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2018年  第33卷  第1期

Graphical Contents
2018, 33(1): .
摘要(133) PDF(510)
摘要:
碳载金属单原子催化剂
李海, 章海霞, 闫晓丽, 许并社, 郭俊杰
2018, 33(1): 1-11. doi: 10.1016/S1872-5805(18)60322-1
摘要(658) PDF(981)
摘要:
金属单原子催化剂由于在氧还原反应和CO氧化反应等关键催化反应中表现出优异的性能而备受关注。构建高分散性金属单原子催化剂体系有助于从原子尺度认识催化反应,发现催化新机理,进而推进新型工业催化剂的开发。最新研究表明,利用炭材料替代金属或金属氧化物载体,可以有效提高金属单原子催化剂的催化性能,石墨烯独特的结构和电子特性使其成为单原子催化剂的优良载体。然而,对于金属单原子催化剂和碳载体之间的钉扎机理以及金属单一活性位点的作用机理还有待进一步阐明。本文总结了炭材料作为金属单原子载体的多重作用,特别是石墨烯晶格缺陷对金属单原子的钉扎机制;同时,对改进实验和理论研究方法,以及扩展应用范围和实现工业化应用提出了建议与展望。
荧光碳点的制备及其肿瘤诊断和治疗中的应用研究进展
吕春祥, 李利平
2018, 33(1): 12-18.
摘要(415) PDF(761)
摘要:
碳点是一种新型的碳基荧光纳米材料,因具有优异的荧光性能、低毒性、良好的水溶性及表面易修饰等优点,在生物医学领域有很好的应用潜力。本文重点从工艺的角度对碳点的制备进行阐述,介绍红光和近红外荧光碳点的研究进展,及碳点在诊断和治疗肿瘤方面的应用研究,探讨目前碳点发展的限制因素及未来的发展趋势。
以石墨烯与粘土间的插层实现石墨烯片层的稳定分散
李静, 崔锦灿, 杨真真, 邱汉迅, 唐志红, 杨俊和
2018, 33(1): 19-25. doi: 10.1016/S1872-5805(18)60323-3
摘要(376) PDF(432)
摘要:
氧化石墨烯的还原反应将导致石墨烯片层的复叠和团聚,使其在水分散液中发生沉淀。本文采用粘土胶体帮助还原氧化石墨烯在水中的稳定分散,并阻止石墨烯片层的复叠。氧化石墨烯水分散液与粘土胶体相混合之后,在微波辅助条件下,对氧化还石墨烯进行还原。当粘土与还原氧化石墨烯的质量比是1:1时,混合液的分散稳定性最好。XRD图谱中还原氧化石墨烯的(002)峰消失,可见石墨烯片层没有发生复叠。还原氧化石墨烯与粘土片层之间,由于静电相互作用和空间位阻效应,形成了插层结构。由透射电镜观察可知,还原氧化石墨烯表面均匀分布着粘土片层。粘土与还原氧化石墨烯的混合物的比表面积高于还原氧化石墨烯17.6%。这种物理插层法为石墨烯片层的稳定分散提供了另一种思路。
用于高性能硫化镉敏化太阳能电池对电极的硫化铜/还原氧化石墨烯纳米复合材料的合成
Amr Hessein, Ahmed Abd El-Moneim
2018, 33(1): 26-35. doi: 10.1016/S1872-5805(18)60324-5
摘要(476) PDF(420)
摘要:
用一釜水热合成法制备了硫化铜/还原氧化石墨烯纳米复合材料,改变前驱体中石墨烯含量,得到具有不同石墨烯含量的纳米复合材料。所制备的纳米复合材料首先和聚偏氟乙烯粘结剂混合,再涂覆在SnOx2-Fx基体上,得到以CdS敏化TiO2为负极的量子点太阳能电池的对电极,并与传统的Cu2S/Cu对电极进行比较。用场发射扫描电子显微镜、X-射线衍射、拉曼光谱、循环伏安和阻抗谱技术表征了纳米复合材料对电极的微观结构和性能。结果表明:硫化铜/还原氧化石墨烯纳米复合材料优于Cu2S/Cu对电极。前驱体中石墨烯的含量显著影响了硫化铜纳米晶的化学计量比和形貌。当前驱体石墨烯含量在中等水平下,获得了具有更多供Sx2-离子还原的活性位的优化的硫化铜/还原氧化石墨烯纳米复合材料。以此优化的纳米复合材料为对电极制备的量子点太阳能电池在100 mW/cm2的光照强度下具有高的、稳定的和可重复的2.36%的能量转化效率,高于用Cu2S/Cu为对电极的能量转化效率。此性能的提升归因于硫化铜纳米晶和导电的还原氧化石墨烯之间的协同作用,还原氧化石墨烯充当共催化剂和导电促进剂,降低对电极的内阻并加快多硫化物的还原。
