离子液体改性石墨烯的制备及其对ABS复合材料导热性的影响

通过绿色直接机械球磨法,将石墨粉(G粉)与1-己基-3-氨乙基咪唑四氟硼酸盐离子液体([HAIM]BF4)相结合,制备了离子液体功能改性石墨烯(G@ILs)。将G@ILs和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)采用熔融共混法制备了G@ILs/ABS复合材料。通过FTIR、XPS、XRD、拉曼光谱、SEM、TEM和EDS对G@ILs进行表征,对ABS复合材料的性能和形貌进行了测试和表征。结果表明,[HAIM]BF4通过阳离子-π相互作用对石墨烯进行了有效修饰,保持了石墨烯的结构完整性。G@ILs的引入使G@ILs/ABS复合材料的力学性能得到了显著改善。G@ILs质量分数为1.0%时,制备的G@ILs/ABS复合材料(记为1.0%G@ILs/ABS,下同)的拉伸强度和弯曲模量为42.4 MPa和2145.1 MPa,分别比ABS提高了8.36%和12.76%。此外,1.0%G@ILs/ABS的导热系数为0.249W/(m·K),比ABS提高了21.5%。

类玻璃环氧高分子/碳纳米管复合材料的界面调控及高性能化研究

在环氧类玻璃高分子中引入大量的动态共价键会导致其力学性能显著降低,因此本文采用聚离子液体原位聚合修饰碳纳米管(PIL-MWCNT)改性环氧类玻璃高分子,发现其拉伸强度、断裂伸长率、冲击韧性和断裂韧性分别提高79.5%、1851.6%、158.3%和404.4%。这是由于聚离子液体(PIL)吸附在碳管表面促进碳管分散,增强碳管和基体相互作用。并且,PIL-MWCNT改性后临界应力强度因子(K_(Ic))值较未改性体系提高了158.3%,应力松弛时间降低至16.7%。PIL-MWCNT强界面结合力引起基体塑性形变以及MWCNT的裂纹偏转、裂纹钝化和裂纹桥接,实现了环氧类玻璃高分子的增韧。此外,PIL-MWCNT体系重塑后力学性能保持在80%以上(MWCNT体系为70%以上),起始热分解温度升高了6.2℃,残炭量降低了14.1%。本章提供了一种简单高效的纳米粒子分散方法,进而显著提高环氧类玻璃高分子的力学性能以及热机械性能。

离子液体在碳纳米管功能化及复合材料中的应用研究进展

离子液体具有低毒性、不易挥发、高的离子传导率、高的化学和热稳定性等特殊的性质,近几年在碳纳米管中的应用研究引起了广泛的关注。本文作者综述了离子液体近年来在碳纳米管的共价功能化、非共价功能化和聚合物复合材料中的应用研究进展,重点论述了其优势及展望。

离子液体中制备碳纳米管复合材料的研究

与传统的溶剂相比,离子液体作为一种新型的绿色环保溶剂及优良电解质,在碳纳米管复合材料制备中得到了广泛的应用。对近年来利用离子液体合成出的碳纳米管/金属复合材料、碳纳米管/纤维素复合材料、碳纳米管/聚合物复合材料,以及在高分子离子液体、离子液凝胶中制备的碳纳米管复合材料进行了综述,介绍它们的优势及特点。对今后离子液体在碳纳米管复合材料制备中的研究和发展重点做了展望。

基于CMWCNT/Nafion的增强型离子聚合物金属复合材料的制备及致动性能

离子聚合物金属复合材料(IPMC)是一种新型的电活性材料,具有体积小、质量轻、驱动电压低等优点,但驱动力小、稳定工作时间短等问题限制着其柔性致动性能。提出了一种基于银基IPMC的增强型致动器,通过在IPMC的基底聚合物中掺杂羧基化多壁碳纳米管(CMWCNT),来提高IPMC的整体机械性能和致动性能。其中,掺杂质量分数0.5%CMWCNT的IPMC的最大尖端位移和驱动力分别增加至未优化银基IPMC的1.60倍与2.32倍,该性能的提升归因于CMWCNT良好的导电性和羧基对水合阳离子迁移的加速作用。与未优化的银基IPMC相比,掺杂质量分数0.5%CMWCNT时IPMC驱动速率可提升至3.57倍。研究结果可为IPMC在各领域的应用发展提供参考。

