纳米多孔结构镍基复合膜电极的电化学法制备及其电容特性

通过对电沉积法得到的Ni-Cu合金镀层进行电化学去合金化处理,制备了纳米多孔结构金属镍膜.采用循环伏安法对多孔金属镍膜在1mo·lL-1KOH溶液中进行阳极氧化处理,获得了纳米多孔结构的镍基复合膜电极.应用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)和电化学技术对所制备的膜电极的物理性质及赝电容特性进行了表征.SEM、XRD和XPS的测试结果表明,所制备的纳米多孔结构镍基复合57膜8F由·gN-i1、的N初i(O始H比)2和电N容iO;在OH1组00成0次.电充化放学电实循验环结后果,它显的示比,该电复容合值膜为在54240F·A·gg-1-,1的电充容保放持电率电为流密94度%下.纳,给米出多孔了结构有利于KOH电解液的渗透,从而促进反应物种在电极内部的传输;纳米多孔的金属镍基体可以提高Ni(OH)2膜的电子导电性;纳米大小的Ni(OH)2颗粒能够缩短质子的固相扩散路径.上述因素是所制备的纳米多孔结构镍基复合膜电极具有优异赝电容特性的主要原因.

具有纳米多孔结构的WO_3薄膜的制备

研究了阶跃加压阳极氧化法在金属钨基底上制备具有多层纳米孔结构形貌的WO3薄膜的工艺,主要研究了阳极氧化条件对生成纳米孔结构的影响及热处理制度对样品形貌和结构的影响.结果表明:在60 V电压和20℃反应温度条件下,在含质量分数为0.05%NH4F的电解液中阳极氧化20 min得到的样品表面,具有形貌规则的自组装纳米多层网孔结构,且排列紧密.此外,将阳极氧化制得的样品以5℃/min的速率升温至450℃并保温3 h,可使生成的无定形氧化钨薄膜在保持多孔结构形貌基本不变的条件下晶化.

负载二氧化钛纳米颗粒的钯/氧化铜纳米多孔结构复合材料的制备及应用

本发明公开了一种负载二氧化钛纳米颗粒的钯/氧化铜纳米多孔结构复合材料的制备方法。利用化学脱合金将Ti-CuPd非晶条带制成待复合的Pd/CuO纳米多孔结构;将一定量油酸、钛酸四丁酯、油胺依次加入到环己烷中并不断搅拌,而后转移到反应釜中进行水热反应后得到二氧化钛纳米颗粒;将上述Pd/CuO纳米多孔结构加入到正己烷溶液中超声后得到黑色悬浮液,向其中加入不同量二氧化钛纳米颗粒,

SiO_2气凝胶纳米多孔结构的自组装过程模拟

基于分子动力学理论,模拟并计算了纳米多孔SiO_2气凝胶的原子尺度模型和力学性能。SiO_2气凝胶网络结构的自组装形成过程表明,当密度为0.078 g/cm3时,形成的结构以纳米团簇为主,难以形成连通的骨架结构;当密度为0.172 g/cm3及以上时,硅氧元素分布已扩展形成了连通的无定形骨架结构。通过对不同密度体系模型单轴施加应变并计算相应的应力值,得到应力-应变关系曲线,并依据弹性范围求得弹性模量。模拟结果表明,弹性模量与密度成一次线性关系,当气凝胶密度在0.078~0.443 g/cm3时,弹性模量为0.1265~0.7889 MPa。

纳米多孔结构气凝胶传热模型及绝热机理研究

气凝胶是一种具有纳米多孔结构的超级绝热材料,可广泛应用于航空航天、热能传输、节能建筑等领域。在结构单元的气固耦合传热基础上,建立了纳米多孔结构气凝胶的传热模型,推导了有效热导率表达式,并将该传热模型的计算结果与实验结果进行对比研究,进一步验证了该模型的准确合理性。计算分析了不同含量、不同纤维增强的SiO2复合气凝胶的绝热系数,为进一步优化设计多孔结构材料垫定了良好的理论基础。

