纳米KClO_4/CNTs的制备及其与铝粉爆燃发光强度的测定

为了研究纳米复合材料与铝粉基烟火药的发光强度,基于NH4Cl O4和KOH的复分解反应制备了高氯酸钾/碳纳米管(KCl O4/CNTs)纳米复合材料。用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)表征了其结构。化学分析测试了纳米复合材料中各组分的含量,测定了KCl O_4/CNTs-Al、KCl O4-CNTs-Al、KCl O_4-Al不同烟火药配方的发光强度。结果表明,KCl O_4能够有效附着在CNTs的表面且包覆完全,制备的KCl O_4/CNTs复合材料的粒径为74.0 nm,用化学分析法测得KCl O_4/CNTs中两种物质的质量比为78∶22。与KCl O_4-CNTs-Al和KCl O4-Al烟火药相比,KCl O_4/CNTs-Al(77/23)烟火药的发光强度分别提高了39.4%和88.2%。这种发光强度的提高是由于KCl O_4的纳米化、CNTs的催化与燃烧,其中KCl O_4的纳米化对这种发光强度的贡献优于CNTs。

CNTs/KClO_4复合材料的形貌特征及热行为

为有效避免点火药中纳米级氧化剂颗粒的团聚,进一步提高点传火稳定性,通过NH4ClO4溶液和KOH溶液的复分解反应制备了碳纳米管/高氯酸钾(CNTs/KClO4)复合材料。用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、差热分析(DSC)和比表面积(SSA)分析研究了CNTs/KClO4复合材料的形貌特征及热行为。结果表明:用这种方法制备的KClO4能有效涂敷在碳纳米管上。与纯CNTs相比,负载KClO4的碳纳米管管径明显增粗,CNTs/KClO4复合材料的比表面积降低了40.719 m2·g-1。与KClO4相比,CNTs/KClO4复合材料的热分解温度前移了75℃,晶型转变峰温前移了5℃。与以KClO4为原料制备的Mo/KClO4点火药相比,以CNTs/KClO4复合材料为原料制备的Mo/KClO4点火药的热导率提高了33.9%。

纳米NiO/CNTs和Co_3O_4/CNTs对AP及HTPB/AP推进剂热分解的影响

以碳纳米管(CNTs)为载体,采用化学沉淀法制备了纳米N iO/CNTs、Co3O4/CNTs复合粒子,应用TEM、SEM、XRD、EDS、BET等方法对产物形貌、结构进行了表征,并用DSC研究了纳米N iO、Co3O4、CNTs等单一粒子及纳米N iO/CNTs、Co3O4/CNTs复合粒子对AP及HTPB/AP推进剂热分解的催化作用。结果表明,纳米N iO/CNTs、Co3O4/CNTs复合粒子结晶好、包覆均匀、比表面积大。纳米N iO、Co3O4、CNTs等单一粒子和纳米N iO/CNTs、Co3O4/CNTs复合粒子均能使AP及HTPB/AP推进剂热分解的高温分解峰温降低、表观分解热增加,表现出良好的催化性能。相比而言,纳米复合粒子的催化性能均优于其相应单一组分,表现出良好的正协同作用。复合粒子中以Co3O4/CNTs复合粒子的催化效果最为显著,使AP和HTPB推进剂的高温分解峰温降低了153.06℃和60.0℃,使总表观分解热分别增加了1 163 J/g和920 J/g。

纳米Co_3O_4/CNTs复合粒子的制备及其对AP和AP/HTPB推进剂热分解催化性能的研究

以碳纳米管为载体,采用化学沉淀法制备了Co_3O_4/CNTs复合粒子。使用透射电子显微镜(TEM)、X衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱(EDS)、比表面积分析仪(BET)等手段对产物的结构、形貌、粒度和比表面积进行表征,并用差示扫描量热仪(DSC)研究了纳米Co_3O_4、纯CNTs及Co_3O_4/CNTs复合粒子对高氯酸铵(AP)及AP/HTPB推进剂热分解的催化效果。结果表明:Co_3O_4/CNTs复合粒子结晶好、包复均匀、比表面积大;此复合粒子可使AP和AP/HTPB推进剂的高温分解峰分别降低153.06℃和60.0℃,使总表观分解热分别增加了1063 J/g和920 J/g,表现出显著的催化性能,其催化性能明显优于纯纳米Co_3O_4和纯CNTs。

