碳纳米管纯化对Pt/CNTs催化甲醇电化学氧化活性的影响

探索了一种适用于 Pt/CNTs催化剂的纯化方法 .利用比表面积测定、 X射线衍射 ( XRD)、透射电子显微镜 ( TEM)和电化学等手段进行了表征 .研究结果表明 ,经该方法纯化的 CNTs作为载体制备的阳极催化剂表现出明显优于相应的混酸氧化法纯化的

碳纳米管(CNTs)对Al-CMDB推进剂燃烧性能及力学性能的影响

为了研究碳纳米管(CNTs)对含Al改性双基(Al?CMDB)推进剂燃烧性能和力学性能的影响,采用吸收?压延的方法制备了推进剂样品,用靶线法测试了推进剂的燃速,并计算了压强指数;测试了推进剂样品在高低常温时的拉伸强度及延伸率。通过扫描电镜、火焰照片、燃烧波、熄火表面形貌及元素分析和DSC分析了碳纳米管影响Al?CMDB推进剂燃烧性能的原因。结果表明,在Al?CMDB推进剂中加入0.7%碳纳米管在6～20 MPa可提高推进剂的燃速,其中6 MPa下燃速提高最多,为4.98 mm·s^(-1);6～20 MPa下压强指数从0.57降低为0.45。管径10～20 nm的碳纳米管能提高Al?CMDB推进剂高低常温的拉伸强度及延伸率。碳纳米管对推进剂的热分解峰温影响不明显,但可使推进剂分解放热量增加。

CNTs泡沫相变复合材料:纳米孔隙的构筑与相变材料的包裹

热能是一种广泛存在并极具应用前景的能源,但目前储热材料的能量转换时间较长,储热效率较低,亟需一种高性能的新型储热材料。本工作通过化学气相沉积(chemical vapor deposition,CVD)方法利用碳纳米管(carbonnanotubes,CNTs)构筑宏观体材料,在微纳尺度下对复合材料结构进行优化,合成孔隙结构可控的 CNTs泡沫,利用毛细管作用力将熔融相变材料硬脂酸和石蜡填充到 CNTs 泡沫中,形成分散均匀的 CNTs相变复合材料。用聚焦离子/电子双束显微电镜(FIB/SEM)观察样品形貌,用差式扫描量热计(DSC)分析样品潜热,用 X 射线衍射仪(XRD)分析样品晶体结构,用拉伸试验机测试样品强度。结果表明:CNTs泡沫对相变材料具有优异的包裹性,减少了在相变循环中相变材料的流失;复合相变材料具有较高的潜热。

镁/碳纳米管(CNTs)复合材料的力学性能初探

用搅拌铸造法对CNTs增强镁基复合材料的室温拉伸断裂与强化机理进行了研究。结果表明,复合材料的力学性能得到了很大的提高,加CNTs起到了增强效果。

碳纳米管预处理及CuO/CNTs燃烧催化剂的制备

采用N-酰化法制备了氯化1-十二烷基-3-甲基咪唑鎓盐([C_(12)C_(1)Im]Cl),与十二烷基硫酸钠(SDS)和混酸(浓硫酸与浓硝酸体积比为3∶1)在碳纳米管(CNTs)预处理和纳米氧化铜(CuO)负载两方面效果进行了对比。采用ATR-FTIR研究了[C_(12)C_(1)Im]Cl的分子结构;采用SEM研究了不同预处理后的CNTs的微观形貌;采用XPS分析了CNTs负载CuO的反应机理。结果表明,成功合成了[C_(12)C_(1)Im]Cl,其分子中含有一个带正电荷的咪唑鎓亲水基团,SDS含有一个带负电荷的硫酸酯基亲水基团,可分别作为阳离子表面活性剂和阴离子表面活性剂对CNTs进行表面预处理;经[C_(12)C_(1)Im]Cl预处理后的CNTs管状清晰,管壁光滑,无团聚状态,具有优异的分散程度;CuO锚定在CNTs的缺陷位点上使得CuO稳定在CNTs表面。经[C_(12)C_(1)Im]Cl表面预处理后,可获得CuO质量分数为46.40%、分布状态均匀、高结合强度的CuO/CNTs燃烧催化剂。