水溶性碳纳米管对人胚肾和肝癌细胞毒性的研究
于世平, 苏旭东, 杜晶磊, 王军丽, 高宇端, 张利, 陈琳, 杨永珍, 刘旭光
2018, 33(1): 36-46. doi: 10.1016/S1872-5805(18)60325-7
摘要(730) PDF(338)
摘要:
研究了聚乙二醇改性碳纳米管(PEG-CNTs)对人胚肾细胞(293T)及人肝癌细胞(HepG2)的体外细胞毒性。在染毒24、48和72 h后,用水溶性四氮唑法检测不同浓度PEG-CNTs对细胞活性的影响;采用碘化丙啶染色研究不同浓度的PEG-CNTs在对HepG2细胞染毒24 h后死亡细胞染色情况,并用流式细胞术定量测定细胞死亡率。结果表明:水溶性较好的PEG-CNTs作用于293T细胞与HepG2细胞,其毒性存在浓度依赖关系,毒性会随着浓度的升高而增大;根据ISO2109932-5细胞毒性标准,浓度≤ 100 μg/mL时为毒性Ⅰ级,认为PEG-CNTs没有毒性;当浓度为200 μg/mL时,毒性变为Ⅱ级,为轻微毒性,说明低剂量的PEG-CNTs对细胞未显示毒性作用;在研究的时间范围内未发现随时间延长而毒性等级的变化。
活性炭吸附氦气式回热器低温比热与流阻特性的研究
陈六彪, 孔春辉, 吴显林, 周远, 王俊杰
2018, 33(1): 47-52. doi: 10.1016/S1872-5805(18)60326-9
摘要(490) PDF(338)
摘要:
在30 K以下温区,低温制冷机工质气体氦气的比热已高于目前常用的蓄冷材料,导致回热器蓄冷能力严重不足,限制了制冷机性能的提高。本文使用活性炭吸附部分工质气体氦气直接作为回热器填料的研究,是对制冷机蓄冷材料研究的一个全新探索。实验测试了15~30 K温度范围内活性炭对氦气的吸附量,并将其比热与不锈钢丝网、铅球、磁性材料Er3Ni/HoCu2等常规蓄冷材料进行了比较。另外,搭建了阻力测试装置,对活性炭吸附氦气式蓄冷单元以及磁性材料Er3Ni、HoCu2和不锈钢丝网的流动阻抗进行了实验测试。研究结果表明,活性炭吸附氦气式蓄冷单元比热在25K以下已经接近甚至高于目前已知的常规蓄冷材料,同时,其流动阻抗与磁性材料Er3Ni的数值接近,略高于HoCu2,但低于635目不锈钢丝网。基于比热与流阻的角度,初步验证了其作为极低温区制冷机蓄冷器的可行性。
石墨质多孔炭在不同电解液中的电化学性能研究
叶灵, 黄正宏, 沈万慈, 吕瑞涛, 康飞宇, 杨全红
2018, 33(1): 53-60.
摘要(396) PDF(768)
摘要:
以中间相炭微球为原料,NaOH和FeCl3分别作为活化剂和催化剂,一步活化催化法制备了一种石墨质多孔炭。将该石墨质多孔炭作为超级电容器的电极材料,研究了其在1 M LiPF6/EC:DEC (v/v=1:1)、1 M Et4NBF4/PC (v/v=1:1)和1M[BMIM]BF4/AN (v/v=1:1)三种不同电解液中的电化学性能。研究表明,该石墨质多孔炭在三种电解液中均表现出优异的电化学行为,在电解液Et4NBF4/PC中性能最优,是一种理想的电容型材料。
磷酸法活性炭作为离子液体超级电容器电极材料的研究
张秋红, 左宋林, 卫歆雨, 王永芳
2018, 33(1): 61-70.