T4态CNTs/ZM5复合材料的研究

对搅拌铸造技术制备的CNTs/ZM5复合材料进行T4固溶处理。研究了碳纳米管(CNTs)对T4态力学性能的影响规律。测试了T4固溶处理后复合材料力学性能,并利用扫描电子显微镜和能谱分析对复合材料断口形貌进行了观察和分析。试验结果表明,CNTs对T4态镁合金(ZM5)有较强的增强效果。采用镀镍处理后的CNTs能更好的和镁基体结合,其增强效果更为明显,但随着CNTs加入量的过多,都会导致偏聚,使力学性能下降。

Tyr／Glu／Fe3O4／Nafion／CNTs／GCE酪氨酸酶生物传感器制备及应用于农药检测的研究

大量使用的有机磷农药残留，对水体、土壤等环境都会造成严重的污染，残留农药随着食物链进入人体内，能够抑制人体内胆碱酯酶的活性，造成神经传导介质．乙酰胆碱的代谢混乱，引起各类急性、慢性中毒情况。本实验采用在电极表面修饰Fe3O4、CNTs、Nation、戊二醛等功能性材料，提高修饰电极的稳定性，同时Fe3O4纳米颗粒、CNTs较大的比表面积增加了酶的负载量，

Pd/CNTs对4-氯苯酚的液相催化加氢去氯

以浓硝酸酸化后的多壁碳纳米管(CNTs)为原料,PdCl_2为前体,甲醛为还原剂,采用化学浸渍法制备了5%Pd/CNTs催化剂。通过ICP、XRD、BET、TEM对其进行表征,证实5%的钯纳米粒子成功负载在CNTs管外壁上,钯纳米粒子的平均粒径为4.30nm。在合成Pd/CNTs催化剂的基础上,研究了温和条件下其对4-氯苯酚(4-CP)的液相催化加氢去氯(HDC)规律。考察了体系反应温度、催化剂用量、NaOH用量、反应底物浓度对4-CP降解速率的影响,建立了动力学模型。得到了最佳反应条件:反应温度40℃,催化剂用量20mg,Cl~–、OH~–摩尔比1∶1.1;Pd/CNTs对4-CP加氢去氯反应为零级反应,反应活化能为E_a=40.12k J/mol,指前因子A=1.66×10~7mol/(L·min)。

电化学共沉积制备可见光高催化活性Ag_3PO_4/CNTs/Ni复合薄膜

采用电化学共沉积法制备了Ag_3PO_4/CNTs/Ni复合薄膜,运用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、拉曼光谱、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)对其进行了形貌和结构特性的分析,在可见光下分别考察了复合薄膜光催化降解罗丹明B和刚果红的性能。结果表明,最佳工艺制备的Ag_3PO_4/CNTs/Ni复合薄膜最外层为大小均匀的Ag_3PO_4球形颗粒,平均粒径为20～30 nm,而在其内层则为Ag_3PO_4和CNTs交错的网状结构。Ag_3PO_4/CNTs/Ni复合薄膜的光催化活性和稳定性均明显优于纯Ag_3PO_4/Ni薄膜,且光催化降解罗丹明B的速率常数是纯Ag_3PO_4/Ni薄膜的2.14倍。这都归因于CNTs的高导电性及其与Ag_3PO_4良好的协同效应,有效地促进了光生电子与空穴的分离。

磁性纳米Fe_3O_4/CNTs复合微粒的制备及应用进展

综述了磁性纳米Fe3O4/CNTs复合微粒的制备方法,包括化学共沉淀法、水热法、溶剂热法、热分解法等。介绍了磁性纳米Fe3O4/CNTs复合微粒在生物医学、电化学、催化、生物传感器、吸波材料、电子设备、污水处理等方面的应用以及发展前景。

BiVO_4/CNTs复合材料的制备及光催化性能的研究

以Bi(NO3)3、NH4VO3、碳纳米管(CNTs)为原料,采用水热法制备一系列不同质量比复合的BiVO4/CNTs光催化剂.利用紫外-可见漫反射(UV-vis DRS)、光致发光光谱(PL)等手段对催化剂的光学性能进行了表征.甲基橙作为光催化反应的目标化合物,研究其可见光催化活性.以对苯二甲酸作为探针分子,研究了BiVO4/CNTs复合光催化剂表面羟基自由基的生成.结果表明:BiVO4/CNTs复合材料的可见光催化活性高于纯BiVO4;不同组成的复合光材料以1%BiVO4/CNTs复合催化剂光催化效果最佳.

