乙醇溶剂热法制备纳米Fe_3O_4粒子表面包覆碳纳米管及其表征

采用溶剂热法在240℃通过使乙酰丙酮铁在多壁碳纳米管/乙醇分散体系中热分解,原位得到了纳米Fe_3O_4粒子表面包覆的多壁碳纳米管(MWCNT@Fe_3O_4),并利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、热重分析仪、综合物性测量系统以及光学显微镜对其进行了表征。结果表明:当MWCNT和乙酰丙酮铁的配比为1∶2(质量比)时,纳米Fe_3O_4粒子在MWCNT@Fe_3O_4中的含量为29.6%(质量分数),其晶粒尺寸为22nm,形貌一致且粒径均匀,在MWCNT表面上分布均匀,无显著团聚现象;MWCNT@Fe_3O_4的饱和磁化强度达到29.87emu/g,在弱磁场(≤0.12T)诱导下,在环氧树脂中沿磁场方向发生定向排列,形成宽度为60μm左右的棒状结构。

棒状纳米铁氧化物增强碳纤维/环氧树脂复合材料的层间性能

为解决连续碳纤维(CF)增强环氧树脂(EP)复合材料的层间失效问题,采用γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH-570)改性的2种棒状纳米铁氧化物(FeOOH、Fe2O3)对复合材料进行增韧改性。采用双悬臂梁和端部缺口弯曲实验测试复合材料的Ⅰ型层间断裂韧性GⅠC及Ⅱ型层间断裂韧性GⅡC,采用短梁剪切实验(SBS)测试复合材料的层间剪切强度。实验结果表明,纳米粒子添加量为EP基体的1%质量分数,2种棒状纳米铁氧化物的加入均能显著改善复合材料的层间剪切强度和层间断裂韧性,且FeOOH的改善作用明显优于Fe2O3。其中,FeOOH/CF/EP复合材料的SBS剪切强度为58.85MPa,较CF/EP复合材料提高了41%,GⅠC、GⅡC分别为0.685、2.28kJ/m2,较CF/EP复合材料分别提高了99%和29%。

棒状纳米铁氧化物增强碳纤维/环氧树脂复合材料的层间性能

为解决连续碳纤维（CF）增强环氧树脂（EP）复合材料的层间失效问题,采用γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷（KH-570）改性的2种棒状纳米铁氧化物（FeOOH、Fe2O3）对复合材料进行增韧改性。采用双悬臂梁和端部缺口弯曲实验测试复合材料的Ⅰ型层间断裂韧性GⅠC及Ⅱ型层间断裂韧性GⅡC,采用短梁剪切实验（SBS）测试复合材料的层间剪切强度。实验结果表明,纳米粒子添加量为EP基体的1%质量分数时,2种棒状纳米铁氧化物的加入均能显著改善复合材料的层间剪切强度和层间断裂韧性,且FeOOH的改善作用明显优于Fe2O3。其中,FeOOH/CF/EP复合材料的SBS剪切强度为58.85MPa,较CF/EP复合材料提高了41%,GⅠC、GⅡC分别为0.685、2.28kJ/m^2,较CF/EP复合材料分别提高了99%和29%。

宽温型AB_5储氢合金结构及其电化学性能研究

用高频感应熔炼法制备了Mm(NiCoAlMn)5储氢合金,采用模拟电池法测试了合金在238～323 K温度范围内的活化、放电容量和高倍率放电性能。结果表明:制备合金为典型AB5型储氢合金,303 K温度条件下吸氢量达到1.38%(质量分数),氢化物生成焓为32.36 kJ.mol-1H2。合金电极的活化性能、放电容量和高倍率性能受温度影响显著。室温预活化可有效改善电极的低温性能,经室温预活化后合金电极在238 K最大放电容量达到336 mAh.g-1,明显高于未经室温预活化的最大放电容量25 mAh.g-1。Mm(NiCoMn)5贮氢合金电极的高倍率性能随着温度的升高先升高后降低,273和303 K温度条件下合金保持高倍率性能良好,3C放电电流密度条件下容量保持率均高于80%;238 K温度条件下合金的大电流放电性能急剧降低,1C放电电流密度条件下容量保持率仅为10%;273 K下合金电极的综合性能最佳,最大放电容量达到340 mAh.g-1,300 mA.g-1放电电流密度下的高倍率放电比率为86%。循环伏安法测试证实,在238～323 K范围内,电极的氧化峰峰值电流(IP)与扫描速度的平方根(ν1/2)之间均存在良好的线性关系,整个电极反应受氢原子扩散控制;随着温度的降低氢扩散系数急剧下降,从而导致该合金电极的低温高倍率放电性能变差。由Arrhenius公式计算出合金中的氢扩散活化能为10.56 kJ.mol-1。