荧光碳点的合成、发光机制、固态发光及其在WLEDs中的应用

荧光碳点(CDs)作为一种尺寸小于10 nm的新型碳质纳米材料,因其优异的荧光调谐性、良好的生物相容性以及来源广泛和成本低廉等优点而受到了广泛的研究。此外,由于CDs制备工艺简单、性能优异,在光学传感、能源、生物医学成像、白光发光二极管(WLEDs)等领域均有广泛的应用。近年来,大量的CDs基固态光致发光材料被开发出来并应用于WLEDs领域。基于目前的研究,本文首先对CDs的合成策略进行了简要综述,随后详细介绍了CDs的光致发光机理和实现固态光致发光的方法,并且对CDs应用于WLEDs领域的最新进展进行了总结。最后,讨论了目前CDs研究面临的问题与挑战。

碳纳米管基电热材料的结构设计与应用

随着社会的发展,人们的日常生产生活对电热材料提出了更高的要求。碳纳米管因具有轻质、高电导率、高电热转换效率等特点,成为新型轻质高效电热材料的研究热点。纳米尺度的单根碳纳米管无法直接使用,因此,需要以有序的宏观形态进行组装以获得可用的高性能电热材料。介绍了基于碳纳米管的电热材料的主要宏观组装形态,对其结构设计进行了阐述,并对其应用方向进行了介绍,最后对碳纳米管的进一步工业化应用进行了展望。

二茂铁填充的双壁碳纳米管的合成与红外光谱表征(英文)

通过气相法将二茂铁填充到双壁碳纳米管的纳米空腔内部,制备了一种新型纳米杂化材料——二茂铁-双壁碳纳米管.对这种纳米材料进行了高分辨透射电子显微镜结构分析与傅立叶变换红外光谱表征.红外光谱研究结果表明,碳纳米管管壁与内部二茂铁之间存在强的电子相互作用,并伴有电子转移.

碳膜材料的热学性能及研究进展

基于碳材料独特的结构,概述了其优异的热学性能以及作为散热材料在电子器件散热领域中的应用。着重介绍了石墨烯膜、碳纳米管膜和石墨膜材料的研究进展,同时阐述了影响碳膜材料热导率的关键结构及其控制方法,最后提出了发展高导热碳基复合材料的研究策略以及面临的挑战。

材料专业课程全英文教学的实践与探索

在全球经济一体化背景下,采用全英文讲授专业课程成为培养兼具国际化视野与专业知识复合型人才的重要途径,是教育与国际接轨的必然。本文以连续开展五年的材料专业核心课程——《材料结构与性能》全英文教学实践为例,针对全英文教学特点以及专业知识传授过程中存在的问题进行了探讨,并提出了一套适合传授专业知识的全英文教学模式。

半导体型与金属型单壁碳纳米管的分离技术

目前用任何技术上可行的方法制备出的可用于商品化的单壁碳纳米管(SWCNTs)均为金属型和半导体型碳纳米管的混合物,极大地阻碍了SWCNTs在纳电子器件领域的应用研究进程。实现不同结构与性能SWCNTs的分离是解决当前SWCNTs研究困境的有效途径。通过概述SWCNTs分离研究的最新进展,分析和比较近几年发展的分离金属型和半导体型SWCNTs的主要技术和方法,认为研发具有操作简便、高效、可规模化分离,且成本低廉等特点的SWCNTs分离技术仍是今后研究的重点。

应用于白光LED的碳点荧光粉的研究进展

介绍了碳点的光学性质,从实现碳点固态发光方式的角度出发,对复合和单组分碳点荧光粉的合成方法及优缺点进行了归纳总结,并系统地综述了固态发光碳点荧光粉的研究进展。探讨了碳点在LED(发光二极管)中的应用情况,并提出了该领域存在的问题及发展方向。

非贵金属基催化剂用于催化降解有机污染物的研究进展

碳达峰、碳中和是一场极其广泛的绿色革命,可以推动经济社会高质量发展,对实现全球绿色转型具有重大意义。当前,随着环境问题的日益加剧,工业废水产生了大量有毒的有机化合物,将这些物质释放到水生环境中会对人类健康造成极大的威胁,因此,对有机污染物的合理处理变得尤为重要,制备具有高催化效率、高循环稳定性、低成本和绿色环保的非贵金属催化剂可以促进绿色可持续发展。阐述了非贵金属基催化剂的研究进展,包括最常用的单/双金属、单/双金属氧化物、层状双金属氢氧化物以及金属基复合催化剂,可以将有机污染物通过绿色环保的方法降解为无毒、无害的物质,符合可持续发展理念。对提高催化降解效果的关键影响因素进行了分析和总结,并对未来研发更加多样化的降解污染物的催化剂指出了方向。

