, 28(6): 435-441.
摘要(909) PDF(948)
摘要:

以高锰酸钾、硫酸、天然鳞片石墨为原料,采用化学氧化法制备可膨胀石墨。通过调控体系初始氧化还原电位,并结合其膨胀容积值,探讨石墨氧化的最佳电位区间,采用扫描电镜及X射线衍射仪对样品进行表征。结果表明,当体系初始氧化还原电位为1340~1810mV时,能够获得平均膨胀容积大于230mL/g,最高300mL/g的可膨胀石墨,扫描电镜及X射线衍射结果证实了此区间的合理性。此法避免了传统化学氧化法通过复杂正交实验来确定最佳工艺的弊端,可为实现可膨胀石墨制备的自动化和工业化生产提供重要的理论依据。

薄膜沸腾CVI双热源加热法制备C/C复合材料及其致密化特性
邓海亮1, 2,  李克智1,  李贺军1,  杨宗伦3,  曹伟锋1,  卢锦花1
2013, 28(6): 442-447.
摘要(1040) PDF(999)
摘要:
采用薄膜沸腾CVI以双热源加热的方法在900~1200℃下热解二甲苯前驱体增密二维针刺炭毡预制体,30~35h内制备出密度1.70g/cm3~1.73g/cm3的C/C复合材料。研究致密化过程中热解炭基体的沉积速率变化规律,应用排水法和偏光显微镜分别测试材料的密度及热解炭层的厚度。结果表明,当沉积温度由900~1000℃升高至1100~1200℃时,沉积前沿的厚度拓宽,热解炭的初始沉积速率增大,但高沉积温度下预制体边缘将优先完成致密化,导致材料的平均密度由1.72 ~1.73g/cm3降低至1.70,致密化均匀性变差,材料轴向和径向方向的密度偏差高于0.04g/cm3。上热源开多个轴向通孔可使沉积前沿的厚度减小,前驱体在预制体内的传输效率提高,进而改善较高沉积温度下材料的致密化效果。
黄麻纤维基炭纤维的制备
武 恒1, 2| 范尚武1, 2| 袁晓雯1, 3| 成来飞2| 邓娟丽1, 2
2013, 28(6): 448-453. doi: 10.1016/S1872-5805(13)60093-1
摘要(1143) PDF(1006)
摘要:
黄麻纤维经预氧化和炭化后制备出低成本炭纤维。采用差示扫描量热仪(DSC)研究黄麻纤维在空气和氩气中的热行为。采用傅立叶变换红外光谱仪(FTIR)、 元素分析仪、X射线衍射仪(XRD)研究预氧化过程中黄麻纤维的化学结构和晶体结构,采用扫描电子显微镜(SEM)研究黄麻纤维的形貌变化。最佳的预氧化温度范围为250~340℃。在250℃黄麻纤维发生显著的氧化反应,C=O官能团强度也达到最大值。同时,纤维素晶态结构消失并出现一新的环化结构。随着温度由250℃升高到340℃,C=O官能团强度逐渐减弱而环化结构逐步发展。黄麻纤维基碳纤维(JBCFs)的拉伸强度与环化结构的特征峰值成正比,与C=O官能团强度无关。黄麻纤维基碳纤维(JBCFs)的最大拉伸强度达到(200.4±41.0)MPa。
Co/MR氮掺杂炭气凝胶的制备、结构及氧还原性能
陈胜洲| 杨 旸| 陈伟平| 李良伟| 邹汉波
2013, 28(6): 454-460.
摘要(1034) PDF(1173)
摘要:
以三聚氰胺、间苯二酚、甲醛为原料,采用溶胶-凝胶法、冷冻干燥等步骤制备出三聚氰胺-间苯二酚-甲醛(MR)干凝胶;并以所制炭气凝胶为载体浸渍硝酸钴,经氮气中高温炭化,得到钴复合氮掺杂的炭气凝胶。考察间苯二酚和三聚氰胺比例、凝胶pH值及炭化条件等对气凝胶结构和催化氧还原活性的影响,采用XRD、XPS、低温氮气吸脱附等方法研究催化剂的结构。随pH值增加,MR气凝胶的介孔分布向小孔移动;当M/R物质的量比为6∶1时,其介孔分布为3.0~4.0nm。钴复合炭气凝胶多孔结构中存在均匀分布Co金属颗粒和管状炭,Co金属颗粒粒径随炭化温度升高而增加。采用旋转圆盘电极研究催化剂在0.5mol/L H2SO4溶液中的电化学性能,结果表明催化剂具有良好的氧还原活性。
醋酸乙烯载体竹活性炭的磷酸法制备与性能表征
林冠烽1|2| 蒋剑春1| 吴开金2| 孙 康1
2013, 28(6): 461-466.
摘要(1140) PDF(1265)
摘要:
以竹节为原料,采用磷酸法制备醋酸乙烯催化剂载体活性炭。采用N2吸附等温线、Boehm滴定法、热重-质谱仪(TG-MS)、傅里叶红外光谱仪(FT-IR)和扫描电子显微镜(SEM),对磷酸法竹活性炭和水蒸气法椰壳活性炭的吸附性能、比表面积、孔结构、表面官能团和微观结构进行比较。结果表明,竹活性炭的醋酸吸附性能、比表面积和孔隙结构与椰壳活性炭相近;且竹活性炭具有更丰富的—COO-、—OH- 和P=O、P—O—C和P=OOH等表面官能团。磷酸法竹活性炭的制备有望为醋酸乙烯催化剂载体活性炭的生产提供新工艺,实现对水蒸气法制备椰壳活性炭的替代。
阳极离子束在SKD11和YG6基体上沉积DLC膜及其机理
于斌斌1,  袁军堂1,  汪振华1,  胡小秋1,  王 飞2
2013, 28(6): 467-474.
摘要(953) PDF(1421)
摘要:
利用阳极离子束技术在SKD11型不锈钢和YG6硬质合金上沉积类金刚石(DLC)薄膜,采用扫描电子显微镜、原子力显微镜、Raman光谱分析薄膜微观结构和表面形貌;采用WS-2005型附着力划痕仪和洛氏压力机测试膜基结合强度;采用球磨仪测试膜层耐磨性能。结果表明:利用该技术所制DLC膜是一种非晶结构、表面平整的薄膜,粗糙度Ra值仅为5.21nm。DLC/Cr/SKD11膜系Raman光谱ID/IG值(0.69)高于DLC/Cr/YG6膜系(1.54),说明SKD11高于YG6所制膜层的sp3C键含量;DLC/Cr/SKD11膜系结合强度(17.8 N)低于DLC/Cr/YG6膜系(39.2 N),且DLC/Cr/YG6膜系的洛氏压痕周围仅有放射状微细裂纹,而DLC/Cr/SKD11膜系的压痕周围存在膜层脱落现象;沉积在SKD11与YG6基体上DLC膜的单位磨损率分别为1.40E-4和8.81E-5,说明YG6基体上DLC膜层的耐磨性要优于SKD11基体上的DLC膜层。由此看出,不同基体上制备的DLC膜层微观结构不同,导致结合性能及耐磨性能不同。
电润湿作用下水在石墨烯表面流动的边界滑移及界面摩擦
张忠强1, 2, 3,  叶宏飞3,  程广贵1,  郑勇刚3,  丁建宁1, 2| 凌智勇1
2013, 28(6): 475-479.
摘要(1054) PDF(1427)
摘要:
采用分子动力学方法结合流体边界滑移理论对电润湿作用下水在石墨烯表面流动的边界滑移及摩擦特性进行数值模拟和理论分析。采用石墨烯-水Couette剪切模型,获取电润湿作用下和不带电情况下的剪切速率轮廓、石墨烯表面的剪切应力、边界滑移速率、滑移长度及界面摩擦系数,着重研究界面滑移长度和界面摩擦系数与剪切应变率之间的变化。结果表明:当剪切应变率超过临界剪切应变率时,滑移长度迅速增加,且电润湿作用下的临界剪切应变率明显高于不带电情况下的临界剪切应变率,而界面摩擦系数随着剪切应变率的增大而减小;石墨烯电润湿作用明显增强了石墨烯-水界面的摩擦。无论在电润湿作用下还是不带电情况下,石墨烯-水Couette模型中水的黏性系数与剪切应变率无关。
PBT用多层石墨烯/碳纳米管复合导电剂的制备
易义武,  曾效舒,  黄 祎
2013, 28(6): 480-483.
摘要(1121) PDF(1027)
摘要:

