氢等离子体与水合肼还原氧化石墨烯电容性能的比较

分别通过氢等离子体和水合肼对氧化石墨烯进行还原处理,制成两种不同的还原型氧化石墨烯。采用透射电子显微镜、X射线粉末衍射仪和拉曼光谱对其形貌和结构进行表征。根据循环伏安、恒电流充放电和电化学阻抗谱,并比较在1 mol/L硫酸中的超级电容性能。结果表明,水合肼还原可以形成良好的三维结构,增强石墨烯的离子扩散能力,并且还原程度高。氢等离子体还原耗时少、安全可靠,减少在还原过程中对石墨烯片层结构造成损害。当充放电电流密度为1 A/g时,氢等离子体还原氧化石墨烯的比电容值可以达到178 F/g,而水合肼还原氧化石墨烯比电容值达到了119 F/g。

微流控芯片的制备及其对糖类物质的检测

利用软光刻技术,在聚二甲基硅氧烷(PDMS)上制备了微流通道,通过光刻-湿法刻蚀和磁控溅射镀膜技术制备出了集成有金属膜电极的玻璃基片,将二者经过等离子体处理,进行键合后获得了集成有电化学检测器的PDMS-玻璃微流控芯片.以市售蜂蜜为待测物质,研究了该芯片对蜂蜜中糖类物质的分离检测性能.结果表明:在分离电压为850 V,电解液为50 mmol/L氢氧化钠条件下,使用该PDMS玻璃微流控芯片成功地在3 min内实现了对葡萄糖、蔗糖和果糖的有效分离和检测.

介质阻挡放电结合二氧化锰对空气中苯的降解

为了提高介质阻挡放电技术对空气中苯的降解效率、降低尾气中的残余的臭氧含量,采用水热法制备了二氧化锰催化剂,并结合等离子体对模拟空气中的苯进行了降解研究.通过气相色谱仪测定尾气中苯、二氧化碳和一氧化碳的含量,利用碘量滴定法测定尾气中臭氧的含量,分析了不同功率和不同气体流速对苯降解效率的影响.结果表明,催化剂与等离子体的结合能有效提高模拟空气中苯的降解率和二氧化碳选择比;苯的降解率和二氧化碳选择比随功率的增大而增加,但随气体流速的增大而减小.苯的降解率上升至70.9%,二氧化碳选择比提高至73.8%,同时尾气中臭氧降低为36 mg/kg.

镍基纳米碳管/二氧化钛复合镀层的制备及性能

为了改善金属基材的表面性能,以钛铁矿为原料,利用微波等离子体化学气相沉积法制备了纳米碳管/二氧化钛复合粉体.采用复合电泳电沉积法在不锈钢基体表面制备了镍基纳米碳管/二氧化钛复合镀层;利用扫描电镜、X射线衍射仪、数显维氏硬度计和电化学测试等手段研究了纳米碳管/二氧化钛复合粉体对复合镀层结构和性能的影响.结果表明纳米碳管/二氧化钛复合粉体的加入有效地减小了复合镀层中镍的晶粒尺寸,促进了金属镍沿(111)晶面择优取向生长,改变了镍的电沉积层结构,提高了镀层的硬度,改善了镀层的耐腐蚀性能;在复合粉体的作用下,复合镀层的硬度与纯镍镀层相比提高了110%,腐蚀电位正移了23mV,腐蚀电流密度减少了0.991微安/平方厘米.

CNTs/TiO_2复合粉体含量对镀层性能的影响

采用微波等离子体技术对钛铁矿进行还原,获得了CNTs/TiO_2复合粉体。将该复合粉体分散到镀液中,利用复合电沉积法在不锈钢基体表面上制备了Ni-CNTs/TiO_2复合镀层。利用扫描电子显微镜、数显维氏硬度计和电化学测试等手段研究了CNTs/TiO_2复合粉体添加量对复合镀层沉积速率、表面形貌、硬度、耐腐蚀性能的影响。结果表明,该复合粉体的加入能有效的提高复合镀层的沉积速率、硬度和耐腐蚀性能,当加入复合粉体量达到0.2 g/L时,复合镀层的沉积速率、硬度、耐腐蚀性能达到最大值;该复合镀层的表面粗糙度随着镀液中CNTs/TiO_2复合粉体的含量的增大而变大。

FeMnO_x和等离子体对苯的协同降解

为提高介质阻挡放电对空气中苯的降解效率,以硫酸锰和过硫酸铵为原料,采用水热法制备出β-MnO_2载体,并用浸渍烧结法制备出FeMnO_x复合型催化剂。结合等离子体对模拟空气中的苯进行了降解研究,分析了β-MnO_2和FeMnO_x在不同条件下对苯的降解率的影响。结果表明,FeMnO_x复合型催化剂与等离子体结合能有效提高模拟空气中苯的降解率和二氧化碳选择比;苯的降解率和二氧化碳选择比随功率的增加而增加,但随气体流速的增加而减少。苯的降解率可达到73.4%,二氧化碳选择比升至86.5%。

玻璃-PDMS微流控芯片的电渗性能研究

以玻璃为基片的微流控芯片在制造上存在工艺复杂、加工周期长、成本高等问题。实验以载玻片和PDMS为原材料,采用湿法刻蚀和浇筑的方法在玻璃和PDMS上制备出较佳结构的微沟道,并分别与PDMS和玻璃不可逆封接,获得了玻璃-PDMS(沟道在玻璃上,A.玻璃-PDMS)、玻璃-PDMS(沟道在PDMS上,B.玻璃-PDMS)两种芯片。对A.玻璃-PDMS、B.玻璃-PDMS两种芯片进行了伏安特性研究,得出芯片的线性伏安特性的最高电压分别为1 990 V、1 050 V,此时所对应的场强分别为499 V·cm^(-1)、263 V·cm^(-1)。利用电流监测对芯片的电渗性能进行分析,发现电渗流速度随缓冲溶液p H值的升高而增大,表面活性剂SDS的添加能显著提高电渗速度的大小和稳定性。

氨等离子体改性对碳纳米管氧还原性能的影响

为了提高碳纳米管的氧还原性能,利用氨等离子体对碳纳米管进行了表面改性处理.采用透射电子显微镜、拉曼光谱对改性前后碳纳米管的结构进行了表征,利用电化学方法比较分析了改性前后碳纳米管的氧还原性能.研究发现,氨等离子体改性对碳纳米管的结构未产生明显的影响,改性后I_D/I_G值无变化,但改性后碳纳米管的氧还原起始电位为-146 m V、半峰电位高-243 m V、动力学电流为17.42 m A/cm^2、电子转移数目为3.0,其均高于碳纳米管的相应参数.等离子体表面改性工艺简单,改性后对氧还原性能显著提高.