浅谈基于工程教育认证要求的材料专业课程——“材料结构与性能”全英文教学实践与培养目标

在当今正在构建全球利益共同体、命运共同体的大背景下,教育的国际化已成为高等教育发展的必然趋势,《华盛顿公约》框架下的工程教育认证应运而生。采用全英文讲授专业课程已成为培养具有国际化视野与专业知识、满足工程认证“成果导向教育”复合型人才的重要途径。文章以材料专业本科核心课程——“材料结构与性能”全英文教学实践为例,针对该课程的专业特点与教学实践,浅谈工程教育体系要求下工程型专业人才的培养目标。

基于碳纳米管的纳滤膜研究进展

碳纳米管具有原子级光滑的内表面及纳米尺寸的孔道结构,应用于纳滤膜有望获得极高的输运速率和选择性。在综合分析几种典型碳纳米管纳滤膜(巴基纸纳滤膜、无序碳纳米管/聚合物混合滤膜和垂直排列碳纳米管复合滤膜)的制备、过滤性能及优缺点的基础上,提出垂直排列碳纳米管复合滤膜有利于充分发挥碳纳米管自身的优势,代表了该领域未来的发展方向。

碳纳米管中纳米空间的物质结构

填充碳纳米管不但能改变碳纳米管本身的电学和力学性质,而且能改变被填充物质的性质。本文就有关多层、双层、单层碳纳米管的管内填充,主要以TEM为表征技术,对碳纳米管内纳米限域空间中物质的结构、性质等的研究作了简要的总结。

以石墨烯与粘土间的插层实现石墨烯片层的稳定分散(英文)

氧化石墨烯的还原反应将导致石墨烯片层的复叠和团聚,使其在水分散液中发生沉淀。本文采用粘土胶体帮助还原氧化石墨烯在水中的稳定分散,并阻止石墨烯片层的复叠。氧化石墨烯水分散液与粘土胶体相混合之后,在微波辅助条件下,对氧化还石墨烯进行还原。当粘土与还原氧化石墨烯的质量比是1∶1时,混合液的分散稳定性最好。XRD图谱中还原氧化石墨烯的(002)峰消失,可见石墨烯片层没有发生复叠。还原氧化石墨烯与粘土片层之间,由于静电相互作用和空间位阻效应,形成了插层结构。由透射电镜观察可知,还原氧化石墨烯表面均匀分布着粘土片层。粘土与还原氧化石墨烯的混合物的比表面积高于还原氧化石墨烯17.6%。这种物理插层法为石墨烯片层的稳定分散提供了另一种思路。

石墨烯/金属纳米复合材料制备及研究进展

石墨烯由于具有较高的热导率、优异的力学性能、低的热膨胀系数以及良好的化学稳定性等特点,吸引了人们广泛的关注.综述了石墨烯与金属纳米复合材料的制备方法,包括自组装法、化学还原法、水热法、电化学沉积法和热蒸发法等,以及其在化学催化、超级电容器和导电薄膜等方面的应用研究进展,指出了石墨烯与金属纳米复合材料研究所存在的问题.

探索材料科学专业课全英文教学的三个层次--以复合材料学为例

本文以复合材料学课程为例,对材料科学专业课的全英文教学进行了探索,并试图将它划分成三个层次,包括知识传递、培养兴趣、引发科学思考和培养创新思维。三个层次相辅相成,层层递进。文中分别探讨了三个层次的教学特点,并举例说明了优化课堂教学效果的具体实施方法。

高性能电容器用富勒烯/石墨烯三维全碳杂化材料

通过简单的水热过程将C60分子引入石墨烯片层,可控制备了具有三维多孔结构的全碳C60/石墨烯杂化材料,该材料作电极材料时电容性能得到明显提高。研究表明,C60分子和石墨烯骨架中的碳六元环之间的共轭相互作用有利于C60与石墨烯在高压水热条件下自组装形成三维多孔结构。C60分子的加入使杂化产物具有优化的多孔结构和更多的氧化还原活性位点,这赋予杂化产物优异的电化学性能。以浓度为6 mol/L KOH溶液作为电解质,当电流密度为1 A/g时,其比电容为332.3 F/g,与三维多孔结构石墨烯材料电极相比提高了54.5%。此外,作为完全由碳原子组成的复合电极材料,其表现出的电化学性能优于文献报道的类似碳基材料。这一研究表明全碳杂化电极材料在用于制造高性能超级电容器方面具有很强竞争力和广阔应用前景,为未来基于全碳电极的高性能储能器件的设计和制备提供了有价值参考。

