介孔碳化钨/炭纳米复合材料的制备与表征(英文)

碳化钨作为一种潜在的催化剂可广泛应用于电化学催化和有机合成反应.本文通过一种简单可行的"软模板"法制备了介孔碳化钨/炭纳米复合材料,主要包括"油包水"微乳液形成、模板诱导自组装、高温碳化还原过程.采用X-射线衍射、透射电镜和比表面积和孔径分布等方法对材料进行了表征与分析。结果表明,该复合材料具有蠕虫状的介孔结构、高的比表面积、碳化钨粒子(约40 nm)均匀的分布在炭载体上.介孔碳化钨/炭纳米复合材料可用于燃料电池、化学传感器和电催化有机合成反应.

关于尼龙-6/炭纳米管复合材料的研究

在原位复合尼龙－６／炭纳米管（ＰＡ６／ＣＮＴ）过程中，炭纳米管将以其外壁上连接的羧基官能团（－ＣＯＯＨ）参与尼龙－６（ＰＡ６）的加成聚合反应，并阻碍ＰＡ６分子的长大。这在很大程度上削弱了基体强度。采用改进原位复合法复合ＰＡ６／ＣＮＴ，可大大提高ＰＡ６分子的平均分子量，减轻炭纳米管对基体ＰＡ６强度的削弱，大幅度提高ＰＡ６／ＣＮＴ复合材料的强度。

粘土/炭黑/NR纳米复合材料的性能研究

在乳液插层法制备的粘土/NR纳米复合材料中加入炭黑,制得粘土/炭黑/NR纳米复合材料,并对其微观结构和性能进行研究。结果表明,炭黑的加入并没有影响粘土在NR基体中的分散状态,粘土和炭黑在NR基体中均达到纳米级分散;炭黑的加入削弱了粘土所形成填料网络的强度,从而改善了复合材料的加工性能;与粘土/NR纳米复合材料相比,粘土/炭黑/NR纳米复合材料的综合物理性能较好。

SiO_2纳米粉对炭黑/硅橡胶复合材料的压阻、阻温特性的影响

研究了添加导电炭黑和SiO2纳米粉的硅橡胶复合材料的导电机理、压阻及阻温效应.发现：添加15g导电炭黑的硅橡胶（硅橡胶为100g，下同）的压阻效应，随着纳米SiO2量的增加显著提高．在一定压力范围内，电阻随压力增加而呈线性增加,只添加15g导电炭黑的硅橡胶材料的电阻率随温度升高而略为降低，而加入纳米级气相法生产的SiO2的炭黑／硅橡胶复合材料的电阻随温度增加而增加且其导电机制为欧姆导电,其电导率受导电团聚体间的电导率控制.

碳化钨/碳化二钨核壳结构纳米复合材料的制备及电催化活性

以偏钨酸铵为钨源,铁黄(FeOOH)为载体,将表面包覆法与原位还原碳化技术相结合,制备出了具有核壳结构的碳化钨(WC)/碳化二钨(W2C)纳米复合材料;应用X射线衍射(XRD)分析、透射电子显微镜(TEM)和X射线能量散射谱(EDS)等手段对不同阶段样品的晶相、形貌、微结构和化学组成等特征进行了表征.结果表明:负载体经煅烧后,载体及包裹层的物相均发生了变化,形貌也相应地发生了改变;经盐酸处理及还原碳化后,样品由WC和W2C纳米颗粒组成,并构成了以W2C为壳,以WC为核的典型核壳结构;结合表征结果对核壳结构的形成机理进行了探讨.采用三电极体系循环伏安法测试了样品在酸性、中性和碱性溶液中对甲醇的电催化氧化活性.结果表明,与颗粒状碳化钨和介孔空心球状碳化钨相比,样品的电催化活性有了明显的提高.这说明W2C与WC构成核壳结构纳米复合材料后,其电化学性能有了明显的提升,核壳结构纳米复合材料是提高碳化钨催化材料活性的有效途径之一.

