Research Analysis on the Microscopic Properties and Damping Performance of Carbon Nanomaterial-Modified Cement Mortar

The application of carbon nanomaterials, particularly graphene and carbon nanotubes, in cement-based composites is highly significant. These materials demonstrate the multifunctionality of carbon and offer extensive possibilities for technological advancements. This research analyzes how the integration of graphene into cement-based composites enhances damping and mechanical properties, thereby contributing to the safety and durability of structures. Research on carbon nanomaterials is ongoing and is expected to continue driving innovation across various industrial sectors, promoting the sustainable development of building materials.

分子模板诱导碱木质素基多孔比容炭的制备及其超级电容器储能性能

作为造纸产业的工业废料,碱木质素的高效利用十分有限。以碱木质素为主要原料、以蔗糖分子作为软模板,经预炭化与高温炭化两步,实现了木质素基多孔比容炭的简单、绿色及高效制备。表征与测试结果表明,其比表面积高达390 m^(2)/g,平均孔径为2.7 nm,主要以孔径小于1 nm的微孔形式集中分布。电化学测试结果显示,其在0.5 A/g的电流密度下,比电容可达243.5 F/g。这一提升归因于蔗糖软模板带来的丰富微孔结构。在10 A/g的大电流密度下,其比电容为199.9 F/g,比电容保持率约为82%,证明其具有良好的倍率性能。进一步将其组装为扣式超级电容器,展现出30.7 W·h·kg^(-1)的高能量密度(功率密度450 W/kg),在4500 W/kg的高功率密度下,电容器仍具有23.6 W·h·kg^(-1)的能量密度。在1 A/g的电流密度下,经过3000次循环测试,电容器的比电容保持率仍高达约98%,表现出出色的循环稳定性。本研究为碱木质素在电化学储能领域的应用提供了新方法。

碳基无金属纳米材料用于电催化合成小分子化学品

电催化是各种以化学品形式储存可再生电力能源技术的核心。目前,贵金属基催化剂广泛应用于提高电催化转化效率。然而,成本高、稳定性差等缺点严重阻碍了其在电合成和可持续能源器件中的大规模应用。碳基无金属催化剂(CMFCs)在提高催化性能方面展现出巨大潜力,且受到越来越多的关注。本文概述了用于电催化合成的CMFCs的最新研究进展,并讨论了其催化机理和设计策略。此外,简要总结了电催化合成过氧化氢、氨、氯以及各种碳基和氮基化合物的研究现状,并重点阐述了CMFCs目前面临的挑战和未来前景。

低维碳基纳米电磁吸收材料的研究进展

随着雷达探测技术的进步和电磁污染的日益严重,发展新型轻薄高强的电磁吸收材料至关重要。传统金属和铁氧体材料存在吸收频段窄、质量大等问题,无法应对高集成化需求。新兴低维纳米材料(如石墨烯、MXene和碳纳米管等)具有高介电常数,展现出优异的吸收性能。通过结构设计和组分调整,可使材料实现更好的阻抗匹配和宽频电磁吸收。本文综述了低维碳基纳米材料在电磁吸收领域的研究成果,探讨了其潜力和挑战,并展望了未来发展方向和应用前景。

基于纳米碳材料的重金属电化学检测

面对重金属离子污染问题,开发快速且准确的重金属离子检测器具有重要意义,碳纳米材料因其易修饰、灵敏度高,常用于电化学检测重金属。此外,碳纳米材料还具有高稳定性、使用寿命长等优点,同时也存在形貌调控困难、传感效率低等问题。通常对碳材料进行官能团修饰或与其他材料复合等,加强其作为电化学传感器的传感效果。依据当前研究现状,主要介绍不同形貌碳纳米材料,如碳纳米管、碳纳米片、石墨烯等,以及其复合材料对重金属离子检测的研究前沿和动态。最后,对碳基纳米材料电化学检测重金属进行展望。

碳基纳米材料在聚合物阻燃中的研究进展

碳基纳米材料制备工艺简单、无烟无毒、绿色环保,并且纳米粒子具有表面效应、小尺寸效应等特点,可使复合材料拥有优异的阻燃性能及良好的力学性能,这使其成为当前阻燃材料的研究热点。碳基纳米材料大多可以在自然界中取用,有着环保、价格低廉的独特优势,且碳基纳米材料可以在燃烧时依靠自身形成连续致密炭层,阻隔烟气释放,减少热量传递,被广泛应用于阻燃领域。其中二维碳基纳米材料石墨烯可以在基体材料燃烧过程中迅速碳化,阻燃效果最为明显,在阻燃领域的应用也最为普遍。以二维纳米碳材料石墨烯为主,对近年来碳基纳米材料在阻燃方面的特点及研究现状和发展趋势进行分析综述,可为新型碳纳米阻燃材料的研发提供一定的参考。

