定型有机相变储热材料阻燃改性的研究进展

定型有机相变材料具有过冷度低、不易出现相偏析、化学稳定性好等优点,在建筑节能、电池热管理和航空热防护等方面具有广泛的应用前景。然而定型有机相变材料普遍存在易燃问题,对其应用安全产生严重影响。因此,亟需对定型有机相变材料的阻燃特性进行研究。本文通过对近几年的相关文献进行总结探讨,简要综述了相变材料的分类、阻燃剂的种类和阻燃机理,概述了常用定型阻燃复合材料的制备方法和种类。并借助极限氧指数、总释放热量、峰值放热速率等参数重点分析了各类阻燃剂对定型相变储热材料热安全性能的影响。在结论中提出了掺入协同阻燃剂和相变材料的化学改性等进一步增强相变材料阻燃性能的策略。有望促进拓宽定型相变材料应用领域的拓宽,提高相变储能系统的安全性,有助于构建更安全、环保、高效的能源储存和利用体系。

垂直多孔碳包覆的FeF_(3)正极的构筑及储锂性能研究

开发低成本、高性能的正极是下一代可充电锂电池和锂离子电池的主要研究目标之一。针对此,设计并制备了一种具有垂直多孔碳包覆结构的自组装氟化铁/碳/多孔还原氧化石墨烯(FeF_(3)/C/HRGO)正极材料。通过结合水热合成与静电自组装,该复合正极材料拥有包含初级、次级碳包覆层的双层碳包覆框架。其中球形结构的初级碳包覆层有效抑制了氟化过程中FeF_(3)的体积膨胀,而次级碳包覆层中的多孔导电网络,显著促进了电极内部的电子传输与离子迁移。在0.1 A·g^(-1)的电流密度下,所得FeF_(3)/C/HRGO复合正极经过200次充放电循环后,仍保持有406 mAh·g^(-1)的优异可逆容量。

微流控纺丝制备石墨烯纤维基柔性超级电容器的研究进展

为更好解决石墨烯纤维基超级电容器在柔性储能领域所面临的微结构调控困难、电化学性能不足的问题,对微流控纺丝制备石墨烯纤维基柔性超级电容器的研究展开论述。介绍了微流体纺丝通道的类型及其构筑方法,随后聚焦于微流体在微通道中的流体流动行为和凝固机制;在此基础上,围绕纤维结构-性能关系和柔性储能应用介绍了微流控纺丝技术在制备石墨烯纤维基柔性超级电容器方面的研究进展。分析认为:石墨烯纤维基超级电容器具有能量密度高、柔性好、安全性高等特点,在可穿戴电子设备供能领域拥有巨大潜力;为进一步优化纤维微观结构与化学组成,未来发展微流控纺丝制备石墨烯纤维基电极需要综合考量纺丝芯片设计加工、流体数值模拟、纤维微结构构筑3个方面因素。

微观图像技术在超细材料粒度分析中的应用

应用计算机微观图像采集分析系统建立了一套对超细材料进行形状表征和粒度测量的方法。该方法克服以往图像法测量样本小 ,得不到正确粒度分布的弊端。通过对SiO2 标准物的粒度测定表明 :均匀、单分散的测量样片的制备是图像法准确测量和分析的关键。当测量图片在 6张以上 ,累积测量颗粒总数在 2 0 0个左右时 ,测量结果具有代表性。该系统用于测量的粒度范围为 0 .5 μm～ 1cm的粒子时 ,长度测量误差小于 5 % ,颗粒等面积直径测量偏差小于12 %。

过渡金属离子掺杂改性TiO_2的光催化性能研究进展

对近年来利用过渡金属离子掺杂改性TiO2 的光催化性能研究进行了综述 .分析了掺杂金属离子的种类、掺杂浓度和掺杂制备方式等对TiO2 光催化性能的影响 。

TiO_2纤维的制备及其光催化活性研究

K2 Ti4 O9纤维为前驱体经过离子交换合成纤维 Ti O2 .通过甲基橙废水模型体系考察了纤维 Ti O2 的光催化活性 ,同时研究了在不同 p H值条件下 Ti O2 纤维分散体系的稳定性能 .结果表明 ,Ti O2 纤维光催化活性与微米级 Ti O2 相当 ,且控制溶液的 p H值可实现 Ti O2

