基于定向冷冻技术构建的多孔材料及其应用

定向冷冻技术是将原材料、溶剂及添加剂均匀混合,利用溶剂的“液-固-气”相转变获得多孔材料的一种方法,具有操作简便和绿色环保等优点。与通常的造孔技术不同,定向冷冻技术可实现对物理、化学和力学性能的高度控制,所制备的材料具有定向排列的孔隙和不同层面上的分级结构。这种技术被广泛应用于制备具有各向异性的无机、有机、杂化和碳质多孔材料。此外,该方法还可以扩展到模拟天然结构的仿生材料中,以组装具有优异力学和物理特征的多孔复合材料,在环境、能源、热管理和生物医学等领域具有广阔的应用前景。本文从定向冷冻技术的来源以及原理出发,根据单颗粒及多颗粒的受力模型揭示了定向结构的形成机理,分析了溶质、溶剂、温度梯度和添加剂等对材料结构以及性能的影响。另外,根据前驱体材料掺杂改性的不同手段,介绍了一步法与两步法制备定向结构的特点。同时,总结了定向冷冻技术在污染物吸附、能量储存与转换、结构材料、热管理和生物材料等方面的研究进展,最后指出了当前研究中亟需解决的问题,并展望了其未来的发展方向。

石墨烯增强铝基复合材料的制备方法

石墨烯因其独特的二维结构和优异的性能,成为目前铝基复合材料中最具潜力的增强体材料之一。然而石墨烯增强铝基复合材料的制备在工业生产中仍存在许多问题。本文综述了国内外各种制备方法的研究现状,重点介绍了低成本、适用于大规模工业生产的搅拌铸造法,列举了近几年的最新成果,提出了目前存在的问题及改进方法,并展望了铝基复合材料在工业生产中的应用前景。

钒酸镍/生物质碳复合材料的制备及其作为超级电容器性能的研究

由于钒酸镍(Ni_(3)V_(2)O_(8))中钒(V)和镍(Ni)元素存在多价态变化,具有化学活性高、理论比电容大,而受到广泛关注。以NH_(4)VO_(3)、H_(2)C_(2)O_(4)和Ni(CH_(3)COO)_(2)为试剂,蒲棒绒毛为原料,两步水热法制备了钒酸镍/生物质碳复合材料(Ni_(3)V_(2)O_(8)/BC)。结果表明:Ni3V2O8/BC其在三电极体系下电流密度为1.0A/g时,具有较高的比电容为达到953F/g。因此,Ni_(3)V_(2)O_(8)/BC复合材料是作为高性能超级电容器的潜在材料。

石墨烯增强铜基复合材料的研究现状

石墨烯由于其独特的结构和优异的性能已成为目前金属基复合材料中最具吸引力的碳质材料增强体.本文系统报道了石墨烯增强铜基复合材料的分散方法和制备技术.总结了石墨烯的添加对复合材料性能的影响和其强化机理.同时也指出了石墨烯增强铜基复合材料研究存在的问题,并对其潜在应用进行了展望.

纳米LiMn_(1.90)Cr_(0.05)Ni_(0.05)O_4的制备

以硝酸锂、硝酸锰、硝酸铬和硝酸镍为原料,柠檬酸作为络合剂采用溶胶-凝胶法获得前驱体,将前驱体在空气气氛中焙烧制备了纳米LiMn1.90Cr0.05Ni0.05O4.采用DTA-TG对前驱体的热分解行为进行了研究,用XRD考察了合成产物的结构和纯度,用SEM对合成产物进行了形貌观察和尺寸测量.试验结果表明:经300℃预处理,450℃焙烧获得的尖晶石结构LiMn1.90Cr0.05Ni0.05O4相纯度高,而随着温度的升高产物中杂质相含量增加;合成产物的粒度和晶格常数随温度升高而增加,晶格畸变随温度升高而减小;300℃预处理后450℃焙烧合成产物的形貌呈球形,颗粒尺寸在40nm左右且分布均匀.