碳基材料构建电化学传感器实现苯二酚异构体的超敏精准检测:综述

苯二酚是一种常见的有机污染物,它有对苯二酚、邻苯二酚和间苯二酚三种同分异构体,三者在结构和理化性质上十分相似且常在水中共存。苯二酚在工业生产中广泛用作化工原料或中间体,但是其有高毒性、致癌性和难降解性,所产生的含酚废水对环境的危害极大,同时对人体健康构成严重威胁。因此,实现苯二酚异构体的准确鉴别和测定尤为重要。电化学传感器具有灵敏度高、检测限低、线性范围宽和操作简便以及成本低等优点,已被广泛用于重金属和酚类等环境污染物的检测。碳基材料具有高导电性、巨大的比表面积和良好的化学稳定性,能有效促进异构体的传质、表面吸附和电子转移过程,为实现异构体的同时传感提供了良好的基础。此外,表面功能化、掺杂及复合其他纳米材料等手段可进一步调控碳基材料的组成及结构,并改善其对异构体的传感性能。本文首先简要介绍了苯二酚的环境污染和危害及检测方法,然后阐述了碳基材料构建的电化学传感器在同时测定苯二酚异构体方面的研究进展,其中涵盖了苯二酚传感器的电化学传感性能、性能增强机制以及碳基材料的构性关系,还讨论了三种异构体的电化学氧化路径和反应机理。最后,本文就电化学传感器实现异构体超灵敏精准检测所面临的问题提出了建议,以期进一步促进苯二酚电化学传感器的发展。

无机抗病毒纳米材料发展现状及机理研究进展

病毒是造成人类疾病和死亡的主要原因之一,新的致命病毒以及现有病毒耐药性的出现对医疗、制药和生物技术部门构成了严重挑战。尽管针对病毒疫苗的研究已经受到了广泛的关注,研究人员仍不断致力于开发新型、广谱的抗病毒药物和材料。目前纳米技术的进步为开发新型抗病毒材料提供了便利,通过对纳米材料进行修饰,可使其具有显著的理化性能以及更好的抗病毒效果。无机抗病毒材料因具有较好的生物相容性、低成本和低毒性等优点,给抗病毒药物的开发带来了新思路。文章总结了近年来碳基材料、金属及金属氧化物等无机抗病毒纳米材料的研究现状及重要成果。

纳米材料在钻井液体系中的研究进展

由于纳米材料具有比表面积大、表面性质可调节及形貌多样等特点,在钻井液体系中有很大应用前景。本文主要研究了包括聚合物纳米材料、陶瓷纳米材料、金属纳米材料及碳基纳米材料在内的纳米材料改性钻井液的研究进展,这些纳米材料对钻井液的流变性能、滤失性能、导热性能、固壁性能等有极大提升。

在酸性环境中非贵金属析氧反应电催化剂现状及发展趋势

质子交换膜(PEM)电解水槽是最有前途的制氢技术之一,其阳极上发生的析氧反应(OER)的缓慢四电子过程决定了整体效率。因此,开发高活性且稳定的电催化剂用于酸性环境下的OER是一个长期的挑战。目前,PEM电解水槽中的阳极或电催化剂多使用贵金属铱、钌及其氧化物,它们不仅在强酸性条件下表现出较差的稳定性,而且成本较高、地壳储量低,极大地阻碍了其商业化应用。因此,在酸性介质下,开发活性高,稳定性良好,价格低廉的非贵金属OER电催化剂对PEM电解槽的大规模应用具有重要的意义。综述了当前常见的各种非贵金属电催化剂,包括过渡金属氧化物、碳基材料和其他类型化合物,并对各类催化剂的优缺点进行了讨论,并提出了酸性OER非贵金属电催化剂的未来发展方向。

纳米碳材料在聚合物阻燃中的应用研究进展

综述了近年来纳米碳材料在聚合物阻燃应用方面所取得的研究进展,重点讨论了碳纳米管、富勒烯、石墨烯和纳米炭黑等纳米碳材料在单独用作阻燃剂、改性后用作阻燃剂以及与其他物质协同阻燃聚合物方面取得的研究成果,并指出聚合物/纳米碳材料阻燃体系的研究应侧重于阻燃机理,并将纳米碳材料与其他阻燃剂协同使用,以便发挥各自的优势。

碳基光热转换纳米材料的表面功能化和生物应用

光热治疗技术已经引起了广泛的重视,其走向应用的前提是开发出高效稳定的光热转换材料。碳基光热转换纳米材料具有毒性小、稳定性高等优点,已经成为了研究的热点。综述了碳基光热转换纳米材料(包括纳米碳管和石墨烯)的研究进展,重点论述了其表面改性技术(包括非共价键改性和共价键改性方法);随后总结了其表面功能化方法,主要有RGD、抗体、叶酸和DNA等靶向性功能化的修饰方法;最后介绍了其在光热治疗、近红外热成像等生物医药方面的应用。

