类石墨结构碳氮材料的制备及其在有机化工催化中的应用

介绍了近年来研究开发的类石墨结构碳氮化合物新催化材料及其在催化反应中的应用,综述了此类材料的非溶剂热制备、溶剂热制备方法和条件,以及制备条件对碳氮化合物结构的影响,分析了该材料的制备特点并展望了其应用前景。

高温处理对乱层石墨结构B-C-N晶化的作用

采用化学法合成了乱层石墨结构B—C—N化合物,在不同温度下进行高温处理后,经X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、高分辨电子显微镜(HREM)和X射线能谱(EDX)对合成产物的结构、晶体学参数、成分等进行分析。结果表明,处理温度对乱层石墨结构B—C—N化合物的晶化有较大影响。随处理温度增加,B—C—N化合物由乱层石墨结构向多晶体转变。1600℃处理后可以得到纯六方B—C—N多晶固溶体,晶格参数为α=0.251mm,c=0.666mm。EDX测定出晶化后B—C—N化合物的成分为B_(0.41)C_(0.09)N_(0.50)。

石墨结构层包嵌α-Fe纳米粒子及其前驱体的谱学研究

石墨结构层包嵌铁纳米粒子是一种纳米尺度复合材料,具有类似三明治的结构.研究表明,其拉曼光谱的E2g2模出现了红移,说明铁纳米粒子外部原子将部分电荷转移给了碳网,与其X射线光电子能谱的分析结果吻合.2阶和3阶石墨层间化合物前驱体的拉曼光谱与其它受主型石墨层间化合物的类似,其内部层碳网和边界层碳网的E2g2模频率不同.

赴莫斯科石墨结构材料研究院考察报告

一、莫斯科石墨结构材料研究院基本情况莫斯科石墨结构材料研究院(NII、GRAFIT)是俄罗斯冶金部下属的院所、以开发应用技术为主的产业研究所,据介绍该研究院是欧州甚至于全世界最大的从事石墨结构材料研究单位。他们主要承担前苏国防部下达的研制任务,以航天航空事业发展所需要的石墨结构材料为主。

类石墨烯氮化碳结构(C_(3)N)热传导机理研究

类石墨烯氮化碳结构(C_(3)N)作为一种全新的碳基二维半导体材料,由于其优异的机械和电子性能引起了研究者们的广泛关注,不同结构C_(3)N的热输运和声子输运机制还待进一步研究.本文构造了4种不同结构的C_(3)N,采用非平衡分子动力学与晶格动力学方法对不同结构的C_(3)N的热传导机理进行了研究.研究结果表明:1)在4种结构中M3热导率最高,M1次之,M4热导率最低;2)不同结构的C_(3)N的热导率具有明显的尺寸效应和温度效应.当样本长度较短时,声子主要以弹道输运的方式进行传输;当样本长度增大,扩散输运占主导地位;随着温度的升高,Umklapp散射在热输运中占据主导地位,使得热导率与温度具有1/T的依赖性.3)与M3相比,M1和M4结构中都存在更大的声子带隙,色散曲线进一步软化,低频和高频声子同时出现了局域化的特征,对热导率产生了显著的抑制作用.本文为更好地设计热管理材料提供了思路.

机械球磨对石墨结构的影响

对石墨进行了150h机械球磨,发现石墨原有的晶体结构被破坏,引入各种晶格缺陷的同时,生成了巴基洋葱、三脚架形碳纳米结构和纳米弓形等具有高度弯曲石墨面的碳纳米结构材料.还研究了其结构特征。

拉曼光谱法研究聚丙烯腈基碳纤维石墨结构取向

利用拉曼光谱对不同取向度的聚丙烯腈(PAN)基碳纤维进行截面和表面区域石墨结构表征,通过对测试机理的分析以及取向与模量相关性的研究,建立了采用拉曼光谱表征纤维皮部石墨结构取向的方法。研究发现,拉曼表征的纤维皮部石墨结构取向因子g*与X射线衍射表征的纤维整体石墨结构取向度π变化趋势相同,说明拉曼光谱表征结构取向的方法是有效的;与π相比,g*和纤维拉伸模量存在更好的线性关系,表明皮部石墨结构取向对纤维整体模量的贡献更大、更直接。

石墨结构层包嵌铜纳米薄片及其前驱体的Raman光谱

石墨结构层包嵌铜纳米薄片是一种纳米尺度的复合材料,结构为铜纳米片被机械包嵌在石墨碳网之间.在其Raman光谱中,E2g2模的振动频率出现了红移,表明铜纳米薄片外部原子将部分电荷转移给了碳网,这与X射线光电子能谱分析结果一致.由1阶和3阶石墨层间化合物前驱体还原的样品,其Raman光谱具有弯曲碳网的特征,这可能来自薄片边缘的卷曲.前驱体的Raman光谱与其他受主型石墨层间化合物的Raman光谱一致.