面向应用的石墨烯制备研究进展

二维石墨烯具有卓越的光、电、热和力学等性能,在众多传统产业和战略性新兴产业中有巨大的应用前景,被誉为下一代关键基础材料。然而,石墨烯产业化及应用的瓶颈性问题是如何高效率、规模化、低成本和环境友好地制备高质量石墨烯产品。本综述系统地比较了现有石墨烯制备方法的优缺点,结合不同应用领域的特殊要求,阐明了材料化学工程的放大理论和方法是解决石墨烯大规模制备和应用瓶颈性问题的重要保障。

用溶剂热处理法制备TiO_2纤维及其光催化降解甲基橙的活性

在不同温度下 ,用甘油常压热处理层状水合钛酸 (H2 Ti4O9·nH2 O)制备了TiO2 纤维 ,并用XRD进行了表征 .结果表明 ,经 6 0 ,15 0和 2 5 0℃甘油热处理后 ,样品的主晶相均为H2 Ti8O17,得到有较大比表面积和有微孔结构的TiO2 纤维 ;当处理温度为 15 0℃时 ,制得的TiO2 纤维比表面积由原来的 30m2 /g增大到 12 7m2 /g ,其中小于 1nm的微孔比表面积为 79m2 /g .以甲基橙为代表物 ,考察了TiO2 纤维的光催化活性 .与在空气中热处理相比 ,甘油常压热处理提高了TiO2 纤维的光催化氧化活性 ,其降解甲基橙的能力优于P 2 5 .

钛酸钾晶须在复合材料中的应用

钛酸钾晶须（Ｋ２Ｏ·ｎＴｉＯ２）是一种高性能、多用途的合成纤维。本文中综述了其特性、制备及应用。着重介绍了在复合材料中的应用现状、尚需研究之处以及发展前景。钛酸钾晶须的低成本制造、高性能化表面处理和低损伤加工工艺是今后研究的重点。

溶解和离子交换反应中K^+的快速测定

离子溶液中快速传递及反应动力学过程的跟踪研究在实验上较为困难 ,为此基于离子选择性电极建立溶液中离子活度即时采集系统 ,并结合活度系数模型准确计算离子浓度 .该方法测定速度快 ,最小间隔为 1s,且所得离子浓度最大偏差小于 2 % .用此方法测定了硫酸钾溶解过程以及钛酸钾离子交换反应过程中钾离子浓度的变化 ,获得传统方法难以测定的数分钟内相关动态过程受溶剂、pH值的影响结果 .该方法可推广应用于研究其他各种动态过程 (如溶解、结晶、沉淀、离子交换、吸附和扩散等过程 )

离子交换法可控合成四钛酸钾衍生物

利用四钛酸钾(K2Ti4O9)离子交换平衡热力学模型预测了获得K2Ti4O9纯相衍生物的最优条件,并以K2Ti4O9晶须为前驱体,以目标产物的固相Ti与K摩尔比为控制目标,通过调节离子交换过程中溶液平衡pH值和用K+选择性电极控制液相K+浓度,成功合成出纯相的水合四钛酸H2Ti4O9·1 2H2O、TiO2晶须、K2Ti8O17晶须、K2Ti6O13晶须,用实验验证了预测的准确性。同时实验结果表明,只要控制了离子交换中间产物的固相化学组成,就可以控制最后产物的形式,初步探索了反应过程中组成和结构的关系。

