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2012年  第27卷  第6期

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碳纳米管表面涂覆钛的新方法
Omidvar1, 　F. K. Mirzaei2, 　M. H. Rahimi1, 　Z. Sadeghian3
2012, 27(6): 401-408. doi: 10.1016/S1872-5805(12)60023-7
摘要(1373) PDF(1886)
摘要:
采用TiCl4水解法对表面酸功能化的碳纳米管（CNTs）进行TiO2涂层，然后通过程序升温还原(TPR)，使TiO2涂层转变为Ti涂层。利用SEM、TEM、XRD和EDAX对CNTs、CNT/TiO2 纳米复合材料和Ti 涂层CNTs进行表征。结果表明：超声波酸功能化CNTs后，可将TiO2成功地涂覆于CNTs表面；在850℃下、H2/Ar氛围中，通过TPR可将TiO2涂层还原为金属Ti涂层。该Ti涂层对CNTs和其他金属形成复合材料非常重要。
铊在多壁碳纳米管上的吸附
Saeed ur Rehman1, 　Najeeb Ullah1, 2, 　Ali Reza Kamali2
2012, 27(6): 409-415. doi: 10.1016/S1872-5805(12)60024-9
摘要(1416) PDF(2088)
摘要:
多壁碳纳米管采用H2SO4, KMnO4, HNO3氧化处理后用于铊吸附研究。碳纳米管经处理后表面官能团增加，采用Bohmn滴定法确定了样品的表面官能团的量。当用于吸附铊时，氧化处理显著提高了其吸附能力。采用Langmuir方程进行拟合处理后获得原始碳纳米管、H2SO4, KMnO4, HNO3氧化处理后样品的吸附量分别为3.0, 11.7, 21.6 and 31.55 mg/g。HNO3处理后具有对铊最佳的吸附性能。
高分子自组装制备多壁纳米炭管
陈　永1|　李　成2|　涂进春1|　安立南2
2012, 27(6): 416-420. doi: 10.1016/S1872-5805(12)60025-0
摘要(1423) PDF(1068)
摘要:
通过将聚硅氮烷和聚乙烯吡咯烷酮在一定条件下混合，经过分子聚合及惰性气体保护下高温热处理，在SiCN陶瓷基体表面生长短的多壁碳纳米管。所制备的碳纳米管长度短，在～500nm范围，直径在～30nm，并且具有完整的管状结构。多壁纳米炭管形成机理是聚乙烯吡咯烷酮在溶液中自组装形成的高分子管状结构，再经高温炭化而成。
家兔静脉注射功能性碳纳米管的组织分布与排泄
于世平1, 2|　原　伟3|　高宇端4|　魏丽乔1|　许并社1
2012, 27(6): 421-426.
摘要(2163) PDF(1081)
摘要:
为了研究功能性碳纳米管在动物活体内的代谢和组织器官分布特征，采用放射性同位素99mTc标记二乙烯三胺五乙酸（DTPA）接枝的多壁碳纳米管（MWCNTs），经静脉途径注入家兔体内，以单光子发射计算机体层成像系统（SPECT）和井型γ计数器收集一定时间段其体内心脏、肺、肝脏、肾等各器官的放射性强度，同时对家兔尿液离心沉淀物进行电镜分析。结果显示，经静脉注射MWCNT-DTPA-99mTc后主要分布在心脏、肝脏、脾脏和肾脏，随着时间的延长可缓慢被机体清除，在尿液电镜分析中发现了以原型排出的MWCNTs，表明MWCNTs可通过家兔泌尿系统排出体外。
不同导电添加剂的协同效应对高功率锂离子电池性能的影响
王　琪1, 2|　苏方远3, 　唐致远1 |　凌国维1 |　杨全红1, 3
2012, 27(6): 427-432. doi: 10.1016/S1872-5805(12)60026-2
摘要(1495) PDF(1690)
摘要:
讨论了两种具有形貌代表性的导电添加剂：球形的炭黑(SP)和纤维状的气相生长炭纤维(VGCF)对锂离子电池性能的影响。结果表明，使用SP作为导电剂的电池容量高于使用VGCF的电池，SP可有效地协助锂离子电池容量性能的发挥。同时，前者在较高电流放电条件下的倍率性能也明显优于后者。当分别将50%质量分数的两种添加剂组成复合导电剂时，在相同添加量条件下，所得复合导电剂的性能优于单独使用的炭黑导电剂，电池表现出更高容量性能和更好的倍率性能。这是由于SP和VGCF不同的形貌结构使两种导电添加剂表现出了良好的协同效应，从而使电池性能获得进一步提高。使用更高容量的商用化10 Ah和50 Ah电池进一步验证以上结论。
MCMB/G制备DMFC管状阴极支撑体及电池性能
倪红军1, 　汤　东2, 　银铭强1, 2, 　汪兴兴1, 　廖　萍1, 　黄明宇1, 　朱　昱1
2012, 27(6): 433-439.