CaCl_2催化NaBH_4还原氧化石墨烯(英文)

以Ca Cl2作为催化剂、Na BH4为还原剂,还原氧化石墨烯。还原反应能在室温下进行,并以去离子水作为唯一的溶剂,此法是一种低能耗、环保并简易的方法。通过红外光谱、紫外光谱、X射线光电子能谱、表面电阻测量手段研究Ca Cl2添加量对氧化石墨烯还原程度的影响。采用透射电子显微镜和原子力显微镜观察氧化石墨烯和还原氧化石墨烯的形貌。结果表明,以氯化钙作为催化剂还原氧化石墨烯,能更有效地去除氧化石墨烯表面的含氧官能团,提高还原氧化石墨烯的导电性。当Ca Cl2添加浓度达到50 mmol/L时,还原氧化石墨烯C/O比达到5.38,表面电阻达到18.6 kΩ/sq。

石墨烯量子点用于修复石墨烯结构缺陷及其薄膜导热性能研究

为解决GO制备过程中,不可避免引入的石墨烯拓扑结构缺陷对热传递性能的显著影响,研究采用石墨烯量子点(GQDs)作为外部碳源,通过在高温条件下修复石墨烯中的拓扑结构缺陷,制备出了自支撑的石墨化–氧化石墨烯/石墨烯量子点(g-GO/GQDs)散热薄膜。与原始的gGO膜相比,g-GO/GQDs薄膜的面内热导率提高了22.1%,达到739.04 W/(m·K)。通过进一步的薄膜结构分析,发现其热导率的提高可归因于石墨化过程中sp2碳晶格域的恢复和形成。石墨烯导热薄膜的散热性能研究表明,该研究结果可有效提高石墨烯薄膜的散热效果,为制备高性能散热薄膜提供了新思路。

碳纳米管薄膜制备及其光电探测应用进展

光电探测器在遥感、夜视、侦察、医学成像、环境保护和化学检测等方面的应用十分广泛,而光电探测材料的结构与性能直接影响着光电探测器的性能。近年来碳纳米管由其所具有的独特光学和电学性能迅速成长为光电探测中不可或缺的材料。虽然前期研究主要集中在基于单根碳纳米管的光电响应机理研究,但由于未来应用场景中必然是以碳纳米管薄膜为基础的,因而围绕制备大面积、高密度、高取向、高均匀度碳纳米管薄膜,并以此为基础制备光电探测器件成为了近期碳纳米管光电应用领域的研究热点。本文围绕近年来碳纳米管薄膜制备及其在光电探测器件应用这两个方面的进展,分别进行了详尽的介绍和讨论,并展望了碳纳米管薄膜光电探测器的发展趋势。

合成方式对单壁碳纳米管基电极材料结构及电化学性能的影响

采用单壁碳纳米管作为合成电容器电极材料的基础原料,以氧化石墨烯提高单壁碳纳米管的分散性,以二氧化锰来增强其比电容,分别采用微波处理与传统水热法合成复合材料,重点探讨不同合成方式对电极材料结构及性能的影响。与传统水热法相比,微波法除了具有操作简便、加热时间短等优点外,合成的复合材料具有更均一的微观结构,且更加均匀的覆盖在碳质材料的表面,因而作为超级电容器电极材料时能表现出更优良的电学性能:在0.2 A/g的电流密度下,其比电容达173 F/g,比传统水热法合成的材料高出24.5%;具有更低的电荷转移电阻,仅为1.425Ω;更高的充放电稳定性,在20 m V/s的扫描速率下循环1000次,电容损失率仅为3.74%。

LB膜法制备氧化石墨烯-银微米线复合透明抗菌性薄膜（英文）

采用聚乙烯吡咯烷酮和十六烷硫醇对银微米线进行双亲性处理,得到具有双亲性能的银微米线,并采用LB膜法将氧化石墨烯和改性后的银微米线依次沉积在石英基底上,制备氧化石墨烯-银微米线复合薄膜。氧化石墨烯提高了银纳米线的粘附性能,并为银微米线释放具有抗菌性能的银离子提供了弱酸性环境,在两种材料的协同作用下,复合薄膜表现出透明度高、抗大肠杆菌性能好的特点。该工作将为新一代多功能透明、抗菌性薄膜的制备提供新思路。