油气井碳纳米管(CNTs)复合固井水泥断裂性能热损伤机制

利用半圆盘三点弯曲试验研究碳纳米管(CNTs)质量分数分别为0.05%、0.10%和0.30%的复合固井水泥试样在25、50、100和200℃下断裂力学性能损伤规律。研究结果表明:随外部温度增高,CNTs复合固井水泥试样三点弯曲加载下断裂形式由脆断过渡为韧性断裂;CNTs质量分数相同的试样Ⅰ型断裂韧度随外部温度的增高呈对数形式降低;CNTs复合固井水泥试样断裂速率随外部温度升高呈指数下降趋势,与材料在高温下由脆转韧的规律一致;随着外部温度升高试样断裂压缩功降低,温度对CNTs复合固井水泥材料的热损伤效应非常显著。CNTs质量分数为0.10%时,CNTs加入能协调水化矿物间的热膨胀差异,提升CNTs复合固井水泥材料高温下的抗裂性能。

一步法制备聚氨酯／碳纳米管复合泡沫材料及其性能

采用球磨法将碳纳米管分散到聚醚三元醇中,以水为发泡剂,采用一步法原位聚合制备了聚氨酯(PU)/碳纳米管(CNTs)复合泡沫材料,研究了发泡剂水的添加量和碳纳米管的含量对复合材料密度和性能的影响。结果表明,随水添加量的增加,泡沫材料的密度、压缩模量、拉伸模量以及断裂伸长率呈下降的趋势;碳纳米管的加入大幅度提高了材料的压缩强度和拉伸模量。热失重分析结果表明,复合材料的热稳定性随水含量的增多而下降,随碳纳米管含量的增多而略微升高。

碳纳米管填充PMI泡沫的制备及其吸波性能研究

将碳纳米管引入到PMI泡沫中,制备具有吸波性能的PMI泡沫,分析了碳纳米管对于PMI化学结构、泡孔结构以及力学性能的影响。结果表明,5%碳纳米管填充的PMI泡沫反射率能达到-15.23 dB,但碳纳米管的加入,会对PMI泡孔结构、力学性能造成不利影响。

碳纳米管修饰泡沫镍空气扩散电极电-Fenton法降解水中对硝基酚

采用涂覆焙烧法制备碳纳米管修饰泡沫镍空气扩散电极，并用环境扫描电子显微镜和循环伏安法对其表面形貌和氧化还原特性进行了表征。考察了该电极还原O2产生H2O2的性能及对水中对硝基酚的降解性能。表征结果表明：碳纳米管修饰泡沫镍空气扩散电极具有多级孔道结构；在-0．6V处具有较强的氧双电子还原峰。实验结果表明：当电流为150mA、反应时间为120min时，产生的H2O2的质量浓度为321．38mg／L；在外加0．1mmol／LFeSO4形成的电-Fenton体系中，反应30min后对硝基酚去除率可达95舯％；且该电极重复使用10次的对硝基酚去除率为92％-96％。

碳纳米管对中间相沥青基泡沫炭热导率和力学性能的影响

利用超声分散的方法,使改性后的碳纳米管(m-CNTs)在中间相沥青中均匀分散,通过自挥发发泡法制备出不同m-CNTs含量的中间相沥青基泡沫炭。用TEM、SEM等分析方法研究了不同m-CNTs的添加量对泡沫炭结构和性能的影响。实验结果表明,与CNTs相比,m-CNTs的分散性有所提高;添加一定量的m-CNTs后,泡沫炭的平均泡孔尺寸有所减小,并且微裂纹数减少;当m-CNTs的添加量达到5%(质量分数)时,泡沫炭的热导率和压缩强度均达到最大,分别为137W/(m.K)和12.1MPa。

碳纳米管改性泡沫混凝土物理力学与阻尼性能

以普通硅酸盐水泥为基体,结合化学发泡、表面活性剂超声分散纳米纤维法,制备碳纳米管(MCNT)改性泡沫混凝土(MCNT/FC)。在研究MCNT/FC的基本物理性能(干密度ρd、吸水率Wc、抗压强度fc)基础上,进一步采用平板导热法、自由激振-半功率带宽识别法研究其隔热保温性能(导热系数λc)及阻尼减振性能(阻尼比ζc),最后通过SEM分析微观结构。结果表明,相比于空白泡沫混凝土,适量中空、多层的MCNT(0.05%)可均匀分散于泡沫混凝土中,微观空隙变少、变小,实现对基体的增韧补强与稳泡成核效果,fc、Wc、ρd、λc分别提高50.0%、降低15.3%、提高13.3%、降低77.3%,性能达到最佳,但ζc未能明显提高;MCNT掺量0.10%时,fc增幅为30.0%,且ζc达到最大(0.060 1),增幅为36.2%,拥有平衡的力学与阻尼性能。泡沫混凝土内部细小孔隙、MCNT良好的层间摩擦力及其与水化产物间的内摩阻力对阻尼性能均有促进作用。