摘要(1301) PDF(815)
摘要:
采用中间相炭微球/石墨（MCMB/G）作为炭前驱体材料，采用凝胶注模成型工艺制备DMFC管状阴极支撑体素坯，并通过1 000℃埋炭烧结工艺制备了管状支撑体烧结体。在此基础上，采用涂覆和包覆工艺，分别制备了管状阴极和平板阳极，组装了膜电极和异型单电池。结果表明，所制备的管状阴极支撑体表面光滑且未变形；管状阴极表面的扩散层和催化层为多孔结构，大部分孔径处于亚微米级，这有利于传质和提高催化效率；通过组织和单电池性能研究，证实了MCMB/G作为异形阴极支撑体的可行性。
物理活化白酒糟制备多孔炭材料
李　强1|2|　汪　印1|　余　剑1|　易　彬3|　杨　俊3|　许光文1
2012, 27(6): 440-447.
摘要(1670) PDF(1293)
摘要:
白酒糟是典型的富含纤维素生物质过程残渣，以水蒸气及CO2为活化剂研究了制备白酒糟多孔炭（活性炭）的各种操作条件，包括炭化温度、活化温度、活化剂流量对多孔炭样品性能的影响规律，证明了利用白酒糟制备多孔炭材料的技术可行性。基于SEM、XRD、N2吸附对材料表面和孔隙的表征，并结合制备过程气相产物的实时监测，解析了白酒糟多孔炭制备过程的活化反应历程。结果表明，低温炭化和高温活化有利于提高多孔炭对碘和亚甲基蓝的吸附，水蒸气比CO2具有更高的反应活性。制备多孔炭的比表面积和孔体积分别达到了371.6 m2/g和0.34 cm3/g，对应的碘和亚甲基蓝吸附值分别是580 mg/g和90 mg/g。同时揭示了活化反应中活化剂首先与炭化料的H、O官能团发生反应形成初级孔隙，进而和C物种反应形成石墨微晶的堆垛和层错，形成多孔结构。
高温处理对螺旋炭纤维微观拓扑结构的影响
吴法宇1, 　周艳文1|　张峻巍1, 　杜金红2, 　李　峰2
2012, 27(6): 448-454.
摘要(1195) PDF(1196)
摘要:
对高温处理前后螺旋炭纤维的微观拓扑结构进行了探究与表征，结果表明,制备态螺旋炭纤维具有类似年轮状结构的近圆形横截面，在纵截面上体现为近似鲱鱼骨结构，其石墨微晶尺寸小、取向度差；高温处理后，其三维结构可理想地看作是由石墨微晶以具有锥角的多面柱体形式沿螺旋方向堆叠而成，表观上炭纤维显示为尺寸均匀的多面柱体形貌。X射线衍射和Raman散射结果从宏观量级上证明了样品微观尺度有序度得到提高。为基于结构的性能预测和应用设计提供了可靠的参考。
炭纤维表面接枝碳纳米管对复合材料界面性能的影响
刘秀影|　宋　英|　李存梅|　王福平
2012, 27(6): 455-461.
