高密度超长碳纳米管的可控制备:进展与展望

碳纳米管因其优异的力学、电学、热学和光学性能,在碳基集成电路、超强超韧纤维、机械储能、柔性可穿戴设备等众多尖端领域拥有广阔的应用前景。碳纳米管的单体结构和微观形貌(如长度、取向度、缺陷浓度、洁净程度等)对其基础物理性质有显著的影响。在各类碳纳米管中,只有具有宏观长度、低缺陷浓度和高取向度的超长碳纳米管才能充分体现和发挥其本征的性能优势并满足很多尖端领域对其结构和性能的严格要求。实现超长碳纳米管实际应用的关键在于实现其大规模制备,然而其目前的产率远远无法满足应用需求,因而其在高密度、高产率制备方面依然面临很多挑战。深入讨论了超长碳纳米管的生长机理,分析了超长碳纳米管产率低的原因,系统总结了高密度超长碳纳米管的制备方法,并介绍了目前在超长碳纳米管实际应用方面的最新进展。另外,还总结了超长碳纳米管制备领域所面临的科学和技术挑战,并对未来的发展方向进行了深入的讨论。

材料综合实验教学中的应用与实践——以铜纳米线及其衍生物的可控制备实验为例

《材料综合实验》是一门涵盖基础知识及专业知识的实验设计综合课程,旨在培养学生的实践动手、分析和解决问题以及科学创新等综合能力和素质。其中,铜基纳米材料广泛地应用在催化、新能源及生物医药材料等领域,本文以一维铜纳米线的制备实验为例,探索铜纳米线的可控制备,提出铜纳米线可能生长机制并拓展制备铜纳米线的多维衍生物。通过本实验实例以此来培养材料专业学生的动手能力、拓展思维及创新意识。

电石渣可控制备多晶型、多形貌纳米碳酸钙的研究进展

碳酸钙有不同的晶体特征,使其在各个领域发挥不同的作用,对碳酸钙晶型、形貌和尺寸的控制是无机材料制备的研究热点。以电石渣为原料制备纳米碳酸钙能够实现变废为宝,是含钙固废综合利用的研究方向之一。因此在电石渣制备纳米碳酸钙过程中同步实现晶型、形貌的调控,能够将低附加值的电石渣固废转化为高附加值的纳米碳酸钙产品,具有良好的环境效应和经济效益。本文总结了电石渣制备纳米碳酸钙的方法,重点讨论了制备过程中晶型和形貌控制方面的研究进展。结果表明,在碳酸钙晶体成核和生长的过程中,控制工艺条件可以通过影响过饱和度进一步实现对晶型和形貌的调控,且不同种类的添加剂作用机理也不尽相同。热力学、动力学作为控制结晶各过程平衡的基础,可以用来解释各影响因素的作用机理。

2D氧掺杂石墨烯负载0D球状渐变至2D片状TiO_(2)可控制备及光催化特性

以浓硫酸、高锰酸钾和双氧水作为氧化剂,以钛酸四丁酯、乙酸和双氧水为原料,可控制备不同比例氧掺杂石墨烯(OG)负载TiO_(2)纳米球、渐变状、纳米片的不同维度的复合材料。使用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)、傅里叶变换红外(FTIR)光谱仪、紫外-可见光(UV-Vis)吸收光谱仪和X射线光电子能谱仪(XPS)等对复合样品进行了表征及分析。以活性染料X3B作为降解对象,研究了不同维度复合材料的光催化特性。结果表明,复合材料从0D/2D结构渐变至2D/2D结构,TiO_(2)与2D氧掺杂石墨烯复合程度更加紧密,光催化性能逐步提升,2D氧掺杂石墨烯负载TiO_(2)纳米片(TS-OG)效果最好,该样品在90 min模拟太阳光下对X3B降解率达到了99.5%。OG的深层次氧化使得其边缘、内部存在大量含氧官能团(—COOH、—OH等),而浓硫酸处理在复合过程中起到了关键作用,有助于TiO_(2)与OG产生更强的键合作用,促进了TiO_(2)表面的—OH与OG的大量含氧官能团深层次键合,使得电子传导速率增强,提高了光生电子和空穴对的分离,光催化性能显著提高,经过浓硫酸处理的TS6-OG在60 min模拟太阳光下催化降解率约是未经浓硫酸处理样品的2.7倍。