结构有序的Si/void/C/graphene纳米复合结构的制备及储锂性能

采用简单的超声、冷冻干燥和热还原相结合的自组装方法,设计和构建了纳米硅核/间隙/无定形碳壳层/石墨烯(Si/void/C/graphene)三维有序纳米复合结构。在该结构中,纳米硅核与碳壳层之间的空隙有效避免了硅的巨大体积膨胀对碳层的破坏,大幅度提高了锂离子电池的循环稳定性;将Si/void/C纳米结构嵌入在石墨烯层与层之间,利用石墨烯卓越的导电性和柔韧性,进一步缓冲了硅材料的体积效应和提高了复合材料的导电性能。该复合材料在4200 m A·h·g^(-1)(1 C)电流密度下循环1000次后比容量仍高达1603 m A·h·g^(-1);在67 A·g^(-1)(16 C)的高倍率下,比容量仍有310 m A·h·g^(-1),显示出了在锂离子电池负极材料领域的巨大应用潜力。

腰果酚生物基自愈合微胶囊的高效制备工艺研究

生物基微胶囊的高效制备,对于生物基自愈合涂层的发展意义重大。针对传统石油基表面活性剂无法有效封装腰果酚基树脂及固化剂等愈合剂的难题,报道了以腰果酚基表面活性剂为乳化剂,通过溶剂蒸发法,高效制备聚甲基丙烯酸甲酯为外壳的生物基微胶囊的方法。结合溶剂蒸发法机理,提出了假说解释腰果酚基乳化剂的高效封装机制。通过SEM、TGA、粒径分析等表征方法研究了乳化剂浓度、芯壁比、转速、温度等工艺参数对微胶囊形貌、尺寸、稳定性的影响,确立粒径可控、单分散和规则球形的微胶囊制备工艺。研究表明蒸发温度40℃、芯壁比1∶1时制备的微胶囊具有较好的表面形貌,乳化剂浓度、转速与平均粒径之间存在规律性影响,并且埋植20%(质量)生物基微胶囊的自愈合涂层的愈合效率达到61.25%。报道的基于腰果酚基表面活性剂的生物基微胶囊的高效制备,对于生物基自愈合涂层的开发,推动生物基涂层对石油基的取代,具有指导意义。

石墨烯技术及产业发展现状

石墨烯(graphene)是一种新型的碳基材料,具有极好的结晶性及电学性能,在能源、半导体、生物医学等多个领域具有良好的应用前景,已成为发达国家必争的战略制高点。美国在全球率先将石墨烯研究上升为国家发展战略,欧盟投入巨资资助开发石墨烯在能源和数字技术等领域的应用,英国拟投资6 100万英镑建立国家石墨烯研究所,日本、韩国也持续开展了一系列与石墨烯相关的研究和应用。我国对石墨烯材料的基础研究处于国际领先地位,但在器件制造和应用方面仍很欠缺。我国应加强石墨烯规模化制备技术和改性技术的研究,加强石墨烯的应用研究,并在石墨烯研究方面加强产学研联合研究和国际合作。

碳氮/石墨烯改性钛酸锂负极材料研究

以钛酸四丁酯和氢氧化锂为原料,采用水热法和高温固相结合方法,合成了碳氮/石墨烯改性的钛酸锂(Li_4Ti_5O_(12),LTO)复合材料,通过X射线衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)和恒电流充放电仪等,对LTO复合材料进行表征及测试。发现改性后的LTO复合材料,在大倍率5.0C充放电条件下,其放电比容量可达到107.3mAh/g,200次循环后,LTO复合材料的放电容量为86.4mAh/g。与未改性的LTO相比,碳氮/石墨烯改性的LTO复合材料的电化学性能明显提高。

水热法制备还原氧化石墨烯及其导电性调控

导电性可调控的还原氧化石墨烯(rGO)在结构功能材料和化工新材料等领域具有重要的应用前景。本文利用水热还原法实现了rGO的绿色制备,并通过调控反应温度和时间,获得了电导率可控的rGO产品,其电导率范围为10^(-4)~1 S·cm^(-1)。采用UV-vis、FT-IR、XPS、SEM、XRD和Raman等表征方法系统研究了rGO还原过程中结构与组成的变化。发现GO还原过程中,其含氧官能团于120℃时开始明显分解,高于140℃后含量显著降低,GO片层sp2区域逐渐恢复,电导率逐渐增大到1 S·cm^(-1),同时层间距从8.2?减少到3.6?(1?=0.1 nm)。对比热还原法,水热法有效避免了rGO片层的堆叠,产物分散性较好,有望规模化制备导电性可控的rGO产品。本研究成果对rGO生产和应用具有重要意义。

