碳硫纳米复合正极材料的电化学性能

采用升华硫与高比表面积活性炭在一定条件下合成了一种新型碳硫纳米复合材料。用该复合材料作为正极活性物质所制备的锂蓄电池具有较好的循环性能和高的比容量、比能量。通过X射线衍射(XRD)、比表面积(BET)、扫描电子显微镜(SEM)等材料分析测试手段,对复合材料的物理化学性能进行了分析,利用循环伏安、交流阻抗和电池充放电对材料的电化学性能进行了测试。结果表明,与传统硫电极比较,此复合材料表现出了很好的电化学性能,其初始放电比容量高达600mAh·g-1,经过50次循环之后,比容量仍保持在400mAh·g-1。

叠层压铸法制备纳米碳纤维/铜基复合材料

在比较目前C/Cu复合材料主要制备工艺特点的基础上,采用叠层压铸法制备纳米碳纤维/铜基复合材料,初步探讨了温度、压力对材料相容性、显微组织和性能的影响.研究表明:在略高于铜熔点的温度及适当的压力下,可获得成型较好的纳米碳纤维/铜基复合材料,与不含纳米碳纤维的试样相比硬度值(Hv)提高约30%.实验中还观察到微量杂质硫以化合物Cu2S的形式在C/Cu复合体中聚集形成规则的富硫球状颗粒的现象.

高分散超薄二硫化钼/硫、氮共掺碳复合材料的电催化析氢性能（英文）

氢气是一种清洁可再生能源,有望在未来替代化石燃料成为最主要的能源物质.电催化析氢技术是最有效的产氢途径之一.目前,电催化析氢催化剂主要是贵金属铂,由于其昂贵的价格限制了它的大规模应用.所以在不减少催化剂活性的前提下尽量减少贵金属的使用或者寻找替代物质,降低成本是工业化大规模使用析氢反应(HER)催化剂的前提.二硫化钼基催化剂因其价格低廉、资源丰富且具有优异的催化析氢性能而引起研究者的广泛关注.实验和理论研究都证明了二硫化钼的催化性能和其催化活性位点有关.所以,开发一种具有丰富的活性位点、良好的导电性的二硫化钼基催化剂可以获得高的产氢性能和良好的稳定性.因此,对于提高MoS_2的电催化析氢性能的研究主要集中于增加MoS_2暴露活性位点的个数和导电性.然而,二硫化钼层与层之间的相互作用可能导致其发生聚集,较低的导电率都有可能降低它的电催化活性.我们通过水热的方法直接制备出了固体的硫、氮共掺杂的、具有石墨化结构的碳复合材料(SNC).将钼酸钠加入到反应中后,多钼酸盐通过化学交互作用均匀地嵌入、分散到SNC中.经高温处理后,SNC放出S^(2-),多钼酸盐结合S^(2-)生成二硫化钼.SNC有效地防止了二硫化钼聚集成大的颗粒.我们成功地制备出具有较好析氢性能的、高度分散于SNC中的二硫化钼纳米片.通过透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)、元素分析、X射线光电子能谱(XPS)等测试手段对材料进行了表征,通过电催化析氢、电化学阻抗以及稳定性测试等手段研究了其电催化性能.由MoS_2/SNC-900-12h的TEM图片可以看出,二硫化钼纳米片高度分散于碳复合材料中,且层数只有一到几层,暴露出了更多的催化活性位点.拉曼光谱图的D带(1341 cm^(-1))和G带(1584 cm^(-1))体现出了材料具有较好的石墨化结构,提高了材料的导电性.XPS C 1s谱图中存在C–S和C–N键,S 2p谱图中存在C–S–C、C=S和C–SO_x–C键,N 1s谱图中存在吡啶氮和石墨氮,结合元素分析,说明该碳材料确为硫氮共掺杂的碳;Mo谱测试显示出Mo 3_(d5/2)(229.4 eV)和Mo 3_(d3/2)(232.6 eV),证明了二硫化钼成功地嵌入到了碳材料中.电化学性能表征显示MoS_2/SNC-900-12h在H_2SO_4溶液(0.5 mol/L)中展现出较低的起始电位(115 mV)以及低的过电位(237 mV).电化学阻抗测试显示在H_2SO_4溶液(0.5 mol/L)中过电位为-0.2 V(vs.RHE)时Rct只有124W.此外,在-0.3–0 V(vs.RHE)下,经5000圈稳定性测试后性能只有约2.6%(10 m A/cm^2)的衰减,说明MoS_2/SNC-900-12h同样具有优异的电化学稳定性.