三维石墨烯材料的制备及在超级电容器中的应用现状

三维石墨烯材料(3DGMs)具有独特的三维多孔网络连通结构,大的比表面,良好的光、电、热、力学等性质,是理想的超级电容器材料,应用前景广泛。介绍了3DGMs的制备方法,综述了以化学生长法和化学气相沉积法制备的高质量、大比表面积3DGMs在超级电容器方面的应用现状,并对其未来发展趋势进行了展望。

二硫化钼纳米片的制备及在电化学生物传感器中的研究进展

二硫化钼(MoS2)纳米片是典型的类石墨烯二维纳米材料,具有出色的电学、光学、热学和力学性能,是当前研究的热点。综述了MoS2纳米片的制备方法,包括以微机械剥离法、锂离子插层法和液相超声法为代表的"自上而下"的剥离法和以化学气相沉积、水热合成等为主的"自下而上"的合成法。同时,介绍了MoS2纳米片在电化学生物传感器方面的研究现状和发展趋势。

ZnAl2O4涂覆Al18B4O33(w)增强6061Al复合材料界面结构与拉伸性能

使用溶胶-凝胶法在硼酸铝晶须表面制备ZnAl2O4涂层,采用挤压铸造法制备了ZnAl2O4涂覆的硼酸铝晶须增强6061Al复合材料。研究了ZnAl2O4涂覆对复合材料界面润湿性、室温拉伸性能以及高温热暴露后界面热稳定性的影响。试验结果表明:纳米ZnAl2O4涂覆能够明显提高复合材料的界面润湿性,从而提高复合材料的室温拉伸性能;均匀的ZnAl2O4涂覆能有效地阻碍界面反应,使复合材料具有良好的热稳定性能。研究了涂覆对复合材料在铸态及高温热暴露后拉伸断裂行为的影响。未涂覆硼酸铝晶须增强的铝基复合材料在拉伸变形过程中晶须以折断为主,ZnAl2O4涂覆硼酸铝晶须增强的铝基复合材料在拉伸变形过程中晶须以拔出为主。

MnO_2-碳复合材料在超级电容器中的应用研究进展

碳材料具有低成本、结构多样性以及相对稳定的电化学性能等优点,是构建三维自支撑电极材料的首选基底材料。二氧化锰(MnO_2)因具有高理论比容量、低成本、自然资源丰富和环境友好等特点,作为超级电容器电极材料备受科研人员关注。介绍了MnO_2-活性炭(AC)、碳纳米管(CNT)、碳纤维(CF)和石墨烯(GR)复合电极的研究进展,并对MnO_2-碳复合电极材料发展趋势进行了展望。

石墨烯金属氧化物复合电极超级电容器

石墨烯/金属氧化物复合材料是一种非常优异的超级电容器电极材料。石墨烯/金属氧化物复合材料结合了石墨烯和金属氧化物两种材料的优点,既可以提高材料的比能量和比功率,又可以提高材料的循环稳定性。综述了石墨烯/金属氧化物复合材料在超级电容器领域的应用现状,并简述了其在超级电容器领域的应用前景和挑战。

纳米LiMn_2O_4的制备

以硝酸锂、硝酸锰为原料 ,柠檬酸作为络合剂 ,采用溶胶 凝胶法获得前驱体 ,然后将前驱体在空气气氛中焙烧制备了纳米LiMn2 O4 。采用DTA -TG对前驱体的热分解行为进行了研究 ,用XRD考察了合成产物的结构和纯度 ,用SEM对合成产物进行了形貌观察和尺寸测量 ,并采用氧化 还原返滴定方法测定了合成产物中锰的平均化合价。试验结果表明 ,在 3 0 0℃时已有明显的尖晶石LiMn2 O4 相出现 ;经 3 0 0℃预处理后产物的质量明显提高 ;合成产物的粒度和晶格常数随温度升高而增加 ;预处理后合成产物的形貌呈球形 ,颗粒尺寸在 3 0nm左右且分布均匀 ;锰的平均化合价为 3 .