Co3O4/CNTs复合材料的制备及其电化学性能

通过水热法在水与乙醇不同体积比下制备了Co3O4/CNTs复合材料。采用透射电子显微镜(TEM)和X射线衍射仪(XRD)对Co3O4/CNTs的微观形貌、粒径大小和物相结构等物化性质进行表征。通过循环伏安法,恒电流充、放电和交流阻抗等测试方法考察了不同Co3O4粒径的Co3O4/CNTs的电化学性能。结果表明:具有尖晶石结构的Co3O4主要负载在CNTs的外表面;随着水体积分数的增加,Co3O4的粒径从5 nm逐渐增大到22 nm;随着Co3O4粒径的增加,Co3O4/CNTs在0.5 A/g电流密度下的比电容从207.5 F/g降至94.7 F/g;Co3O4粒径为5 nm的Co3O4/CNTs具有更高的比电容、优良的倍率特性和稳定性,2000次充、放电循环过程中比电容不降反升,稳定在220 F/g左右。

纳米CNTs/Fe_3O_4修饰石墨电极电Fenton降解苯酚

以多壁碳纳米管(CNTs)为载体,采用共沉淀法制得纳米CNTs/Fe3O4材料。对纳米CNTs/Fe3O4材料进行了TEM、XRD表征。合成的纳米CNTs/Fe3O4材料修饰石墨电极用作阴极,并对苯酚进行电化学降解研究。考察了电压、pH值对苯酚降解的影响,在优化的条件下,电压为5 V、pH值为5、对150 mg/L苯酚原液降解120 min,降解率可达92%。探讨了纳米材料修饰石墨电极的电化学行为,表明纳米CNTs/Fe3O4材料修饰电极能够促进O2生成H2O2,纳米Fe3O4中的Fe与H2O2发生Fenton反应,产生·OH氧化降解苯酚。

Co3O4/CNTs复合电极材料的水热法合成及电化学性能

为了考察CNTs使Co3O4/CNTs导电性和Co3O4分散性的提高对增大复合电极材料比电容的影响,以Co(NO3)2·6H2O和CNTs为原料,通过水热法成功制备了Co3O4和Co3O4/CNTs复合电极材料,并采用TEM和XRD表征了复合材料的粒径大小、微观形貌和物相结构等物性,测试了Co3O4和Co3O4/CNTs的循环伏安(CV)、恒电流充放电(GCD)和电化学阻抗(EIS)等电化学性能。结果表明:由于CNTs的分散作用,复合材料中Co3O4的粒径从87 nm减小到13 nm,且具有尖晶石结构的Co3O4纳米粒子主要负载在CNTs的外表面;Co3O4/CNTs复合材料的比电容和电容保持率均远高于Co3O4,且其导电性能提高对比电容增加的贡献远高于Co3O4粒径减小的贡献;经过2000次充放电循环后,Co3O4/CNTs复合材料的比电容保持在180 F/g左右,表现出良好的倍率性能和循环稳定性。

CNTs/Fe_(3)O_(4)磁性破乳剂的制备及性能研究

为了实现破乳剂的绿色环保可回收,选择将功能化后的碳纳米管(CNTs)和四氧化三铁(Fe_(3)O_(4))进行复合,通过溶剂热法制备磁性破乳剂CNTs/Fe_(3)O_(4),并用XRD、FT-IR及SEM对破乳剂的结构进行了表征,研究了CNTs/Fe_(3)O_(4)磁性破乳剂对水包油型乳液的破乳性能,并探究其达到最佳破乳性能的条件及回收性能。研究结果表明:通过溶剂热法将Fe_(3)O_(4)和CNTs成功复合在一起,制备的磁性破乳剂CNTs/Fe_(3)O_(4)分散性明显增强。当破乳温度为65℃、破乳剂加量为600 mg/L、破乳时间为90 min、pH值为6时的破乳效果最佳,处理后含油废水的透光率可高达96.03%,水中含油量为0.017 g/L。CNTs/Fe_(3)O_(4)在循环利用4次时的破乳效果显著,透光率仍然可达91.43%。