离子液体在碳纳米管/橡胶复合材料中的应用进展

离子液体作为一种绿色溶剂,具有毒性低、不挥发、不燃烧、电导率高、热稳定性和化学稳定性好等优点,近几年在碳纳米管复合材料研究中引起广泛的关注。分析了碳纳米管/橡胶复合材料性能优势和存在问题,重点论述离子液体在改性碳纳米管/橡胶复合材料中的应用,并对其应用前景进行了展望。

离子液体/金属有机框架复合材料捕集分离CO_(2)

由于全球气候变化加剧和极端天气的增加,CO_(2)捕集分离已经不单单具有重要的战略意义,更关乎人类的生存。近年来,用于捕集分离CO_(2)的新型材料层出不穷,其中,离子液体(ionic liquids,ILs)具有可调变的化学结构和独特的物理化学性质,例如低挥发性、高热稳定性和较好的溶解性,从而引起了广泛关注。同时,金属有机框架结构材料(metal-organic frameworks,MOFs)在CO_(2)捕集分离方面也表现出优异性能。基于此,本文总结了ILs与MOFs相结合的ILs/MOFs复合材料捕集分离CO_(2)的研究进展,主要包括ILs负载于MOFs材料和对MOFs进行改性的吸附分离、MOFs材料分散于ILs中形成多孔液体的吸收分离、膜分离等方法的研究现状,同时,深入探讨了各方法的优点和不足之处,并对ILs/MOFs复合材料在CO_(2)捕集分离中的应用前景和发展趋势进行了展望。

离子液体-碳纳米管复合材料用于聚氨酯抗静电剂的研究

为降低聚氨酯薄膜的表面电阻率,提高其抗静电稳定性。以离子液体(IL) 1-羟乙基-3-甲基咪唑双三氟甲基磺酰亚胺盐([C2OHmim][Tf2N])和多壁碳纳米管(MCNT)为原料,通过物理改性制备不同配比的离子液体-碳纳米管复合材料,并用其改善聚氨酯薄膜的抗静电性能,最终通过溶液涂膜法制得IL-MCNT/PU薄膜。IR、FT-IR分析结果表明,与IL复合后的碳纳米管具有良好的分散性;IL也通过羟基成功固定在聚氨酯基体中。改性后PU膜的表面电阻率降低了6个数量级,当添加ILMCNT-5时,材料的电阻率由2.1×1013Ω降至2.7×107Ω,经过10 min超声处理后几乎保持不变。与单一组分离子液体相比,IL-MCNT显示出更好的抗静电稳定性;碳纳米管的加入提高了材料的力学性能。

等离子体诱导接枝聚合修饰碳纳米管及其环氧树脂复合材料

以马来酸酐(MAH)为有机单体,通过等离子体诱导接枝聚合法修饰碳纳米管(CNTs),借助红外光谱、扫描电镜分析手段,对所得表面为聚合物膜修饰碳纳米管(p-CNTs)进行表征。将上述p-CNTs应用于环氧树脂(EP)固化体系,制备出p-CNT/EP纳米复合材料,研究了其对EP性能的影响。结果表明:等离子体可诱导马来酸酐在CNTs表面接枝聚合成膜。利用包覆于CNTs表面的聚马来酸酐(PMAH)薄膜功能化修饰CNTs。合适含量的p-CNTs可显著提高环氧树脂的强度和韧性,使其高度强韧化。

碳纳米管的等离子体表面功能化及其聚合物基复合材料的研究进展

碳纳米管以其独特的结构与优异的性能成为提高聚合物基复合材料性能的重要选择,从处理方法、表征及应用等方面概述了碳纳米管的等离子体表面功能化的研究进展,特别是对近年来国内外文献报道的应用等离子体技术处理碳纳米管方法、处理效果及其应用做了比较全面的总结,并对这种技术的应用前景进行了展望。