利用膨化石墨原位气相沉积制备多层石墨烯/碳纳米管复合粉体。以膨胀石墨为基体,以硝酸铁、碳酸铵等物质对其进行修饰,结合化学气相沉积工艺,原位制备出多层石墨烯/碳纳米管复合粉体材料;探讨不同的修饰液相对复合粉体比例,微观形貌及分散性的影响。利用扫描电镜对复合粉体进行表征。结果表明:多层石墨烯/碳纳米管复合粉体材料可批量制备;其中多层石墨烯为透明薄片,其厚度为10~30nm;通过控制工艺参数,可以实现多层石墨烯的质量比为15%~50%;复合粉体中碳纳米管的分散性明显优于一般化学气相沉积方法制备的碳纳米管;加入质量分数5%复合粉体的聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)的表面电阻显著降低。

磺酸基有序介孔炭的一步合成及其催化性能
张向京1| 王媛媛2| 蒋子超1| 武朋涛1| 靳悦淼1| 胡永琪1
2013, 28(6): 484-488.
摘要(979) PDF(991)
摘要:
采用一步法直接制备磺酸基有序介孔炭材料,利用FT-IR、酸量、XRD、TEM和BET等对其结构与形貌进行表征,以苯甲醛与原甲酸三甲酯的缩醛反应为模型反应,并考察其催化性能。结果表明,在原料酚醛树脂∶硫酸∶F127质量比为1∶ 2∶0.3,炭化温度为600℃时,所制磺酸基介孔炭呈有序结构、较大的比表面积和均匀的孔径。采用上述条件合成介孔炭材料作催化剂时,反应收率可达87.1%,明显高于相同条件下传统分子筛固体酸催化剂HY与未加入磺酸基的介孔炭材料的催化效果。