竹浆纤维水热炭微球结构可控制备研究

为了实现结构可控的水热炭微球制备,以竹浆纤维为原料系统研究了水热反应条件(反应温度、反应时间和原料用量)对产物微观形貌和理化结构的影响,采用SEM、XRD、FT-IR和XPS等表征手段对材料特性进行深入探究。研究结果表明:在反应温度220℃、反应时间6 h、竹浆纤维用量6 g时,获得炭微球颗粒分散、尺寸分布较为均匀,样品固相碳得率最高达到24.3%,表明制备水热炭具有良好的固碳作用。XRD结果表明水热炭是一种无定形晶体,官能团分析显示水热炭表面富含羟基、羰基、酯基和醚键等一系列含氧官能团;产物比表面积主要介于23.2~83.7 m^(2)/g,孔隙以介孔为主,孔径主要分布于3~8 nm,最大孔容为0.35 cm^(3)/g。

钼酸银材料的可控制备及其可见光催化降解双酚A性能研究

钼酸银材料具有制备可控、化学活性高的特性,其作为光催化材料降解有机污染物的研究备受关注.该研究采用水热法可控制备了钼酸银可见光催化材料,以双酚A为目标污染物,考察不同水热反应温度、pH值等制备条件对钼酸银可见光催化降解双酚A的活性影响,结合X射线衍射、氮气吸附-脱附、光致发光等分析手段对材料进行了表征,以反馈调节钼酸银的最佳制备条件.研究结果表明,pH值对钼酸银晶型结构及催化性能影响较大,并确定最佳制备条件为水热反应温度180℃、pH为11.0,可见光照射150 min,其对双酚A的降解率可达82.77%,同时通过自由基捕获实验探究钼酸银材料降解双酚A的机理,发现主要活性物种为空缺和超氧自由基.该研究可为开发新型光催化材料用于可见光降解双酚A提供新思路.

建筑混凝土施工技术的可控制问题探究

社会经济的发展带动建筑行业的飞速增长,建筑工程质量问题逐渐开始受到重视,建筑混凝土施工技术作为影响建筑工程质量的关键因素,也被逐渐受到重视。因此,本文将会针对建筑混凝土施工技术的可控制问题进行研究,希望可以帮助建筑企业降低混凝土的使用成本,提高建筑质量,从而实现经济效益的有效增长。

压力辅助溶剂热法可控制备CsPbI_(3)纳米棒

一维CsPbX_(3)纳米材料兼有Cs PbX_(3)材料极强的光吸收性能、优异的载流子传输性能、可调带隙特性和一维材料的线偏振光发射、低激光阈值、电荷传输快的优点,使其在光电器件应用方面具有令人瞩目的潜力。研究者们也尝试使用各种方法来制备一维CsPbX_(3)纳米材料。文章选取了简单且高效的溶剂热法来进行一维CsPbI_(3)纳米材料的制备,并引入不同压力的氮气气氛,实现了压力助溶剂热法的CsPbI_(3)纳米棒可控制备,并对压力环境下溶剂热法制备出的CsPbI_(3)纳米棒进行了表征和分析,得出增大压力能够促进CsPbI_(3)纳米棒在长度方面的生长。