离子液体修饰碳复合材料固定化脱氢酶

为了探究离子液体修饰的氧化石墨烯聚乙烯亚胺(GO PEI)材料对苯丙氨酸脱氢酶固定化的影响,首先采用不同咪唑基离子液体对游离苯丙氨酸脱氢酶进行修饰,其次利用咪唑基离子液体[BMIM]Cl修饰GO PEI,分别考察GO、GO PEI和GO PEI[BMIM]Cl固定化苯丙氨酸脱氢酶的性能,然后利用扫描电镜(SEM)以及红外光探究酶固定化的机制。结果表明:咪唑基离子液体中[BMIM]Cl对酶有激活作用,其相对酶活为110.0%;GO PEI PheDH[BMIM]Cl固定化酶的酶活可达93.5%,高于GO PheDH和GO PEI PheDH固定化酶,且温度耐受性和pH耐受性均比游离酶有所提高;GO PEI PheDH[BMIM]Cl固定化酶经过6次重复利用,仍可保持82.7%的酶活,而对照的GO PEI固定化酶的酶活为69.7%。离子液体修饰的碳复合材料具有良好的生物相容性和导电性,在非水相酶催化和生物电催化领域具有广阔的应用前景。

离子液体在碳纤维复合材料中的应用

近年来碳纤维复合材料发展越来越快,应用领域更加广泛,除了对材料的性能需求持续提升,材料的功能化趋势也日渐明显,离子液体由于其优异的化学性能被逐渐应用于碳纤维复合材料中。文章介绍了离子液体在碳纤维复合材料界面改性、增强复合材料、储能材料等方面的应用。

碳纳米管及其复合材料在锂离子电池负极材料中的研究进展

碳纳米管因具有特殊的结构和独特的物理化学特性而被广泛研究。它优良的嵌锂性能使其可能成为一种优良的锂离子电池材料。单独的碳纳米管作为锂离子电池负极材料,有优点也存在着缺点,将碳纳米管与其他材料复合,利用复合材料中各组分间的协同效应,达到优劣互补,可以大大提高锂离子电池材料的性能。综述了近年来研究者们对碳纳米管及其复合材料在锂离子电池负极材料中的研究进展,并展望了碳纳米管/硅基复合材料的研究前景。

离子液体@TiO2纳米复合材料的制备及其光催化性能

利用—Si—O—共价键将离子液体嫁接在纳米TiO_2表面,制备离子液体@TiO_2纳米复合材料,并利用红外光谱、差热分析、元素分析等技术手段进行了分析。光催化性能研究表明,在紫外光照射60 min后,[C8tespim]Br@TiO_2([C8tespim]:N-3-(3-三乙氧基硅烷基丙基)-4,5-二氢咪唑)复合材料能够将甲基橙100%脱色,明显优于TiO_2P25的光催化降解性能。同时发现其光催化性能与阴离子类型有密切关系,活性顺序为[C8tespim]Br@TiO_2<[C8tespim]PF6@TiO_2<[C8tespim]Tf2N@TiO_2。

CNTs/AgCuNi复合材料的制备及力学性能

银基复合材料具有高强度、高模数、低延展性、高耐磨性、低热膨胀等优异性能,在电接触领域中迅速发展。本研究采用机械合金化法将CNTs与AgCuNi合金粉末混粉、球磨,将复合粉末通过放电等离子(SPS)压制烧结后制备出CNTs/AgCuNi银基复合材料。研究了添加不同体积分数CNTs及不同压制烧结温度制备的复合材料组织结构、力学性能。结果表明,添加2%的CNTs的复合材料在700℃烧结后,材料致密度达到98.93%、硬度(HV_(0.2))为101.07,综合性能较好。

[Emim]NTF_(2)/MIL-53(Al)复合材料制备及其硫酸羟基氯喹吸附性能探索型实验设计

该文设计了[Emim]NTF_(2)/MIL-53(Al)复合材料制备及其硫酸羟基氯喹(HCQ)吸附性能探索型实验。采用溶剂热法和浸渍法制备了[Emim]NTF_(2)/MIL-53(Al)复合材料,通过静态吸附法考察了pH值、离子浓度、吸附时间和温度等因素对复合材料HCQ吸附性能的影响,并探讨了吸附机理。实验结果表明,[Emim]NTF_(2)的负载量为20%时,复合材料在20 min的吸附容量可达230.95 mg/g。高吸附容量可归因于材料骨架原子和离子液体与HCQ分子之间的氢键和π-π堆积相互作用。该探索型实验涉及配位化学、物理化学和仪器分析等专业知识,有助于引导学生将专业理论知识与科研前沿相链接,有利于激发学生科研兴趣,扩展学生视野。