磁场取向镀镍碳纳米管/聚氨酯复合泡沫材料的制备及性能

在磁场作用下通过一步法原位聚合制备了磁场取向镀镍多壁碳纳米管/聚氨酯复合泡沫材料。通过透射电镜、扫描电镜等表征了泡沫材料的结构,并测试了材料的压缩性能和吸声性能。结果表明:镀镍碳纳米管可使聚氨酯泡沫材料的泡孔更均匀。在磁场作用下,镀镍碳纳米管取向能显著提高材料的压缩强度,当碳纳米管的质量分数为1.0%时,其压缩强度为纯PU泡沫材料的3倍。同时,取向镀镍碳纳米管/PU复合泡沫材料的吸声性能也得到了进一步提高。

压电集成碳纳米管CNT增强功能梯度结构非线性建模与仿真

将碳纳米管(carbon nanotube,CNT)以梯度形式分布与基体材料结合,形成功能梯度(functionally graded,FG)结构。为了实现FG-CNT增强复合板在发生大变形时的准确计算,考虑四种典型的CNT分布形式,均匀分布、V型分布、O型分布和X型分布,建立基于Reissner-Mindlin板壳假设的大变形几何非线性有限元模型。该模型不仅包含了几何全非线性应变位移关系,还考虑了薄板结构法向发生大转角的情形。该研究与文献结果进行比较,验证模型的准确性;对FG-CNT增强复合板进行几何大变形非线性计算,分析CNT分布形式、CNT增强角度等因素对FG-CNT增强复合板刚度的影响。研究结果表明,CNT分布形式及增强角度对FG-CNT复合板的力学特征有显著的影响。

纳米KClO_4/CNTs的制备及其与铝粉爆燃发光强度的测定

为了研究纳米复合材料与铝粉基烟火药的发光强度,基于NH4Cl O4和KOH的复分解反应制备了高氯酸钾/碳纳米管(KCl O4/CNTs)纳米复合材料。用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)表征了其结构。化学分析测试了纳米复合材料中各组分的含量,测定了KCl O_4/CNTs-Al、KCl O4-CNTs-Al、KCl O_4-Al不同烟火药配方的发光强度。结果表明,KCl O_4能够有效附着在CNTs的表面且包覆完全,制备的KCl O_4/CNTs复合材料的粒径为74.0 nm,用化学分析法测得KCl O_4/CNTs中两种物质的质量比为78∶22。与KCl O_4-CNTs-Al和KCl O4-Al烟火药相比,KCl O_4/CNTs-Al(77/23)烟火药的发光强度分别提高了39.4%和88.2%。这种发光强度的提高是由于KCl O_4的纳米化、CNTs的催化与燃烧,其中KCl O_4的纳米化对这种发光强度的贡献优于CNTs。

CNTs/La^(3+)掺杂TiO_2纳米纤维对Cr(Ⅵ)的催化性能研究

通过静电纺丝技术分别制备了碳纳米管(CNTs)掺杂,CNTs/La^(3+)共掺杂的TiO_2纳米纤维,以重金属Cr(Ⅵ)为目标降解物,考察了碳纳米管单组分掺杂,La3+/碳纳米管(CNTs)共掺杂TiO_2纳米纤维(CLCT)及溶液p H值对重金属Cr(Ⅵ)催化活性的影响。结果表明,La3+掺杂的TiO_2光催化活性高于纯TiO_2,适量La3+/碳纳米管共掺杂TiO_2光催化活性进一步提高,最佳掺杂量是当CNTs相当于Ti的摩尔浓度为0.15∶1和La3+的摩尔比为0.05%时得到的纳米纤维催化剂。当重金属Cr(Ⅵ)初始质量浓度为10 mg/L,纳米纤维催化剂(CLCT)投加量为1.0 g/L,p H值为4时,10mg/L的Cr(Ⅵ),在可见光源照射下100 min后的催化效率达99.86%。