石墨结构层包嵌铜纳米薄片的稳定性研究

石墨结构层包嵌铜纳米薄片在润滑油添加剂和电化学催化方面有潜在的应用价值,而成分和结构的稳定是应用的前提。用差热-热重分析,X射线衍射,高温焙烧等方法探讨了所合成石墨结构层包嵌铜纳米薄片的热稳定性和化学稳定性。结果表明,样品在空气中400℃以下稳定,氮气中至700℃仍然稳定;除饱和NaOH溶液之外,在H2SO4、HCl、丙酮和NaOH稀溶液中样品都具有良好的成分和结构稳定性;在90℃蒸馏水浸泡,样品中铜的相对含量增加,结构稳定,起到了纯化的作用。

柴油机排放颗粒物中石墨烯结构分析

为了了解不同粒径的柴油机排放颗粒物中石墨烯结构，利用激光拉曼光谱仪和软x射线谱学显微光束线站分析了不同粒径的柴油机排放颗粒物中石墨烯结构和碳原子价态信息。结果表明，排放颗粒的D1峰（由无序石墨烯边缘和基底碳原子的Alg对称振动而产生的）与D2峰（无序石墨烯表面碳原子的E2g对称振动）的相对强度在3．34-4．01之间，石墨烯缺陷类型主要为边缘缺陷。随着排放颗粒粒径的增加，D1峰的半高宽分别增加了2．8和6．7cm-1，化学异相性增加；D1峰与G峰（是理想石墨烯晶格E2g对称振动引起的）的相对强度分别降低了14．67％和27．17％，石墨化程度提高：D3峰（代表排放颗粒中的无定形碳，主要包括有机成分、碎片和官能团）的相对强度R3分别降低了13．73％和39．22％，无定形碳含量降低。石墨烯晶格内部C-C键长与粒径关系不大，晶格内部C—C键长约为0．142nm；随着排放颗粒粒径的增加，石墨烯微晶尺寸分别增加了约0．412和0．821nm，相邻石墨烯间距降低，排放颗粒活性增加；脂肪族C=C化学键、脂肪族C-H和羧基C=O化学键含量降低，“石墨烯性”C=C、酚类C．OH和酮类C=O化学键含量增加。该研究可为不同粒径柴油机排放颗粒形成机理的完善和排放颗粒净化装置的优化提供参考。

原位自组装石墨烯块体材料:性质、结构及pH依赖自组装行为(英文)

通过水热法自组装制备出块体石墨烯水凝胶材料,其具有优异的机械性能和弹性;同时发现在调节水凝胶机械性能方面,控制反应的p H值要比常规的反应时间和反应物的浓度更有效。其次,系统研究了石墨烯水凝胶的结构-性能关系和自组装行为。研究发现,在水热条件下,石墨烯具有p H值依赖自组装行为。其中,石墨烯所含羧酸基团在不同p H值下的电离状态有所不同,进而导致石墨烯自组装行为的差异。将石墨烯独特的组装行为与其分子结构和胶体相互作用相互关联,对于设计新型的、多功能的、良好机械性能的石墨烯结构具有重要指导作用。

高温气冷堆石墨堆芯结构双层模型抗震研究

石墨堆芯结构包围球床堆芯,是高温气冷堆的重要组成部分。为满足其长期安全可靠运行的要求,使其设计合理、完整性得到保证,对石墨堆芯结构的动力学响应和结构完整性进行了研究,揭示其在运行中承受各种载荷条件(特别是地震)下的动态响应。完成的石墨堆芯结构双层模型抗震台试验中,测量模型在各种地震作用下的动力特性变化;考核石墨结构的刚度(变形)、强度和位移;分析榫、键等石墨构件的受力变形状况,整体结构的扭转。统计石墨构件经抗震试验后的破损数量,并分析了其破坏原因;通过初步的试验和模拟对比分析,探讨了石墨结构动力学响应的主要影响因素。为今后完成更大比例更复杂石墨堆芯结构模型抗震研究奠定了基础。

类石墨烯结构二硫化钼纳米片的研究进展

类石墨烯结构的纳米材料不同于块体材料的众多优异性质,成为近年来非常热门的国际前沿领域之一。本文综述了类石墨烯二硫化钼纳米片的最新制备方法:包括微机械剥离法、锂离子插层法、液相超声方法、化学气相沉积方法以及化学合成方法。阐述了各种不同制备方法的优点和局限性。总结了类石墨烯结构二硫化钼纳米片在催化、锂离子电池和电子器件等方面的应用,并展望了其未来的发展方向。