三维石墨烯复合材料的制备及其在超级电容器领域的研究现状

三维石墨烯具有独特的三维多孔结构,不仅增加了与电解液的接触面积,同时为固定在其表面的活性物质提供了快速的电子传输通道,有效地提高了超级电容器的电化学性能,使其被认为是最有前景的超级电容器电极材料。综述了目前获得多孔结构、大比表面积、优异导电性和良好力学性能的三维石墨烯的方法,并简述了其复合材料在超级电容器领域的应用现状。

三维碳纳米管阵列/石墨烯的制备及在电池和超级电容器中的应用

石墨烯是一种由碳原子以sp^2杂化轨道结合,呈六角型蜂巢晶格的二维平面材料,是构成碳质材料的基本单元。石墨烯是目前强度最大、导电导热性能最强的材料,在传感器、电池和超级电容器等领域有广泛的应用。但是在电池和超级电容器应用中,石墨烯与电解液的接触面积仍比较小,一维碳纳米管阵列垂直生长在石墨烯平台上,形成三维碳纳米管阵列/石墨烯,可进一步扩大石墨烯与电解液的接触面积同时产生协同效应,显著提高电池和超级电容器的性能。综述了三维碳纳米管阵列/石墨烯的制备方法及在电池和超级电容器中的应用。

中空介孔二氧化硅球的制备及应用现状

中空介孔二氧化硅球具有低密度,高比表面积,良好的稳定性,在溶剂中良好的分散性以及好的生物兼容性,在化学、生物技术、医学等领域具有广泛的应用前景。综述了中空介孔二氧化硅球的制备方法和应用现状,并对应用前景进行了展望。

ABOw/ZnAl2O4/6061Al复合材料拉伸性能与时效行为研究

采用挤压铸造法制备了ZnAl2O4涂覆的硼酸铝晶须增强6061Al复合材料.研究了ZnAl2O4涂覆对复合材料界面结构、室温拉伸性能、断裂机制以及时效行为的影响.试验结果表明,均匀的ZnAl2O4涂覆能有效阻碍界面反应,从而提高复合材料的室温拉伸性能,涂覆也推迟了复合材料的峰时效.

金属氧化物/三维泡沫石墨烯的制备方法和应用现状研究

综述了金属氧化物/三维泡沫石墨烯的制备方法,以及在锂离子电池、超级电容器、生物传感器等方面的应用现状,并对其应用前景进行了展望。

三维泡沫石墨烯基生物传感器的研究进展

化学气相沉积方法制备的三维泡沫石墨烯是一种具有低密度、高孔隙率的三维网状连通的多孔碳材料。由于具有具有高的导电性、大的比表面积和生物兼容性,使其成为生物传感器电极的理想材料。综述了化学气相沉积法制备的石墨烯在生物传感器中的应用,并对其在生物传感器中的发展前景进行了展望。

聚苯胺纳米线阵列/三维石墨烯的制备及应用

三维泡沫石墨烯具有三维多孔的结构,可提高其与电解液的接触面积,同时延续了二维石墨烯优异的导电性能和机械性能,是一种非常优异的超级电容器材料。但是三维泡沫石墨烯的比电容仍不够理想。将聚苯胺阵列垂直生长在三维泡沫石墨烯上可同时发挥两种材料的性能优势,有效提高材料的电化学性能,成为目前储能材料研究的热点。综述了聚苯胺纳米线阵列/三维泡沫石墨烯的制备方法,并简述了其在超级电容器方面的应用。

三维泡沫石墨烯在电池领域的研究现状

三维泡沫石墨烯具有优异的物理、化学和电学性能,已成为电池研究领域的国际前沿和热点之一。介绍了石墨烯的基本特性和制备方法,综述了以化学气相沉积方法制备的高质量的、大比表面积的三维泡沫石墨烯在锂离子电池、燃料电池和太阳能电池等储能领域的最新研究进展。

三维石墨烯空心球的制备及应用现状研究

三维石墨烯空心球除了保留石墨烯本身优良的机械性能和导电、导热等物理性能外,还具有中空的三维形貌和大的比表面积。相比于二维石墨烯,球形的三维石墨烯空心球可以增大与溶液的接触面积,拓展其应用空间,越来越受到研究者的关注。综述了三维石墨烯空心球的制备方法和应用研究,并对其应用前景进行了展望。