多壁碳纳米管杂化改性苯乙烯-二乙烯基苯共聚物载体的制备及性能

苯乙烯-二乙烯基苯共聚物(SDB)为载体的Pt/SDB疏水催化剂是氢-水液相催化交换(LPCE)技术的重要材料。针对SDB载体疏水性不强和强度低等问题,通过KH570,KH560和KH550硅烷偶联剂改性多壁碳纳米管(MWCNTs),再杂化改性SDB载体。结果表明:杂化改性的SDB载体的水接触角提高了20°以上,抗压强度为基础SDB载体的1.6~3.8倍,热重分析的初始热分解温度提高了4.6~15.8℃。KH570处理的MWCNTs含有双键,可实现与苯乙烯、二乙烯基苯的三元共聚且掺杂均匀,杂化改性SDB载体效果最佳。

掺杂多壁碳纳米管的核壳型PVC用复合改性剂的制备与表征

通过引入多壁碳纳米管(MWNTs)掺杂入聚丙烯酸酯(以丙烯酸丁酯为内核层,聚甲基丙烯酸甲酯为壳层)中,制成一种新型的核壳型结构的PVC用复合改性剂。通过优化工艺参数,实现了MWNTs在核壳结构中的均匀分散,获得了性能优异的复合改性剂。该新型复合改性剂旨在通过纳米尺寸效应和核壳结构的协同作用,显著提升PVC的物理和化学性能。

改性多壁碳纳米管导电剂对锂电池正极性能影响

实验室合成的多壁碳纳米管,经酸洗化学改性后可作锂离子电池导电剂,用于制备正极极片并组装扣式半电池。通过扫描电子显微镜观察导电剂改性后在正极浆料中的分散情况,通过红外能谱判断官能团嫁接效果,利用四探针电导率测试仪、电化学工作站及充放电循环平台测试电池正极的电化学性能。结果表明:多壁碳纳米管在化学改性后能均匀分散在正极浆料中,较改性前锂电池正极片电导率提升率约为486.30%,内部电阻值下降率约为88.96%;扣式半电池电荷转移阻抗下降率约为89.00%,电池放电容量高、循环稳定性高、波动小。经化学改性的多壁碳纳米管导电剂相较于传统导电剂具有更优异的电化学性能,导电剂纯度较高且不易团聚,在表面官能团的作用下与活性物质颗粒间有良好的界面结合力,从活性物质颗粒到导电剂再到集流体之间形成了多条电子通道,从而提升了锂离子电池正极电化学性能。

多壁碳纳米管表面修饰改性研究

利用硝酸氧化/低温等离子体,化学与物理相结合的方法表面修饰改性多壁碳纳米管(MWCNTs)。制备表面接枝有-COOH的功能化MWCNTs。研究硝酸氧化时间、反应温度、反应时间及低温等离子体处理功率与时间对MWCNTs表面功能化的影响。利用红外、拉曼、XRD、SEM表征改性前后MWCNTs结构和表面形貌的变化。结果表明,MWCNTs在10 mol/L硝酸,50℃的温度下氧化反应1.5 h,硝酸氧化后在200 W下低温等离子体处理6 min后MWCNTs表面接枝有-COOH活性基团,提高了其在乙醇中的分散能力,改性后MWCNTs形貌发生明显变化,MWCNTs间缠结明显减少,自身团聚现象明显减弱。

多壁碳纳米管增强环氧胶粘剂的性能

为了充分发挥陶瓷材料抗压性能好和碳纤维材料高比刚、高比强、耐冲击性能好等优点,实现两者稳定、高效的连接,采用多壁碳纳米管(MWCNTs)对环氧胶粘剂进行增强改性,探讨了MWCNTs添加量以及胶层厚度对CFRP-陶瓷接头剪切强度和断裂模式的影响。3D轮廓仪、旋转流变仪、综合热分析仪及胶接接头力学性能测试结果表明:MWCNTs提高了CFRP-陶瓷接头的剪切强度,当MWCNTs质量分数为1.00%、胶层厚度为0.5 mm时,接头剪切强度达到最大值20.01 MPa,提高了19.96%;同时,不同胶层厚度的CFRP-陶瓷接头经历不同的失效阶段,胶层厚度为0.5 mm,表现在搭接区端部胶层开裂,胶层厚度超过1.0 mm,表现在搭接区端部胶层开裂逐渐向胶层内部断裂过渡;在此最优含量下,改性后环氧胶粘剂固化反应速率最大、热分解温度最高、热稳定性最佳,热分解残余剩余率提高了9.57%,但是,纳米颗粒的增强效果与其团聚性能相关,随着纳米颗粒含量增加,改性效果反而降低。