微波辅助法制备氢氧化镍-石墨烯纳米复合结构及在葡萄糖检测中的应用

采用微波辅助合成法制备了氢氧化镍-石墨烯[Ni(OH)_2-graphene]纳米复合结构,利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、电子能谱(EDS)、X射线衍射(XRD)及电化学阻抗谱(EIS)对其结构和性质进行了表征.电化学实验结果表明,与单独的Ni(OH)_2相比,Ni(OH)_2-graphene纳米复合结构对葡萄糖氧化反应表现出更高的电催化活性;同时,据此构建的无酶葡萄糖传感器具有良好的性能,检测线性范围为10μmol/L^7.5 mmol/L,灵敏度为174.7μA·cm^(-2)·mmol·L^(-1),检出限为2.0μmol/L(S/N=3),且该传感器具有良好的稳定性和选择性,可用于实际样品检测.

铝硅合金熔体在多孔石墨中的浸渗动力学

石墨/铝复合材料因其独特的高温稳定性在轨道交通等领域具有重要应用价值。由于石墨、铝熔体的物理属性差异,需要利用压力浸渍法驱动铝熔体进入石墨基体孔隙、以提高复合材料的机械强度与导电性。铝熔体的浸渗动力学过程对复合材料的最终性能具有关键影响作用,其高度依赖于石墨相和铝相之间的界面润湿性。文中基于实验测试和数值模拟,系统研究了硅的体积分数对铝硅熔体在多孔石墨结构中浸渗动力学的影响。结果表明,添加硅元素能有效促进铝熔体的渗透,在较短的填充时间内获得高的填充率。由于局部孔隙残余气体作用,硅元素对合金熔体浸渗的促进作用存在极限。同时,论文对铝硅合金熔体在多孔石墨结构中渗流过程中的压力场、速度场进行了分析,并重点对复合材料的电导率进行了讨论。

石墨平台微结构的纳米级红外光谱表征

具有原子级光滑平面的石墨平台微结构是实现特殊功能微机电器件、微系统的重要基础。石墨微结构的化学信息表征对微机电器件、微系统的制备及性能有着重要的意义。先使用原子力显微镜获得形貌信息,再使用纳米级红外光谱对微结构的不同区域进行表征,获得了多个特征位置的红外光谱。通过对红外光谱的分析发现相对于其他位置,石墨平台表面具有非常有序的碳六元环结构,并且吸附的水分子最少。而石墨平台微结构的边缘由于悬键及微加工等原因是吸附水分子最多的位置,石墨基底由于微加工的破坏已经不具有碳六元环结构。这些信息为了解微结构的化学状态提供了帮助,明确所处环境对石墨平台微结构不同位置的影响,能够指导微机电器件的制备与应用。

氮掺杂石墨烯纳米结构的等离激元激发(英文)

基于含时密度泛函理论,研究了氮掺杂石墨烯纳米结构的等离激元特性。吡啶型氮掺杂不影响石墨烯纳米结构的等离激元激发特性,而取代型氮掺杂主要基于石墨烯纳米结构对称性的改变和体系中电子密度的增加来影响石墨烯纳米结构的等离激元共振。相对于纯六角石墨烯纳米结构,在低能共振区,取代型氮掺杂六角石墨烯纳米结构的等离激元共振能量发生了红移。相对于纯矩形石墨烯纳米结构,在低能共振区,取代型氮掺杂矩形石墨烯纳米结构沿扶手椅型边界方向激发时,其等离激元共振能量发生了蓝移;沿Z字型边界激发时,其主要的等离激元共振模式受掺杂氮的影响较小。

石墨烯碳纳米管复合结构渗透特性的分子动力学研究

采用经典分子动力学方法研究了压力驱动作用下水在石墨烯碳纳米管复合结构中的渗透特性.研究结果表明,水分子渗透通过石墨烯碳纳米管复合结构的渗透率明显高于石墨烯碳纳米管组合结构.水在石墨烯碳纳米管复合结构中的渗透率随着压强的升高而增大,随着电场强度的增大而减小.考虑了温度和复合结构中双碳管轴心距对水渗透性的影响规律.系统温度越高,水的渗透率越高;随着双碳管轴心距的增加,水的渗透率逐渐降低.通过计算分析水流沿渗透方向的能障分布,解释了各参数变化对水在石墨烯碳管复合结构中渗透特性的影响机理.研究结果将为基于石墨烯碳管复合结构的新型纳米水泵设计提供一定的理论依据.