摘要(609) PDF(611)
摘要:
为了研究工业化上广泛应用的磷酸活化法所制备的活性炭在离子液体基超级电容器领域的应用潜力,本文采用磷酸作为活化剂,杉木屑作为原料,制备活性炭电极材料。采用N2吸附/脱附等温线、扫描电子显微镜、X射线光电子能谱等方法表征了活性炭的孔隙结构与形态。采用[BMIM][PF6]离子液体作为电解质,通过循环伏安法、恒电流充/放电和交流阻抗等方法研究了磷酸活性炭作为超级电容器电极材料的电化学性能。结果显示,在800~950℃温度下,通过调节浸渍比,磷酸活化法可以制备出中孔孔容比例达66%以上的中孔活性炭;在浸渍比为3:1的条件下,所制得的活性炭电极的比电容量可达162 F/g,组装成对称电容器的能量密度可达22.5 Wh/kg (在0.5 A/g下);且具有较好的倍率特性和循环稳定性,在5 A/g的电流密度下充/放电5 000次后容量保持率为86%。因此,高温磷酸活化法是一种制备离子液体电解质超级电容器活性炭的方法。
溴诱导法乙烯渣油基高软化点各向同性沥青的制备及表征
葛传长, 孙振龙, 杨海潇, 龙东辉, 乔文明, 凌立成
2018, 33(1): 71-81. doi: 10.1016/S1872-5805(18)60327-0
摘要(391) PDF(383)
摘要:
以乙烯渣油减压蒸馏重组分(ET-HR)为原料,采用溴化/脱溴聚合两步法制备了新型高软化点各向同性沥青,研究了溴化温度和溴引入量对所得产品性质参数的影响。GCMS与LDI TOF/MS测试结果表明,ET-HR主要由富含饱和脂肪侧链的3-6环芳香烃组成。ET-HR分别经30℃和200℃溴化后直接经350℃热处理发生脱溴化氢缩合反应。与简单热缩聚相比,该两步法显著提高了所得沥青的软化点(241~264℃)、产品得率(62 wt.%~67 wt.%)以及氮气下的残碳率(57 wt.%~77 wt.%)。对所得脱溴聚合沥青的组成和结构通过元素分析、1H NMR、FT-IR和LDI-TOF/MS等技术手段进行了表征,结果表明脱溴聚合显著增强了前驱体的芳构化和缩聚反应程度。800℃炭化结果表明,溴化/脱溴聚合两步法所得各向同性沥青能够完全转变为各向异性织构,从而可广泛应用于高级炭材料领域。
SiC-MoSi2-Si复合梯度涂层的制备及其抗氧化性能
李帅鹏, 张明瑜, 黄东, 黎烈武, 李军, 黄启忠
2018, 33(1): 82-87.
摘要(314) PDF(367)
摘要:
为了在高温下保护C/C复合材料,分别采用包埋法在C/C复合材料表面制备了SiC涂层,采用两步包埋法在C/C复合材料表面制备了SiC-MoSi2-Si复合梯度涂层。借助X射线衍射仪、扫描电镜,背散射及能谱等分析手段,研究了涂层的结构。在氧化炉内进行氧化实验,分析发现SiC-MoSi2-Si复合梯度涂层由SiC内层、SiC-Si中间层和MoSi2-Si-SiC外层构成。等温氧化测试结果表明:SiC涂层在1 773 K氧化10 h后失重0.8%,而复合涂层试样在1 773 K具有良好的抗氧化性能,在1 773 K下氧化10 h后不存在氧化失重,增重0.65%。增重是由于涂层氧化生成SiO2,吸收了氧原子的原因,并且预测随着氧化的进行,由于O2在涂层中的扩散,与基体反应,试样会表现出失重。
种晶类型对微波等离子体CVD法合成单晶体金刚石生长质量的影响
吴改, 陈美华
2018, 33(1): 88-96.
摘要(710) PDF(731)
摘要:
采用辽宁瓦房店及山东蒙阴产天然金刚石、俄罗斯高温高压(HPHT)金刚石以及美国Element Six公司CVD金刚石作为种晶,进行红外光谱、激光拉曼光谱、光致发光光谱、XRD摇摆曲线以及原子力显微形貌测试,并选取三类样品各一颗,在相同条件下进行生长实验。测试结果表明,天然金刚石种晶均为IaAB型,定向性好,其内应力及结晶质量差异较大;而HPHT以及CVD金刚石种晶分别为Ib型和Ⅱa型,其生长面与(100)晶向均存在1~2.5度偏差,但晶体结构较天然金刚石好,且内应力及结晶质量差异较小,更加适合作为MPCVD法合成金刚石单晶的种晶。对生长后样品进行了高分辨率激光拉曼光谱测试,并使用光学显微镜及原子力显微镜对样品表面形貌进行了观察。结果表明,在碳氢氮生长体系中,辽宁瓦房店或山东蒙阴产IaAB型天然金刚石种晶由于晶格匹配性较差,容易沉积多晶金刚石,且伴随有微晶石墨和非晶质碳成分;而使用俄罗斯产Ib型HPHT种晶以及美国Element Six产Ⅱa型CVD种晶均能得到优质的CVD金刚石生长层;与HPHT种晶相比,使用CVD种晶得到金刚石生长层的拉曼位移半高宽更窄,非金刚石碳杂质含量更低,结晶质量更好。