摘要(1881) PDF(1282)
摘要:
采用聚酰胺-胺(PAMAM)树状分子化学修饰方法制备碳纳米管接枝炭纤维(CF-PAMAM-CNTs)新型增强体。利用X射线光电子能谱(XPS) 、扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜 (AFM)对接枝前后CF表面官能团和表面形貌进行表征；利用接触角测量、单丝拉伸方法研究了接枝前后纤维单丝的润湿性能及拉伸强度，并通过微脱黏法分析了其复合材料的界面剪切强度，同时探索了CNTs的最佳接枝量。结果表明，当CNTs接枝量为15％时，CF表面粗糙度提高了180％，表面能提高了300％，拉伸强度提高了22％，复合材料的界面剪切强度提高了178％，这表明CNTs接枝有利于改善CF复合材料的界面性能。
室温条件下乙腈为溶剂炭气凝胶的制备与机理分析
吴培弟|　周　斌|　杜　艾, 　 张志华|　吴广明|　沈　军
2012, 27(6): 462-468.
摘要(1520) PDF(1059)
摘要:
与传统炭气凝胶制备不同，在室温条件下以乙腈为溶剂，间苯二酚和甲醛为前驱体，盐酸为催化剂，采用溶胶-凝胶、超临界干燥结合高温炭化工艺制备炭气凝胶（密度低至约50 mg·cm-3）。红外光谱、比表面积和孔径分布、扫描电子显微镜（SEM）和X射线衍射等测试表明，所制炭气凝胶是一种类石墨结构的非晶态材料，具有纳米骨架网络结构，比表面积达1 300 m2·g-1。对比不同配比气凝胶的SEM发现,气凝胶的颗粒尺寸为40 nm～70 nm。分析溶胶-凝胶过程中的温度变化和乙腈在凝胶化中作用得知,由于盐酸的催化和反应放热共同作用，实现了室温下间苯二酚和甲醛的加成和缩聚反应，并最终形成凝胶；乙腈在反应中起着一种分散剂的作用。
乙烯焦油重质馏分合成缩合多核芳香烃树脂
吴明铂1|　石阳阳1|　李士斌1|　郭　宁1|
2012, 27(6): 469-475. doi: 10.1016/S1872-5805(12)60027-4
摘要(1426) PDF(1449)
摘要:
以价廉量广的乙烯焦油的重馏分油（>250℃）为原料，以三聚甲醛为交联剂合成耐热性优异的缩合多核芳香烃树脂（COPNAR）。基于1H-NMR分析，采用改进的B-L法对重馏分油和乙烯焦油的平均分子结构进行解析。采用FT-IR、1H-NMR、TGA和元素分析等研究了所制COPNAR的基本性质和合成机理。结果表明，乙烯焦油的重馏分油可用来合成具有优异耐热性的COPNAR。对乙烯焦油进行蒸馏，可显著提高所制树脂的耐热性。反应机理为酸催化阳离子缩聚反应。
微波非热效应改善天然石墨提纯效果
李玉峰1, 2|　朱世富1|　王　磊2
2012, 27(6): 476-480.
摘要(1516) PDF(1249)
摘要:
研究了微波非热效应对天然石墨提纯效果的影响。结果表明，微波场的引入可将样品的碳质量分数由95.840%提高到99.%以上。微波功率、反应压力和反应时间对提纯效果都有一定影响。采用XRD和SEM对提纯产品的形貌和结构进行了表征，证明微波辅助酸法提纯后的天然鳞片石墨的表面形貌及晶体结构没有改变。在最佳条件下（混酸配比为1∶1，反应罐内压力为1.0MPa，辐照时间为25min，微波功率为800W），石墨经纯化后碳质量分数可达99.432%。

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