钛酸铁钠晶须增强FEVE防腐耐磨复合涂层的制备与性能

以三氟氯乙烯/四氟乙烯-烷基乙烯基醚/酯(FEVE)为基料,钛酸铁钠(NaFeTiO_4)晶须为主要减摩耐磨填料,通过液相共混法制备兼具减摩耐磨防腐的无机-有机氟碳复合涂层材料,研究填料在树脂基体中的分散性及填料对涂层减摩耐磨性、防腐蚀性的影响。通过X线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对钛酸铁钠晶须晶型、形貌及晶须在复合涂层中的分散性能进行表征。采用摩擦磨损试验机对涂层摩擦磨损性能进行评价,通过电化学交流阻抗对涂层防腐蚀性能进行评价。结果表明:钛酸铁钠晶须能够均匀稳定地分散在涂层基体中,当钛酸铁钠晶须的添加量为FEVE树脂质量的5%时,涂层的摩擦因数由0.854降低至0.709,体积磨损量由0.17 mm3降低至0.017 mm^3,耐磨性能提升近10倍,同时复合涂层具有优异的防腐蚀性能。

玻璃颗粒在建筑幕墙砂浆中的应用

为了更好的提高GRC幕墙的性能,未来能够实现e-GRC广泛应用,本文通过改变玻璃颗粒与石英砂的级配以及添加偏高岭土来提高建筑幕墙砂浆的力学性能,通过彩色玻璃砂来实现幕墙装饰效果。结果表明:当玻璃颗粒掺量为20%和40%时,复合砂浆的抗压强度和抗折强度都有明显的提高;偏高岭土的加入对复合砂浆力学性能也有很大的提高;彩色玻璃砂在砂浆面层中的均匀性很好。

钛酸铁钠晶须/FEVE复合涂层的制备及其耐磨防腐性能

目的为提升氟碳涂层的耐磨和防腐性能。方法采用KH550对钛酸铁钠晶须进行改性,并将改性晶须分散于氟碳树脂(FEVE)中,制备钛酸铁钠晶须/FEVE复合涂层。采用红外光谱、接触角、光学显微镜、金相显微镜和扫描电镜等表征方法,分析了改性前后钛酸铁钠晶须的变化及其在树脂中的分散性。采用电化学交流阻抗研究了涂层在模拟海水中的电化学腐蚀行为。采用摩擦磨损试验机研究了涂层的摩擦学性能。结果钛酸铁钠晶须经改性后,接触角由14.5°增大为111°,呈现出优异的疏水性,能够均匀分散于FEVE中。交流阻抗测试结果表明,复合涂层的防护性能随晶须含量的增加呈现先提升后降低的趋势,当晶须质量分数为10%时,复合涂层的电化学阻抗高达1011?·cm2,优于纯氟碳涂层,呈现出优异的耐腐蚀性能。晶须含量过高时,因晶须交联形成网络结构而降低了涂层的防腐性能。钛酸铁钠晶须的添加同时大幅提升了FEVE涂层的耐磨性能,晶须质量分数为5%的复合涂层表现出最优的摩擦学性能,体积磨损量低至0.0164mm3,较纯FEVE涂层提升11.2倍。结论钛酸铁钠晶须/FEVE复合涂层具备优异的耐磨防腐性能,能有效降低实际工况中的涂层损伤,延长涂层的使用寿命。

石墨烯新材料发展现状与研发应用挑战

我国石墨烯产业的专利虽然众多,但是超过四分之三的专利来自于学术机构,企业在石墨烯研发方面的参与度还有待进一步提高,高价值专利不多,技术与市场之间的供需还不匹配,技术研发、转移扩散和首次商业化链条还有待打通.