新型碳基复合材料在美研发成功

据报道，美国科学家最近开发出了一种能从天然石墨中提取单壁纳米碳层，并将单壁纳米碳层掺和到聚合塑料、玻璃、陶瓷等其它材料中制造出多种新型复合材料。单壁纳米碳层是仅有一个原子厚的碳晶体薄片。由于碳原子均匀分布在二维平面上，这种材料有优异的机械、电学和化学特性，是纳米技术的基础材料，碳纳米管就是由单壁纳米碳层“卷”

新型复合材料在体育器材中的应用研究

新型复合材料是一个成员种类不断丰富的"材料家族",按基体差异可划分为"金属"和"非金属"两大阵营,共同在人类社会文明进程中发挥作用,常见的新型复合材料包括碳纤维复合材料、石墨烯复合材料、纳米材料、纺织复合材料等。新型复合材料虽然种类多样、功能多元、形态多变,但就整个"材料家族"而言,也存在一系列的共性——宏观上看,所谓"新型复合材料"就是基于一定工艺、设备、技术、环境等条件将不同性质的材料优化组合,材料成品的产生必然经历化学反应过程。

氮、磷共掺杂三维多孔碳纳米复合材料在锂硫电池中的应用

多孔碳材料由于具有优异的导电性,高的孔隙率以及可有效地吸附多硫化物等优点被广泛应用于锂硫电池.本文以植酸(PA)和三聚氰胺作为磷源和氮源,通过高温裂解法成功制备了N,P共掺杂的三维多孔碳纳米复合材料(FeNi/FeNiP@NP-C)作为载硫基质.FeNi/FeNiP@NP-C三维多孔碳骨架具有良好的导电性能,它不仅能够有效地吸附可溶性多硫化物,同时能够促进电子转移从而提高反应动力学.实验结果表明S@FeNi/FeNiP@NP-C正极有较好的电化学性能和循环稳定性,在硫负载量为1.0 mg cm^(-2)以及0.1C的电流密度下,S@FeNi/FeNiP@NPC电极可达到1035.8 mAh g^(-1)的初始放电比容量,在0.1 C电流密度及较高硫负载量(4.3 mg cm^(-2))下循环100圈后仍能保持435.5 mAh g-1的放电比容量.

锂硫电池中ReS_(2)修饰碳纤维布复合正极的设计与制备

锂硫电池因具有高理论容量和高能量密度被认为是最具前景的储能技术之一。然而,锂硫电池因硫电导率低、多硫化物穿梭效应、电极体积膨胀等问题限制了其实际应用。为了探究ReS_(2)纳米片对锂硫电池性能的影响,采用简单的水热法实现ReS_(2)纳米片在碳纤维布(CFC)上均匀生长,形成ReS_(2)-CFC复合材料;并通过熔融扩散法,将活性物质硫分散在ReS_(2)-CFC中作为锂硫电池正极(S/ReS_(2)-CFC)。借助扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和电化学技术等表征测试手段分析了S/ReS_(2)-CFC的形貌和电化学性能。结果表明,CFC和ReS_(2)通过物理和化学协同作用能够很好地抑制多硫化物的穿梭,提高电池倍率性能和循环稳定性。S/ReS_(2)-CFC正极电池在0.2C(1C=1675 mAh·g)倍率下有1522 mAh·g的高放电比容量;在4C倍率下放电比容量能够达到768 mAh·g,经过500圈循环后保持在548 mAh·g,每圈衰减率为0.058%。