纳米炭黑/环氧树脂复合材料的研究

利用填充混合法,选用不同添加量的纳米炭黑N220制备了炭黑(CB)/环氧树脂(EP)复合材料。利用X射线衍射(XRay)、透射电镜(TEM),研究了N220炭黑在环氧树脂复合材料中的分散状态;利用扫描电镜(SEM)对N220/EP复合材料的拉伸断口的形貌进行了观察。结果表明,N220炭黑通过偶联剂(KH550)的作用,可与环氧树脂形成良好的界面;N220炭黑在环氧树脂中主要以炭黑粒子以及聚集体的形态均匀分散,并有可能与环氧树脂固化时形成剥离结构;N220炭黑的加入,使材料的力学性能和耐热性均有很大的提高,材料的拉伸强度、断裂伸长率、冲击强度和弯曲强度在N220的加入量为2%时均达到极大值82MPa、3%、20kJ/m2、107MPa,与纯环氧树脂相比,分别提高了32.3%、39.6%、88.7%、10.3%。

纳米炭黑水泥基复合材料的压敏性研究

纳米炭黑水泥基复合材料具有导电性和压敏性。试验结果表明,电阻率随炭黑掺量的变化呈现渗滤特征,渗滤区炭黑体积含量为0.6%—1.5%。处于渗滤区和超过渗滤区的纳米炭黑水泥基复合材料的电阻率具有明显的压力依赖性。在受到压应力时,电阻率减小,卸载后电阻回复具有不可逆性。炭黑水泥基复合材料的压敏性与3个因素有关:试件本身的极化效应、隧道效应和渗流导电。当炭黑掺量在渗滤区以前时,极化效应占主导地位;当炭黑掺量在渗流区内时,隧道效应占主导地位,试件体现出明显的压敏性;当炭黑掺量继续增加时,炭黑聚集体接触的渗流导电占主导地位。

纳米碳管增强炭/炭复合材料的研究进展

纳米碳管(CNTs)具有独特的结构、优异的力学性能、热稳定性与传导性能,是炭/炭(C/C)复合材料理想的增强体。综述了纳米碳管增强炭/炭(CNTs/C/C)复合材料的制备方法,讨论了该复合材料的微观结构、摩擦学性能和传导性能,并展望了CNTs/C/C复合材料的潜在应用和发展趋势。

二氧化钛与碳化钨纳米复合材料制备及其对甲醇的电催化氧化活性

以市售纳米二氧化钛(TiO2)为载体,六氯化钨为钨源,将浸渍法与原位还原碳化技术相结合制备了核壳结构碳化钨(WC)/TiO2纳米复合材料;应用X射线衍射分析、透射电子显微镜、高分辨扫描透射成像和X射线能量散射谱等手段对样品晶相、形貌、微结构和化学组成等特征进行了表征.结果表明,样品的晶相由金红石型TiO2、Ti4O7、WC、W2C和WxC构成,钨碳化物负载于钛氧化物外表面,构成比较典型的核壳结构.采用三电极体系和循环伏安法测试了样品在碱性溶液中对甲醇的电催化氧化活性,结果表明,相比于纯碳化钨和二氧化钛,复合材料的电催化活性得到了明显的提升.样品电催化活性的提升与前驱体钨钛摩尔比、还原碳化时间、核壳结构壳层的完整性和晶相组成以及核壳结构中二氧化钛和碳化钨之间的协同效应有关.这说明金红石是能够提升碳化钨电催化氧化活性的载体材料之一.