Fe_3O_4磁性纳米粒子-氧化石墨烯复合材料的可控制备及结构与性能表征

首先利用高温分解法制备了粒径为18nm的Fe3O4磁性纳米粒子,并进行羧基化修饰,然后与聚乙烯亚胺(PEI)化学修饰的氧化石墨烯进行交联反应,得到磁功能化的氧化石墨烯(MGO)复合材料.研究了氧化石墨烯片上的磁性纳米粒子的可控负载及其对复合材料磁性能的影响.利用透射电子显微镜(TEM),原子力显微镜(AFM),X射线衍射(XRD),傅里叶变换红外(FT-IR)光谱,热重分析(TGA),振荡样品磁强计(VSM)等手段对MGO复合材料的形貌,结构和磁性能进行了表征.结果表明,我们发展的MGO复合材料的制备方法具有简单、可控的优点,所制备的MGO复合材料具有较高的超顺磁性.该类磁性氧化石墨烯复合材料有望在磁靶向药物、基因输运、磁共振造影以及磁介导的生物分离和去除环境污染物等领域获得广泛的应用.

功能可控制型聚羧酸减水剂

通过接枝不同分子量的聚乙氧基侧链、搭配功能性官能团，研究减水剂分子对水泥浆体的分散性、分散保持性、凝结时间、引气性、早期强度的影响规律，为聚羧酸减水剂母夜的多元化发展、功能可控制型设计理论提供依据。实验结果表明，合理的搭配长、短侧链，调整长侧链分子量可实现共聚物分散性和分散保持的可控制性；接枝大分子量的长侧链有．利于警高分散性，接枝短小分子量的长侧链有利于提高分散保持性。通过调整短、长侧链比例，可以将凝结时间廷长1～7h左右,选择不同分子量的MPEA可将初凝时间延长0～2h，终凝时间延长0—3h。调整长侧链分子量可控制共聚物减水剂的引气性；当分子量小于1000时，随MPEA分子量的增加，消孢时间快速下降，当分子量大于1000时，消泡时间随分子量的增加降低缓愕。调整MPEA与MAA的比例可调节C3S早期水化而不影响后期水化，实现早期强度的可控制。

纳米级羟基磷灰石粒子的可控制备

文中以硝酸钙和磷酸氢二铵作为前驱体 ,在水溶液体系中成功合成出纳米级羟基磷灰石粒子。研究了溶液的 pH值、陈化时间、反应温度、热处理温度、Ca P摩尔比、加料方式及速度等因素对所制得粒子颗粒大小、晶型、分散度、纯度等性能的影响 ,探索出制备纳米级羟基磷灰石粒子简单的工艺条件 。

可控制自由基聚合DPE法制备P(AA-MMA-ST)/Fe_3O_4磁性复合微球

在制备超细Fe3O4磁性粒子的基础上,利用可控制自由基聚合DPE法制备出平均粒径为265nm的P(AA-MMA-ST)/Fe3O4磁性复合微球.采用XRD,TGA,FTIR等手段对所制备的磁性复合微球的形态、结构及磁响应性等进行了表征,结果表明用DPE法制备出的磁性复合微球磁含量较高,粒径比较均匀.

气流诱导多晶铁纤维的可控制备及生长机理

仅通过控制Fe(CO)5的热解温度(Td),用气流诱导法制备了化学组成与结构可控的多晶铁纤维。研究了热解温度对多晶铁纤维的结构和化学组成的影响规律以及多晶铁纤维的形成机理。结果表明,多晶铁纤维的直径为100￣300nm、长径比为10￣40,随热解温度的升高,多晶铁纤维的晶型结构更完整,晶粒尺寸在8￣61nm内增大,组成多晶铁纤维的纳米晶粒子在600℃由颗粒状变为层片状,且在较高和较低的热解温度下易于获得铁元素含量高的多晶铁纤维。多晶铁纤维的形成是由于自发磁化的铁纳米晶粒子在气流的诱导作用下自组装成一维结构。

BOT项目的可控制风险研究

BOT是一种高收益与高风险并存的投资模式,在项目公司无法把握政治风险、商业风险和通货膨胀等不可控制风险的情况下,如何减小或避免可控制的资本结构风险、竣工风险和收入等风险就显得犹为重要。本文通过分析项目公司的参与约束和偿债约束,在定量的确定了项目公司资本结构要求的基础上,给出了避免可控制风险的相关条件。