CNTs对TC4与C/C复合材料钎焊接头组织及力学性能的影响

试验采用加入了碳纳米管(carbon nanotubes,CNTs)的AgCu4.5Ti+xCNTs (x为质量分数,%)复合钎料(简称AgCuTiC复合钎料),实现了TC4钛合金与C/C复合材料的真空钎焊连接.通过SEM,EDS等分析手段确定了在CNTs含量为0.2%、钎焊温度为880℃、保温时间为20 min时接头的典型界面组织为TC4/扩散层/Ti2Cu/TiCu/Ti3Cu4/TiCu4/TiC+TiCu2+Ag(s.s)+Cu(s.s)/Ti3Cu4/TiCu4/TiC/C/C复合材料;研究了CNTs含量对接头组织与性能的影响.结果表明,随着CNTs含量的增加,钎缝宽度变化呈下降趋势,界面组织细化,界面中的Ti3Cu4与TiCu4脆性化合物的含量降低、TiC与TiCu2化合物的含量增加;接头的抗剪强度呈先上升后下降的趋势变化;当CNTs含量为0.4%时抗剪强度最高,达到44 MPa;CNTs的加入可使界面组织得到细化,有利于缓解钎缝中心区域与两侧母材之间存在的由于热膨胀系数不匹配而形成的较大残余应力,有效地提高了接头的抗剪强度.

金属-有机骨架衍生的Ni-CNT/ZnIn_(2)S_(4)异质结用于光催化产氢及其电荷转移途径的确定

氢气是缓解环境污染和能源短缺的零污染绿色能源,利用太阳能诱导半导体裂解水制氢是最环保的方法之一。本文以MOFs衍生的Ni-CNT(Ni修饰的碳纳米管)作为非贵金属助催化剂,通过简单的油浴法原位生长ZnIn_(2)S_(4)纳米片合成了Ni-CNT/ZnIn_(2)S_(4)。在Ni-CNT/ZnIn_(2)S_(4)中,Ni纳米颗粒包裹在CNT的顶部和横截面上,有效地阻止了Ni纳米颗粒的团聚。Ni-CNT/ZnIn_(2)S_(4)异质结构具有紧密的接触界面,有利于电荷转移,可作为高效的析氢光催化剂。38Ni-CNT/ZnIn_(2)S_(4)样品具有最佳的产氢性能(12267μmol·h^(−1)·g^(−1)),约为纯ZnIn_(2)S_(4)的6.4倍,且在420 nm单色光下其表观量子效率达到11.3%。X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和X射线光电子能谱(XPS)结果证实了Ni-CNT/ZnIn_(2)S_(4)异质结构的存在。电化学测试表明,Ni-CNT与ZnIn_(2)S_(4)的结合促进了光生电荷的转移,有效地阻止了光生载流子的快速复合,从而增强了ZnIn_(2)S_(4)的析氢性能。电子自旋共振(ESR)结果进一步证明了Ni-CNT助催化剂的存在延长了ZnIn_(2)S_(4)光生电荷的寿命,促进了光生电荷和空穴的分离效率。通过密度泛函理论计算探索并确定了异质结界面中的电荷转移途径。Ni、CNT和ZnIn_(2)S_(4)费米能级的差异导致界面处电荷发生迁移从而形成内嵌电场,ZnIn_(2)S_(4)的能带向下弯曲,促进光生电子从ZnIn_(2)S_(4)流向NiCNT电子受体。平面平均电子密度差结果证实了热电子从Ni转移至CNT再转移至ZnIn_(2)S_(4),表明光生电子转移途径为ZnIn_(2)S_(4)→CNT→Ni。此外,吸附H*吉布斯自由能(ΔGH*)和晶体轨道哈密顿布居(COHP)结果表明Ni纳米颗粒可作为析氢反应的活性位点,促进了产氢效率。本工作将为开发低成本、高效的非贵金属光催化制氢催化剂提供新的策略。