甲醛改性多壁碳纳米管吸附铀的性能研究

对纯化后的多壁碳纳米管(MWCNTs)采用甲醛进行羟甲基化改性,研究了改性后的MWCNTs对铀的吸附性能,考察了介质酸度、温度、超声时间、溶液初始浓度以及改性MWCNTs加入量对铀的吸附量和吸附率的影响。结果表明,改性MWCNTs在水溶液中的分散性良好,在pH为2.0～7.0范围内,改性MWCNTs对铀的吸附量和吸附率随pH增大而升高。铀的吸附量随初始浓度的增大而升高,铀初始浓度为50μg/mL时,吸附量达46.44mg/g,对铀的吸附率达90%以上。温度、超声时间和离子强度对其吸附量影响不大。吸附反应符合Langmuir和Freundlich方程,最大理论吸附容量为55.87mg/g。

改性多壁碳纳米管固相萃取-高效液相色谱法测定农产品中痕量残留的4种有机氯农药

对多壁碳纳米管(MWNTs)的表面进行酸氧化处理制备了改性的MWNTs,并建立了以改性MWNTs作为固相萃取(SPE)吸附剂测定农产品中痕量残留的4种有机氯农药(p,p'-DDD、p,p'-DDT、o,p'-DDT、p,p'-DDE)的SPE-高效液相色谱(HPLC)分析方法。考察了氧化处理条件、SPE操作条件和色谱条件等对有机氯农药残留测定的影响,优化了实验条件。在优化实验条件下,4种农药在较宽线性范围内线性良好,相关系数为0.997 8～0.999 5,检出限为0.050 mg/L;在样品中分别添加0.10、2.0、50 mg/L的4种农药,其加标回收率为78%～104%,相对标准偏差(RSD)为2.7%～7.6%。MWNTs作为SPE填料用于陈皮、西洋参、卷心菜和茶叶等样品的净化效果良好,测定结果准确,灵敏度高,符合农产品中痕量农药残留的分析方法要求,为农产品中此类农药的痕量残留分析提供了有益的参考。

多壁碳纳米管的改性及其储氢性能研究

考察了空气处理、混酸处理、 H2 O2 处理和等离子体活化等化学改性和多种活性金属修饰对碳纳米管储氢性能的影响 ,采用 TPD-H2 评价装置测试了不同样品吸附的氢气在程序升温后的脱附情况 ,用峰面积和氢气的校正因子计算出样品吸附氢气的体积 ,从而计算出碳纳米管的储氢容量 .实验结果表明 ,化学改性和金属修饰均能明显提高碳纳米管的储氢性能 ,其中经过混合酸和 H2 O2 化学处理并负载质量分数为 2 0 % Ni的碳纳米管 ,在常温常压下的氢气储存的质量分数达到 2 .5 5 % ,比未做任何处理的碳纳米管的储氢容量提高了 7倍 .

多壁碳纳米管载体的改性及应用

多壁碳纳米管独特的结构和性质(纳米尺寸、介孔结构和大比表面积)使其成为催化剂的良好载体。侧重于催化领域的应用,结合改性的多壁碳纳米管为载体的催化剂在各催化反应中的应用,综述了催化领域中多壁碳纳米管载体的改性方法,指出针对不同的催化反应需采用不同的方法或多种方法相结合对碳纳米管进行表面改性修饰。

Fenton改性多壁碳纳米管对亚甲基蓝的吸附性能研究

通过催化裂解法制备多壁碳纳米管,利用Fenton试剂对多壁碳纳米管改性,研究了Fenton改性对多壁碳纳米管表面物理化学特性的影响和对亚甲基蓝的吸附特性.投射电镜(TEM)、比表面积(BET)分析表明,Fenton改性多壁碳纳米管纯度高,孔隙均匀,外径为30nm左右,比表面积为120m2/g;且表面引入了大量含氧基团,等电点为1.8.未改性和Fenton改性多壁碳纳米管对亚甲基蓝的吸附动力学均符合Langergren模型,其平衡吸附量分别为24.5,36.4mg/g;吸附等温线均符合Freundlich模型,未改性和Fenton改性多壁碳纳米管的kF分别为7.92和25.37;温度和pH值升高均有利于Fenton改性多壁碳纳米管对亚甲基蓝的吸附.