《固体火箭技术》碳纳米(石墨烯)材料技术专栏征稿启事

碳纳米(石墨烯)材料作为一种战略性新型材料,因其比表面积大、强度高、导电导热性能优异及透光性高等特点,在轻量化材料、动力电池、电磁屏蔽材料、散热材料等领域具有巨大的应用前景。目前,碳纳米(石墨烯)材料已成为空天推进与动力领域高技术研究与应用的热点,在固体推进剂性能提升与降感、超高温绝热阻燃材料改进、内外防热涂层性能提升、高性能树脂、C/C、Si/C以及有机纤维复合材料在特种环境下性能提升等方面初露锋芒。为展示碳纳米(石墨烯)材料最新研究成果,《固体火箭技术》特别邀请专家组织一期碳纳米(石墨烯)材料在空天推进与动力领域的应用技术专栏,以期推动该材料应用技术水准和应用范围上一新台阶。

碳纤维布/二硒化钴的合成及其在锂硫电池中的应用

通过在自支撑碳纤维布(CFC)上生长CoSe_(2)催化剂,促进对可溶性多硫离子的吸附与催化转化,达到抑制其在锂硫电池中穿梭效应的目的。采用常温电沉积法在CFC上生长Co(OH)_(2)纳米片,得到CFC/Co(OH)_(2)_(2)前驱体,然后通过气相硒化技术将该前驱体转变为CFC/CoSe_(2)_(2)纳米片复合材料。将CFC/CoSe_(2)用作锂硫电池中间层,并研究其催化性能对锂硫电池电化学性能的影响。研究结果表明,极性CoSe_(2)纳米片对多硫化物具有强化学吸附和高催化活性,有利于促进多硫化锂的转化,抑制穿梭效应。此外,导电CFC能够改善电子传输,减小电池的极化。相比于CFC中间层电池,CFC/CoSe_(2)中间层电池具有更高的倍率性能和良好的循环性能,在0.2 C(1 C=1672 mA/g)电流密度下电池的初始放电比容量为1 408 mA·h/g,在1 C的电流密度下循环500次后的放电比容量仍有755 mA·h/g,容量衰减率仅为0.060 4%。

碳纳米管改性环氧树脂通过评估

由南昌大学纳米技术工程研究中心承担的江西洪都航空工业集团《碳纳米管／环氧树脂体系抗静电技术应用研究》项目，于去年底在南昌大学通过专家评估。该项目组利用当代最重要的纳米材料——碳纳米管对环氧树脂进行改性，在解决碳纳米管后处理、官能团化以及在环氧树脂中的均匀分散、接枝等多项研究难题后，成功制备出碳纳米管改性环氧树脂／碳纤维复合材料。这种新型复合材料不仅具有优异的力学性能，而且还有永恒的抗静电作用。

硫碳氮共渗

SY509-3-57 [篇名] Formation of nanocomposite Langmuir-Blodgett altemate multilayers；SY509-3-58 [篇名] Growth and characterization ofanodic films on InP in KOH and (NH{sub}4){sub}2S；……

化工新型材料

俄研制出新型碳纤维材料可减轻运载火箭负<br> 据报道，俄罗斯联邦“罗马申”国家科学中心近日宣布研制出一种新材料，可以减轻运载火箭的负担，还有助延长卫星在轨寿命。

化工新型材料

美军研发防弹“龙丝”弹性高达40%据美国“防务一号”网站7月12日报道，美军委托一家生物技术企业研发可用于制造防弹衣的超强“龙丝”。这家企业位于密歇根州，在过去10年里研究蚕的基因改造。该公司计划通过将蜘蛛的DNA加入蚕的基因生产“龙丝”。这家名为“克雷格生物技术”的公司称，一旦确定“龙丝”配方，将向美国军方提供不同粗细的这种材料及其不同编织技法，以检测其防弹性能。