Ag_3PO_4/AgBr/CNTs复合光催化剂的合成及其可见光催化性能研究

采用离子交换-沉淀法制备了Ag_3PO_4/AgBr/CNTs复合光催化剂。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)以及紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis)等手段对材料的晶型、形貌特征和光吸收特性进行了表征,并以罗丹明B(Rh B)为目标污染物,考察催化剂的光催化活性和稳定性。测试结果表明,当CNTs的质量添加量为3%时,催化剂的催化活性表现最高,光照90min对Rh B的降解效率为100%;经过5次循环使用,对Rh B的降解率仍然保持在90%左右。通过加入不同的牺牲剂,探讨了材料的光催化机理和光催化过程中的活性物种。实验表明,光催化活性的提高是由于Ag_3PO_4/AgBr形成了异质结以及CNTs对光生载流子的高迁移率,同时h+和·O-2是光催化降解过程中的主要活性物种。

Fe3O4-CNTs复合物的制备及载药效果

为充分利用Fe3O4和碳纳米管(CNTs)在靶向和载药方面的性能优势,采用化学原位沉积法制备了Fe3O4-CNTs磁靶向复合物,并通过物理法分别负载了阿司匹林(ASA)、庆大霉素(GM)和阿霉素(DOX)。通过CNTs上Fe3O4纳米粒子沉积情况来优化铁盐与CNTs不同质量比,通过单因素实验考察负载时间、负载温度、原料质量比对Fe3O4-CNTs载药量的影响。实验结果表明,当铁盐与CNTs质量比为4.5∶7.0时,Fe3O4颗粒均匀生长在CNTs表面,Fe3O4-CNTs复合物具有较好磁性;Fe3O4-CNTs复合物负载ASA时,在CNTs与ASA的质量比为1∶4、负载时间为120 min、负载温度为40℃条件下,最高载药量为4.85%;Fe3O4-CNTs复合物负载GM时,在CNTs与GM质量比为1∶4、负载时间为150 min、负载温度为30℃条件下,最高载药量为45.04%;Fe3O4-CNTs复合物负载DOX时,在CNTs与DOX的质量比为1.0∶1.5、负载时间为180 min、负载温度为30℃条件下,最高载药量为17.02%。

Li^+电池正极材料Li_2FeTiO_4/CNTs的制备与电化学性能表征

采用固相法合成Li_2FeTiO_4正极材料并添加CNTs对其进行复合改性,得到Li_2FeTiO_4/CNTs复合材料。采用X线衍射分析(XRD)、场发射扫描电子显微分析(FESEM)以及电化学测试等手段表征Li_2FeTiO_4正极材料的微观结构和电化学性能。结果表明:固相法合成的Li_2FeTiO_4具有低温单斜结构,添加CNTs后,电化学性能有了明显的提升。在10 m A/g的电流密度下,Li_2FeTiO_4/CNTs首次充放电容量分别为165.8和149.7 m A·h/g,实现了大于1个Li^+的可逆脱出与嵌入;Li_2FeTiO_4/CNTs复合材料具有较好的高倍率性能,1 C下的放电容量为61.8 m A·h/g,而未添加CNTs的Li_2FeTiO_4容量仅为37.5 m A·h/g。

MnFe_(2)O_(4)/CNTs/GA光催化材料的制备及其类Fenton催化性能

采用低温共沉淀法制备了铁酸锰(MnFe_(2)O_(4))纳米颗粒,水热法合成了碳纳米管(Carbon nanotubes, CNTs)、MnFe_(2)O_(4)共掺杂石墨烯气凝胶(Graphene aerogel, GA)的MnFe_(2)O_(4)/CNTs/GA复合光催化材料。同时,采用X射线衍射(X-ray diffraction, XRD)、扫描电子显微镜(Scanning electron microscopy, SEM)、N2吸附-脱附、傅里叶变换红外光谱(Fourier transform infrared spectoscopy, FT-IR)和X射线光电子能谱(X-ray photoelectron spectroscopy, XPS)等技术对催化剂的晶体结构、微观形貌、孔结构和元素价态等进行了表征。催化降解实验结果表明,水热反应温度为180℃时制备的MnFe_(2)O_(4)/CNTs/GA催化剂光催化活性最佳,类Fenton催化降解120 min后,对水中罗丹明B(Rhodamine B, RhB)的降解率可达到98.03%。CNTs/GA作为载体促进了MnFe_(2)O_(4)的分散,加速了光激发电子从MnFe_(2)O_(4)颗粒表面向吸附的H2O2转移,提高了·OH形成速率,从而显著增强了MnFe_(2)O_(4)/CNTs/GA材料的光催化性能。