改性多壁碳纳米管固相萃取测定农产品中苯氧羧酸类除草剂残留

通过对多壁碳纳米管(MWNTs)的表面酸氧化、表面共价接枝功能化,制备了改性MWNTs,将改性MWNTs作为一种新型的固相萃取吸附剂自制了固相萃取(SPE)柱,建立了以改性MWNTs作为SPE吸附剂测定农产品中痕量2甲4氯(MCPA)和2,4-滴(2,4-D)2种苯氧羧酸类除草剂的SPE/HPLC联用分析方法。考察了氧化处理、共价接枝、SPE柱操作和色谱条件等对实验结果的影响,并优化了实验条件。在优化实验条件下,2种除草剂在较宽质量浓度范围内线性关系良好,相关系数为0.998 4～0.999 5,检出限为0.020 mg/L;对样品分别进行0.20、5.0、50 mg/L 3种水平的加标回收率实验,2种除草剂的加标回收率为81%～105%,RSD为3.2%～8.3%。该方法用于大豆、大米和茶叶等样品的净化,效果良好,测定结果准确、灵敏度高,符合农产品中低浓度农药残留的分析要求。

多壁碳纳米管的表面改性及其在水性聚氨酯体系中的应用

采用自制的硅烷类改性剂(s-PEG)对经过酸氧化的多壁碳纳米管(MWNTs)进行表面改性处理,并通过共混法制备了MWNTs/水性聚氨酯(WPU)复合材料,研究了MWNTs的添加对复合材料性能的影响。结果表明,改性剂s-PEG成功地包覆于MWNTs表面,形成了s-PEG壳层,包覆率约为25%。改性MWNTs(s-PEG-MWNTs)的添加可以明显改善WPU复合材料的拉伸性能,当s-PEG-MWNTs的添加量为1%时,复合材料的拉伸强度和断裂伸长率比未添加MWNTs的材料分别提高了597%和152%。s-PEG-MWNTs在WPU基体中达到了良好的分散效果。此外,s-PEG-MWNTs的添加显著地增强了复合材料的导电性能。

大气压介质阻挡放电对多壁碳纳米管表面改性及其气敏特性

H2S是气体绝缘组合电器(gas insulated switchgear,GIS)内部一些潜伏性绝缘缺陷产生放电的重要的特征组分气体之一,检测它对设备运行状态的诊断和评估有着重要的意义。为此,采用大气压介质阻挡放电(dielectric barrier discharge,DBD)等离子体对多壁碳纳米管(multi-walled carbon nanotubes,MWNTs)进行了表面改性。实验研究了改性前后MWNTs对体积分数为50×10-6的H2S标气的气敏特性的影响以及不同改性时间对其气敏特性的影响,结果表明,改性后的MWNTs对H2S在灵敏度和响应时间方面都有较大幅度的改善;改性时间为60s的MWNTs的气敏特性要优于其它时间。对处理前后的MWNTs进行了扫描电子显微镜(SEM)和傅里叶红外光谱(FTIR)分析,结果显示,经DBD等离子体处理后的MWNTs表面变粗糙,缺陷增加,其表面引入了羟基、羧酸根和C-O等含氧基团。

掺杂多壁碳纳米管改性聚溴甲酚绿膜修饰电极的制备、表征与应用研究

研究了掺杂多壁碳纳米管(MWNT)改性聚溴甲酚绿膜(PBG),以不同修饰方法制备了4种修饰电极,用扫描电镜、交流阻抗及循环伏安法等对电极进行表征。结果表明:4种修饰电极的电活化面积均得到明显提高,其中以层层修饰制备的聚溴甲酚绿膜/多壁碳纳米管复合膜(PBG/MWNT/GC)电极最能发挥MWNT和PBG的电活性。将电极用于8-羟基喹啉(8-HQ)电化学行为的研究,结果表明:4种修饰电极的伏安响应明显提高,且8-HQ在PBG/MWNT/GC上的氧化峰电位负移最多,峰电流最大,约为裸玻碳电极的4.5倍,电催化作用显著增强。8-HQ在PBG/MWNT/GC上电极反应的电子转移数和质子数均为1,是吸附控制的不可逆电氧化过程,氧化峰电流Ip与浓度c在4.0×10-6～3.5×10-4mol/L范围内呈良好的线性关系,r=-0.997 2,检出限(S/N=3)为1.96×10-8mol/L。PBG/MWNT/GC修饰电极可实现8-HQ的快捷、简便测定。

多壁碳纳米管的制备及改性处理

用自制的镍 硅二元气凝胶作催化剂,合成了多壁碳纳米管.甲烷在680℃催化裂解120min,再升温至800℃继续裂解20min,得到多壁碳纳米管.TEM、HRTEM和Raman光谱分析表明,所得多壁碳纳米管与高定向石墨具有相似的层状结构,其管径分布均匀,约15～30nm左右,长径比大,管端封闭,并含有金属催化剂粒子;采用不同方法改性处理,发现经过稀硝酸浸泡和空气氧化处理后,能去除碳管中金属催化剂,同时碳纳米管管长变短,端帽开口,能有效利用内表面,比表面积增大.