离子液体改性MWCNTs、MoS_(2)及其复合纳米流体的摩擦学性能

采用1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([EMIm]BF_(4))离子液体分散多壁碳纳米管(MWCNTs)、二硫化钼(MoS_(2))于去离子水以得到具有优异摩擦学特性的纳米流体.通过拉曼光谱仪、纳米粒度电位仪、接触角测量仪表征其分散与润湿性,通过导热系数仪和流变仪测试其热物性,并通过材料表面性能综合测试仪进行摩擦实验.结果表明:经[EMIm]BF_(4)改性而制备的纳米流体Zeta电位大幅提高,纳米颗粒在空间位阻作用下有效分散于水基液,故保持润湿性的同时增强了导热能力,其对高温合金的润湿接触角最小为59.33°,室温(25℃)平均黏度最低为1.49 mPa·s,且导热系数最大为1.02 W·(m·K)^(-1).纳米流体中层状、管状几何结构的MoS_(2)、MWCNTs纳米颗粒极大强化了基液的减摩抗磨性能,平均摩擦系数降至0.083,磨痕体积磨损率相比传统水基冷却液减小了72.33%.

金属有机骨架复合材料的合成及应用研究

为了提高金属有机骨架复合材料的吸附性,针对金属有机骨架复合材料的合成及应用展开研究。文章描述了金属有机骨架孔隙中负载离子液体,还分析了离子液体/金属有机骨架复合材料在吸附与萃取中、大气环境介质中以及水环境中的应用,通过相关研究可知,采用离子热合成法与后合成法制备离子液体/金属有机骨架复合材料,能够充分发挥离子液体与金属有机骨架比表面积大、孔径均匀、孔结构可调的优势,可为相关研究提供参考。

采用氩气射流等离子体改善碳纳米管环氧树脂复合材料的性能

采用氩气射流等离子体处理了未固化的碳纳米管环氧树脂复合材料。通过测量和记录电压电流波形、放电图像和发射光谱表征了氩气射流等离子体的放电特性。研究了外施电压、处理时间和处理距离对复合材料电阻率的影响。结果表明,氩气射流等离子体为典型的扩散流光放电,主要活性粒子的发射光谱强度随外施电压的增大而提高。当处理距离为14.5mm,处理时间为18 s,外加电压为10.6 kV时,氩气射流等离子体处理复合材料的效果最好。相比未处理过的复合材料,碳纳米管在环氧树脂中的分散性变好,处理后的复合材料的电阻率降低,导电性变好。老化试验表明材料的电阻率十分稳定,30 d内未有变化。

百草枯在碳纳米管与离子液体复合修饰电极上的电化学行为及测定

制备了碳纳米管（MWCNTs）和疏水性离子液体1－丁基－3－甲基咪唑六氟磷酸盐（BMIMPF6）复合修饰电极（MWCNTs—BMIMPF6／GCE），并采用红外光谱（IR）分别对MWCNTs、BMIMPF6及MWCNTs—BMIMPF6进行了表征。运用循环伏安法研究了百草枯（PQ）在该修饰电极上的电化学行为。结果表明，在pH7．0的PBS缓冲溶液中，PQ在MWCNTs—BMIMPF6／GCE上出现2对明显的氧化还原峰，在20～200mV／s扫描速率范围内，其氧化还原峰电流均与扫描速率平方根（v^1/2）呈线性关系，表明该电极过程受扩散控制。计算了电极过程的部分动力学参数：电极有效面积A=0．1564cm^2，百草枯在pH7．0的PBS缓冲液中的扩散系数D=7．0×10^-5cm^3／s。优化了方波溶出伏安法（SWSV）的实验参数，发现峰电流Ipal与PQ浓度在7．729×10^-7～9．660×10^-5moL／L范围内呈线性关系，检出限为1．576×10^-7mol／L。采用该方法对实际水样进行检测，增敏回婀率为93％～104％．