纳米导电纤维和导电炭黑并用填充硅橡胶复合材料的电性能

本文研究了纳米导电纤维（Nano-F）与导电炭黑（HG－CB）填充硅橡胶复合材料的电性能，Nano－F／HG—CB填充硅橡胶复合材料具有高的导电性；电阻率随温度增加在25～40℃之间呈负温度系数，而在40～120℃之间电阻率变化不大，具有较高的热稳定性；在不同温度下的伏-安特性呈欧姆线性关系．探讨了这种复合材料的导电机理．

炭黑/硅橡胶纳米复合材料的结构和压阻特性研究

炭黑/硅橡胶复合材料,具有良好的导电性和柔韧性,可用于机器人传感器领域。在炭黑/硅橡胶复合材料中分别添加纳米二氧化硅和纳米三氧化二铝,用扫描电镜考察纳米粒子对导电炭黑在橡胶基体中的分散作用。测量其导电特性、压阻特性,考察了纳米粒子对该复合材料导电特性和压阻特性的影响。结果显示,适量添加纳米粒子,对炭黑具有分散作用和解离作用,可以得到具有导电性好、压阻特性线性好的导电橡胶复合材料,且添加二氧化硅效果优于三氧化二铝。

纳米导电纤维与导电炭黑填充PVC复合材料的电性能研究

对纳米导电纤维 (nano- F)及导电炭黑 (HG- CB)填充 PVC复合材料的电性能进行了研究 ,当 nano-F和 HG- CB的填充量分别为 2 0、10份时 ,复合材料的电阻率急剧下降 ,其用量继续增加 ,材料电阻率变化不大。nano- F填充复合材料在 2 0～ 12 0℃范围内电阻率基本不变 ,具有高的电阻稳定性 ;HG- CB填充复合材料在 2 0～ 60℃范围内随温度升高电阻率逐渐增大 ,之后随温度继续升高电阻率开始下降。nano-F填充复合材料的伏安特性在不同温度下为欧姆线性关系 ,而 HG- CB填充复合材料的伏安特性比较复杂。

碳纤维表面生长纳米碳管及其增强的炭/炭复合材料

采用化学气相沉积工艺在碳纤维表面生长了纳米碳管,将此种碳纤维作为增强材料,以中间相沥青为基体炭前驱体采用浸渍炭化工艺制备了炭/炭复合材料。观察了所得复合材料断口的微观形貌,测试了抗弯强度及热物理性能。结果表明,碳纤维表面的纳米碳管可以有效地提高纤维与基体的粘结力,复合材料的抗弯性能提高了50%,而对复合材料的导热性能影响较小。

原位生长碳纳米管对炭/炭复合材料导热性能的影响

以炭纤维表面原位生长有碳纳米管(Carbonna notubes,CNTs)的针刺毡体作为前驱体制备出生长有CNTs的炭/炭复合材料,并与在同样工艺条件下通过致密化最终热处理得到的纯炭/炭复合材料进行对比。结果表明,在密度几乎相同的情况下,生长有CNTs的炭/炭复合材料的室温Z轴热导率约为11.10W/(m·K),几乎为纯炭/炭复合材料的室温Z轴热导率(6.28W/(m·K))的2倍,其原因可能在于:CNTs可以有效改善炭纤维和热解炭之间的界面特性,明显减少炭/炭复合材料中纤维和热解炭界面处周裂纹的出现,还可以诱导热解炭形成一种拥有更高导热率更易石墨化的粗糙结构。

碳纳米管/炭黑/硅橡胶复合材料的压阻计算模型分析

以碳纳米管、炭黑为填料,硅橡胶为基体制备柔性压力敏感材料。将炭黑填充硅橡胶的压阻计算模型扩展应用于碳纳米管/炭黑/硅橡胶材料,研究了不同填料配比下的碳纳米管/炭黑/硅橡胶的渗流特性,并通过实验对计算模型进行了分析。结果表明,在碳纳米管/炭黑/硅橡胶体系中,选择适合的碳纳米管和炭黑组分配比,可获得较低的渗流阈值,且压阻实验结果与计算曲线偏差较小;由于碳纳米管和炭黑的协同效应和通用有效介质理论适用的边界条件,使得在碳纳米管/炭黑以一定的配比混合下,并用的导电填料体积分数略偏离阈值附近时,实验结果与计算模型曲线可以较好地吻合。