多壁碳纳米管协同改性及高介电纳米复合材料的制备

以硬脂酸(SA)和铝酸酯(ACA)为改性剂,十二烷基苯磺酸钠(SDBS)为表面活性剂对多壁碳纳米管(MWCNTs)进行协同改性。然后以改性碳纳米管为填料,硅橡胶(SR)为基体,通过溶液共混方法制备了MWCNTs/SR复合材料,研究协同改性对MWCNTs/SR复合材料性能的影响。由SEM表征可知,协同改性后碳纳米管在复合材料中的分散性得到改善。通过TGA表征发现,碳纳米管经协同改性之后能显著提高复合材料的热稳定性,与未改性MWCNTs/硅橡胶复合材料相比,其分解温度(T(onset))由438.9℃提高到473.2℃。在100 Hz条件下,MWCNTs/SR复合材料的介电常数由270增至970,增幅高达259%。经协同改性制备的复合材料具有更高的介电常数,且介质损耗基本不变。

壁碳纳米管的表面改性与分散工艺研究

通过浓硝酸对多壁碳纳米管(MWCNTs)进行纯化,以钛酸四丁酯为原料,采用溶胶-凝胶法对纯化后的MWCNTs进行表面改性,采用XRD、TEM分析手段对表面改性的多壁碳纳米管的物相组成和形貌进行表征,并研究了MWCNTs在乙醇中的分散性,结果表明:采用浓硝酸浸泡可以有效地纯化MWCNTs;采用溶胶-凝胶法在MWCNTs表面负载了纳米TiO2;纯化、负载纳米TiO2和超声波震荡提高了MWCNTs在乙醇中的分散性。

改性多壁碳纳米管对合成革用PU树脂性能的影响

用自制的三元共聚物BA-MMA-GMA作为大分子处理剂,对多壁碳纳米管(MWNTs)进行表面改性。结果表明:改性后的MWNTs有良好的分散性能。当MWNTs加入质量分数为0.2%～0.3%时,MWNTs/合成革用聚氨酯树脂纳米复合材料其综合性能较好,主要表现在拉伸强度、断裂伸长率和最大力3项性能上。当MWNTs加入质量分数在0.05%～0.15%时,纳米复合材料的耐水解性能优异。

多壁碳纳米管的改性研究

采用蒸发酸纯化法处理多壁碳纳米管以去除管体表面无定形碳等杂质和改善管体之间相互缠绕团聚的现象,利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)对未纯化碳纳米管和纯化之后碳纳米管的结构和形貌进行表征。结果表明:与纯化处理前的多壁碳纳米管相比,在维持原有结构的情况下,纯化后的多壁碳纳米管管体表面的无定形碳等杂质去除干净,管体缺陷处断裂出现更多的端口,使得多壁碳纳米管的长度变短,比表面积增大,且在管体断裂处形成很多的亲水性基团,使管体的分散性提高从而明显改善了管体之间的缠绕团聚现象。

多壁碳纳米管改性氰基丙烯酸酯医用胶的实验研究

目的:对氰基丙烯酸酯医用胶进行增强及增韧改性研究。方法:选用羧基化多壁碳纳米管(MWCNTs-COOH)和多壁碳纳米管(MWCNTs)2种纳米材料对CA医用胶进行改性,并对改性前后的胶黏剂进行拉伸剪切强度和玻璃化转化温度测试。用扫描电子显微镜观察胶黏剂黏附破坏界面。结果:MWCNTs-COOH/CA的含量为64 mg/100 g时,胶黏剂的拉伸剪切强度最大,比纯CA的拉伸剪切强度提高约51.5%,而且玻璃化转化温度也比纯CA下降33.7%;MWCNTs/CA的含量为64 mg/100 g时,拉伸剪切强度也达到最大,比纯CA提高12.7%,而MWCNTs/CA的含量为4 mg/100 g时,玻璃化转化温度最低,比纯CA下降12.4%;扫描电子显微镜见MWCNTs-COOH/CA胶黏剂拉伸断面由很多树枝状微纹组成。结论:2种碳纳米管的加入可有效改善胶黏剂的拉伸强度并提高其韧性,其中MWCNTs-COOH对拉伸强度的改性效果更好(P<0.01,t=6)。