准单分散球形二氧化钛颗粒的可控制备研究

采用表面活性剂辅助的溶胶-凝胶法制备了粒径在200～900nm之间可调控的球形TiO2颗粒．基于SEM、TEM、XRD、氮气吸附-脱附等分析手段,系统研究了不同种类和链长的非离子表面活性剂ODA、Span-80、F-127、PEG系列对颗粒粒径和分散性的影响,结果表明TiO2颗粒的形貌、粒径及尺寸分布与所加入表面活性剂分子的空间位阻有关．对于同一种类型的表面活性剂,所加入分子的空间位阻越大得到颗粒的形貌越规则、颗粒的粒径越小、单分散性越好．BET分析表明,加入F-127及PEG-20000所得到的TiO2颗粒经500℃处理后具有介孔结构,平均孔径分别为3．4和2．6nm．

微分代数模型可控制动电阻与励磁系统多指标非线性控制

针对微分代数模型的水轮发电机组可控制动电阻(Thyristor Controlled Braking Resistor,TCBR)与励磁系统进行多指标非线性扰动解耦控制律设计。微分代数模型多指标非线性设计方法(Differential Algebraic System Multi-Index Nonlinear Control,DASMINC)将输出函数选取为系统关键变量线性组合的形式,通过扰动解耦设计,借助哈特曼-格鲁勃曼(Hartman-Grobman)定理,适当选取输出函数参数矩阵配置微分代数模型闭环系统平衡点处特征根位置,使系统获得优良控制性能。仿真结果表明该方法控制的TCBR与发电机励磁系统能大幅提高水电站输电系统暂态稳定性,抗扰能力强,且能很好协调各状态量的动、静态性能。

微米级球形银粉的可控制备

采用化学还原法,以七水硫酸亚铁(FeSP_4·7H_2O)为还原剂,在室温条件下搅拌还原硝酸银溶液制备了表面粗糙度高、粒度分布窄的微米级球形银粉。结果表明,通过控制还原剂与氧化剂物质的量比可以制备出粒径范围在1～4μm、尺寸可调的单分散球形银粉。

可控制起动行星齿轮减速装置传动方案的研究

提出了可控制起动行星齿轮减速装置新的传动方案 ,通过对装置内基本构件转速、转矩的分析及应用实例的设计计算 ,对新旧两种方案进行了对比研究。新方案在制动转矩、装置尺寸。

面向集成电路的大尺寸单晶石墨烯的可控制备方法

提出一种采用化学气相沉积工艺进行大面积单晶结构石墨烯岛的可控制备方法。在Ar环境中通过控制退火时间、生长温度来控制石墨烯岛的成核密度和生长形态;采用FeCl3溶液对衬底表面预处理并调控H2与CH4的流量比来改善石墨烯岛的分形;延长生长时间来扩大单晶石墨烯岛尺寸。实验结果表明:该制备方法可以控制石墨烯具有四边形、六边形、搭叠形等不同形态,可以控制四边形石墨烯由狭长型、燕翅型、蝴蝶型最终过渡到饱满的无分形结构的正方形形态,可以将六边形石墨烯岛尺寸从几十微米扩大到200微米以上,并且得到双层搭叠型六边形石墨烯;采用该方法生长出来的单晶石墨烯可以避免连续多晶石墨烯的边界散射效应,保持较高的迁移率,且尺寸较大,具有单原子层结构和不同的生长形态,解决了集成电路所需要的百微米以上量级的单晶结构、晶格取向一致的石墨烯的制造问题。

材料的纳米可控制备技术在贵金属新材料开发中的应用

纳米可控制备技术可对贵金属的微结构进行设计和可控制备,可按照性能需要制备出具有特定微结构和功能的贵金属新材料,将纳米结构与贵金属的优异特性结合,是减少贵金属用量并提高其性能的有效手段,已成为贵金属材料研究的一个崭新方向和材料科学的研究热点。结合作者研究团队在纳米可控制备技术开发贵金属新材料领域的研究,评述了近年来国内外在该领域的主要进展和成果。