碳纳米球基氮-磷-硫复合阻燃剂的合成及其对环氧树脂的阻燃性能

以碳纳米球(CNSs)为核、六氯环三磷腈(HCCP)和氨基二苯砜(DDS)为桥梁和接枝剂制备一种碳纳米球基氮-磷-硫复合阻燃剂(CNSs-H-D)并表征其形貌结构和热稳定性,研究了这种复合阻燃剂对环氧树脂(EP)的阻燃性能和机理。结果表明:合成的CNSs-H-D是直径为80 nm的球状颗粒,热稳定性优异;CNSs-H-D添加量(质量分数)为5%的CNSs-H-D/EP,其LOI从EP的20.0%提高到27.5%,阻燃等级为V-2级,热释放速率峰值和火灾危险性指数比EP分别降低16.8%和42.2%;CNSs-H-D可显著提高EP的热稳定性和成炭性,CNSs-H-D/EP的初始分解温度比EP高40℃,高温残炭量提高了144.7%。CNSs-H-D/EP具有典型的凝聚相阻燃机理,其炭层的致密性和连续性好,初始失重温度比纯EP的炭层高190℃,800℃的剩余质量高达94.5%。

锂硫二次电池硫基正极材料的研究进展

作为新一代的储能体系,锂硫二次电池以高的理论能量密度(2 600 m Ah/g),廉价的正极材料以及环境友好等特点受到广泛的关注。但是,由于硫的绝缘性和充放电过程中体积的膨胀、锂硫之间复杂的电化学反应及其产物多硫化物的溶解性等诸多问题的存在,阻碍了锂硫二次电池走向商业化。本文从无机金属化合物与硫复合、导电高分子与硫复合、纳米碳及其衍生物与硫复合,以及三元复合等方面出发,综述了近年来锂硫电池正极材料的研究现状,并展望了该材料的未来发展趋势。

福建物构所等锂硫电池正极材料研究取得进展

中科院福建物质结构所官轮辉研究组与其合作者，通过新颖的结构设计，将多壁碳纳米管填充在空心的多孔碳纳米管中，合成出一种新型的管中管复合碳纳米材料。作为硫的优良载体，该材料有效提高硫的导电性，抑制多硫化物的溶解，并提供大的孔体积来提高硫的负载量。合成的碲碳复合材料作为锂硫电池的正极材料，表现出高的比容量、良好的循环性能和优异的倍率性能。

新型材料

轻质、高强以及缺陷不敏感的热解碳纳米点阵清华大学航天航空学院李晓雁课题组与浙江大学及美国布朗大学、加州理工学院合作,制备实现了同时具有超轻、高强度、大变形、缺陷不敏感的热解碳纳米点阵。研究论文发表于《美国国家科学院院刊》(PNAS)。研究团队制备出了同时具有超轻、高强、大变形和缺陷不敏感的微纳米力学超材料。

锂硫电池先进功能隔膜的研究进展

随着电子设备和电动汽车对储能设备性能要求的不断提高,锂硫电池因其多电子转化化学赋予的高能量密度受到广泛关注.当前锂硫电池的实用化受到库伦效率低、正极容量快速衰减、负极循环性能差等问题的制约.针对锂硫电池上述瓶颈,设计多功能电解质系统有望大幅提升活性材料的利用效率及循环寿命.本文综述了近年来锂硫电池中多功能隔膜系统的研究进展,具体包括面向抑制副反应的选择性透过隔膜、面向正极的低界面电阻隔膜以及面向稳定负极界面的隔膜.并展望了锂硫电池多功能隔膜系统面临的科学挑战与未来发展的机遇.