碳纳米管泡沫体的制备及其对腐植酸的吸附性能

以碳纳米管、聚氨酯发泡剂为主要原料制备出一种新型高效吸附剂,研究了其对天然水中腐植酸的吸附特性.试验中考察了腐植酸溶液pH值与初始浓度、吸附剂用量与吸附时间对吸附过程与效果的影响.试验发现,碳纳米管泡沫体对腐植酸吸附平衡时间约为5 h;在酸性（pH为3.5）及偏酸性条件下（pH为5.5）,1%CNT泡沫体对腐植酸吸附率高;在腐植酸初始浓度低于20 mg/L与在20~40 mg/L时,其吸附率分别为100%和大于80%.研究结果表明,碳纳米管泡沫体是一种新型高效的吸附剂,在酸性与偏酸性条件下对天然水中腐植酸有很好的吸附效果,碳纳米管泡沫体吸附腐植酸符合Langmuir模型.

碳纳米管-草酸锌/聚氨酯泡沫的制备与性能

采用溶胶-凝胶法合成了碳纳米管-草酸锌粉体(CNT-ZnOD),扫描电子显微镜照片表明,其含有三种典型的结构:ZnOD包覆在CNT表面上形成的"核/壳"结构,针叶状结构的ZnOD以及由ZnOD自组装形成的类金字塔结构。通过浸渍法制备了阻燃软质聚氨酯/CNT-ZnOD泡沫材料;通过热分析仪和锥形量热仪等对材料的热稳定性和燃烧性能进行了研究。热分析结果表明,CNT-ZnOD有利于提高软质聚氨酯泡沫在280℃以上的热稳定性;锥形量热仪结果表明,CNT-ZnOD能够同时降低泡沫材料的热释放速率和总烟释放量。

羟基改性的多壁碳纳米管接枝聚氨酯泡沫的制备及性能研究

采用原位聚合法制备了表面羟基化多壁碳纳米管(MWCNT)接枝聚氨酯(PU)泡沫复合材料。采用超声处理使MWCNT在聚醚多元醇中均匀分散,原位聚合可以改善MWCNT与PU材料间的界面效应。结果表明,当MWCNT含量小于0.4%(质量分数,下同)时,PU泡孔形态稳定,分布均匀且泡孔尺寸较小,并观察到泡孔壁网状结构间出现膜状结构;当MWCNT含量大于0.6%时,泡孔尺寸明显变大甚至出现泡孔塌陷;复合材料的回弹性、拉伸强度和断裂伸长率均随MWCNT含量的增加呈先增加后降低的趋势;复合材料的溶剂吸附能力随MWCNT的引入对不同溶剂产生了不同的影响,极性溶剂水的吸附摩尔数随着MWCNT含量的增加而降低,非极性溶剂石油醚的变化规律则相反。

碳纳米管增强粉煤灰泡沫混凝土的制备及变形特性

为满足泡沫混凝土作为隧道围岩支护预留变形层填充介质力学性能要求,研制了一种微量碳纳米管增强粉煤灰泡沫混凝土(CNTAFC)的新型变形层填充材料。基于单因素分析,利用Box-Behnken Design响应面法,建立CNTAFC抗压强度预测模型,对其制备参数进行优化。此外,联合单轴压缩试验与数字散斑采集技术,对CNTAFC试样的荷载变形特征进行研究。结果表明:CNTAFC抗压强度回归模型合理有效,当碳纳米管(CNTs)掺量0.13%,骨胶比24.75%,粉煤灰掺量70.57%时,其28 d抗压强度预测值最大为5.936 MPa,误差为2.54%;CNTAFC试样提高了峰值强度,延性增强,其平均峰后强度大于峰值强度的60%,峰后曲线应变范围占极限应变的30%以上,满足围岩卸压吸能材料的性能要求;CNTAFC变形局部化启动可分为应变条件和应力条件,且选择应变确定条件为宜;在变形局部化启动时,CNTAFC强度接近峰值强度,泊松比显著提升。

基于DFTB法的碳纳米管(CNT )储氢机理的探讨

碳纳米结构材料(C60,CNT)被认为是氢能的主要载体而备受关注,但近几年来的报道不尽一致。基于DFTB分析法,结合相关的研究成果,从氢与碳纳米结构的原子相互作用入手,探讨CNT储氢的可行性,并介绍了氢化的C60-H和CNT-H结构和电化学特性。理论分析表明,H2分子直接穿透碳结构网进入内部(C60笼,碳纳米管)的趋势受到来自碳纳米结构本身势垒的抑制,而通过转换极性,利用电化学的方式储存与释放氢气是可行的。