煤基纳米碳材料制备技术的研究与应用

纳米碳材料可以由化工产品、木材、煤等原料制取,在现代工业中发挥着越来越重要的作用。我国煤炭资源丰富,开发煤基纳米碳材料制备技术意义重大。文章介绍了碳纳米管和石墨烯两种具有代表性纳米碳材料的结构、特点、应用前景,阐述了以煤为原料制备两种材料的工艺流程,以为提高煤炭资源的综合利用程度提供理论参考。

新型氮掺杂碳基纳米材料及其应用研究进展

随着科技的快速发展,新材料不断问世。其中,氮掺杂的碳基纳米材料是一类具有潜在应用价值的新型无机非金属材料。因其结构、形貌多样,性质优异,已经成为材料领域的研究热点。综述了新型氮掺杂的碳基纳米材料的分类、制备以及在催化、电化学和吸附等领域中的应用,探讨了该类材料应用于实际亟待解决的问题以及今后的发展前景。

碳基纳米材料及其在吸附温室气体中的应用研究进展

随着国民经济的快速发展,二氧化碳(CO_2)的排放量不断增加是导致温室效应的主要原因之一。吸附和储存材料的开发和应用是减少空气中CO_2量的有效方法。碳基纳米材料因具有多孔结构,较大的比表面积和孔体积,在众多吸附材料中脱颖而出成为CO_2的吸附剂,显示出广阔的应用前景。综述了碳基纳米材料的分类、制备以及在吸附温室气体领域中的应用,探讨了该类材料在应用中亟待解决的问题及发展前景。

碳基纳米复合材料应变传感器的研究现状

传统的金属及半导体应变计的灵敏度低、韧性及延伸性差,限制了其在高应变领域的应用,因此提高应变传感器的敏感系数及应变性能成为一个重要的发展方向,柔韧的碳基纳米复合材料应变传感器是一种有效的解决方法。本文综述介绍了碳基纳米复合材料应变传感器的研究现状,包括:碳基纳米材料在聚合物基体中的含量、取向、分散性对应变传感器的性能的影响,不同基体复合材料传感器的制备方法以及应变传感性能,比较了它们的优缺点,为碳基纳米复合材料应变传感器的研制与开发提供参考。

导电Si_3N_4基复相陶瓷研究进展

Si_3N_4陶瓷具有优异的力学性能和导热性能,然而其固有的高硬度和脆性极大地限制了其加工性能。通过添加导电相改善Si3N4陶瓷的导电性能可实现对Si_3N_4陶瓷的电火花加工。添加的导电相主要包括钛基化合物(TiN、TiC、TiC N、TiB_2)、锆基化合物(Zr B_2、Zr N)和MoSi_2等导电陶瓷以及碳纳米管(CNT)、碳纳米纤维(CNF)、石墨烯纳米片(GNP)等导电碳基纳米材料。本论文详细回顾了Si_3N_4基导电陶瓷的研究进展,并对今后Si_3N_4基导电陶瓷的发展趋势进行了展望。

碳基纳米材料及其在吸附大分子有机物中的应用研究进展

碳基纳米材料的形貌和结构多种多样,包括单壁碳纳米管、多壁碳纳米管、有序介孔碳材料和纳米多孔碳材料等,因具有较大的比表面积等特殊的理化性质,对大分子有机物的吸附具有较好的应用前景。综述了碳基纳米材料的制备及其对吸附大分子有机物的应用,并探讨了该领域面临的问题及今后的发展方向。

碳纳米材料对水泥基材料耐久性的影响研究

随着工程环境日趋复杂,水泥基材料的耐久性问题成为其发展的制约因素。碳纳米材料可促进水泥水化、从微观角度优化水泥基材料内部结构,进而有效强化其耐久性。综述了碳纳米材料对水泥基材料耐久性强化的最新进展,重点讨论碳纳米材料的分散性、强化机理,并对碳纳米材料应用于水泥基材料中存在的问题及发展方向进行了探讨。

钯基纳米材料电化学还原二氧化碳研究进展

电化学二氧化碳还原是利用电能驱动将CO2高效转化为小分子碳基燃料的新方法,被认为是目前最具应用潜力的碳资源转化技术之一。然而,CO2还原反应仍面临着诸多挑战,如反应过电位高,产物选择性低以及析氢反应的竞争等。因此,开发高效的电催化剂是发展CO2还原技术的核心关键。近年来,Pd基材料在CO2还原反应中表现出独特的催化性能优势:它不仅可以在接近平衡电位下高选择性地还原CO2生成甲酸/甲酸盐,还能够在一定的负电位区间高效地还原CO2生成CO。尽管如此,Pd基材料目前仍存在着成本较高、活性不理想以及稳定性差等问题,严重制约了其进一步应用与发展。对此,本文首先简单介绍了CO2RR的基本原理,并综述了近年来Pd基催化剂电还原CO2的应用研究及发展现状。重点探讨了尺寸效应、形貌效应、合金效应、核壳效应及载体效应等对Pd基催化剂性能的影响。最后针对这类材料的问题挑战及其未来发展方向进行了探讨与展望。