碳化钨/碳纳米管纳米复合材料的制备及其对硝基苯的电催化活性

采用表面修饰技术和原位还原碳化技术制备了纳米碳化钨(WC)/碳纳米管(CNT)纳米复合材料,通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和热重-差热分析(TG-DTA)等手段对WC/CNT纳米复合材料的晶相组成、形态结构和热稳定性进行了表征,结果显示样品是由WC和CNT两相构成,纳米WC颗粒均匀地分散在碳纳米管上,粒径细小;在空气气氛中,WC/CNT纳米复合材料在470℃以下保持稳定。采用循环伏安法研究了WC/CNT纳米复合材料对硝基苯的电催化活性和电化学稳定性。结果表明,WC/CNT纳米复合材料对硝基苯的电催化活性优于纳米WC和CNT,且WC/CNT纳米复合材料在硝基苯电还原过程中保持良好的化学稳定性。

定向碳纳米管/炭纳米复合材料形貌和显微结构

以CVD法定向碳纳米管(ACNTs)阵列为骨架,利用化学气相渗透(CVI)工艺制备了新型定向碳纳米管/炭(ACNT/C)纳米复合材料。通过偏光金相显微镜(PLM)、扫描电子显微镜(SEM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、X射线衍射(XRD)和Raman光谱等分析方法对其显微结构和热解炭沉积机理进行了研究。结果表明:所制ACNT/C纳米复合材料的热解炭结构主要为类粗糙层结构,围绕碳纳米管生长的热解炭石墨层片结构清晰,并且碳纳米管和热解炭之间具有良好的界面结合;而在相同工艺条件下围绕炭纤维生长的热解炭为典型的光滑层结构。这可能是由于在热解炭沉积过程中存在碳纳米管"诱导"沉积过程,即沿着碳纳米管径向的离域化共轭π键和具有类似结构的芳香族大分子通过π-π非共价键作用相结合,并在CNTs纳米尺寸的影响下,芳香族大分子按照"软取向"(Softepitaxy)围绕碳纳米管生成环形层片状类石墨结构的热解炭。该研究结果有望为热解炭的可控沉积起到一定的借鉴作用。

工程轮胎胎面胶用黏土/炭黑/天然橡胶纳米复合材料的性能

在工程轮胎胎面胶配方中，用黏土替代部分高耐磨炭黑，利用机械共混工艺制备了黏土／炭黑／天然橡胶（NR）纳米复合材料，研究了复合材料的综合性能。结果表明，黏土的加入不会对胶料的硫化特性产生太大影响；少量黏土的加入增强了混炼胶的填料网络作用，改善了炭黑／NR硫化胶的物理机械性能，耐磨性能提高了15％～30％，降低了滚动阻力，提高了耐屈挠疲劳破坏性能，当黏土填充量为4份时，复合材料的综合性能最优。

天然橡胶/炭黑/多壁碳纳米管复合材料的结构与性能研究

采用乳液混合共沉得到天然橡胶(NR)/多壁碳纳米管(MWNTs)母胶,母胶依次与硅烷偶联剂、天然橡胶、炭黑(CB)、硫磺等混炼、硫化得到NR/CB/MWNTs复合材料。MWNTs分散在十二烷基苯磺酸钠(SDBS)水溶液中,SDBS吸附在MWNTs表面使MWNTs稳定分散在水中。MWNTs悬浮液与NR乳液混合后,MWNTs随NR一起絮凝沉淀。为提高MWNTs与NR基体的界面粘结,母胶与偶联剂混炼后再与其他组分混炼。分散在母胶中的MWNTs与各混炼组分充分混合使MWNTs均匀分布于NR/CB/MWNTs复合材料中。MWNTs的均匀分散、MWNTs与NR的界面粘结以及MWNTs与CB的协同增强效应使NR/CB/MWNTs复合材料获得较高的力学性能、动态储能模量、玻璃化转变温度、导电性和导热性。

炭纳米纤维增强炭/炭复合材料研究现状和发展趋势

与传统的C／C复合材料相比，CNFs增强C／C复合材料具有更加优异的力学、热物理和摩擦性能等性能，是C／C复合材料领域重点研究和发展的方向之一。