结合有限元和机器学习优化镍金属纳米多孔结构的有效杨氏模量

纳米多孔材料相比于其宏观块材具有许多优异而独特的性能.纳米材料的这些性能来源于其特征尺寸及几何形状.因此,通过改变纳米多孔结构实现对其性能的有效调控可以促进它们的实际应用.本文基于表面本征应力模型和分子动力学模拟结果,构建纳米多孔结构的宏观模型,对镍金属纳米多孔结构的力学变形进行了有限元模拟,计算不同镍金属纳米多孔结构由于韧带表面应力产生的初始应变,并进一步计算其有效杨氏模量.为实现纳米多孔结构力学性能的优化,建立基于高斯过程的代理模型,该模型可以对构型的有效杨氏模量进行高精度预测,与有限元相比实现了7个数量级的加速计算.最后使用该模型对全设计域结构的有效杨氏模量进行预测,得到杨氏模量最大的构型并进行了有限元验证.本工作实现了纳米多孔结构的跨尺度模拟,并利用代理模型大幅提高了计算效率,为具有优异性能的纳米多孔材料的优化设计提供了方法框架.

纳米多孔SiO_2薄膜的结构控制与强化

报道了采用溶胶 -凝胶技术 ,结合碱 /酸两步催化和氨与水蒸气混合气体热处理技术 ,成功地制备了高孔隙率、耐磨和附着力好的纳米多孔SiO2 薄膜 .使用透射电镜 (TEM )、扫描电镜 (SEM)、原子力显微镜、椭偏仪等方法测量和分析了薄膜的特性 .实验结果表明 :通过控制实验条件实现了SiO2 纳米结构的人工控制 ,形成的薄膜折射率在 1.18～1.4 1之间连续可调 ;采用碱 /酸两步催化法明显提高了薄膜的力学性能 ,混合气体中的热处理进一步改善了薄膜的力学性能 ;薄膜增强归因于SiO2

三维锥阵列型纳米多孔锡镍合金负极的制备及储锂性能研究

基于铜箔基底采用无模板定向电沉积法制备三维锥阵列型纳米多孔镍集流体,再通过脉冲电沉积法在其上负载锡镍合金,制得三维锥阵列型纳米多孔锡镍合金负极。采用SEM、XRD、EDS和恒流充放电测试系统研究合金负极的微观结构、物相组成、化学成分和电化学性能。结果表明,该合金负极的阵列单元为锥顶呈球形的纳米锥,锥体表面存在孔隙。在0.1mA/cm~2电流密度下,该合金负极首次充/放电比容量为0.28/0.36mA/cm~2,100周循环后,可逆比容量为0.21mA/cm~2,可逆容量保持率为75%。

宽温域纳米多孔硅/碳复合负极的制备及储锂性能研究

基于商用铸造Mg-Si合金,采用化学腐蚀和碳包覆技术相结合,制备出纳米多孔硅/碳复合负极。通过SEM、XRD和EDS技术表征了该负极的物相构成、化学成分和微观结构,并对其电化学性能进行了研究。结果表明,该负极具有典型的三维双连通纳米多孔结构,且碳层均匀包覆在多孔硅表面。0.1 C电流密度下,该负极首次充/放电比容量为724.44/1404.49 m A·h/g,循环寿命800次以上,且在-30~50℃的温度范围内可正常使用。

纳米多孔NiMo一体化泡沫电极的构筑及电解水析氢性能研究

以NiMo foam为前驱体,通过电沉积-热处理-去合金化策略,制备出一种具有自支撑特性的表面纳米多孔NiMo foam电极,显示出超高的HER性能。

纳米多孔WO_3薄膜的溶胶-凝胶制备与热处理

以金属W粉为无机原料 ,采用溶胶 -凝胶技术 ,结合浸渍镀膜方法 ,制备出纳米多孔WO3薄膜 ,研究了热处理对薄膜性能的影响 .采用原子力显微镜、红外光谱仪、可见光分光光度计、椭偏仪等仪器测量了薄膜的特性 .实验表明 :热处理使得薄膜致密 ,折射率增大 (从 1.77增加至 2 .0 3 ) ,厚度减小 ,WO3颗粒增大 ;WO3结构发生变化 ,桥键WOW吸收逐渐减弱 ,且向低波数方向移动 ,共角WOW键吸收越来越强 .这些变化归因于热处理导致的WO3颗粒形状、团聚状态的变化以及应力键的产生 .

以三维纳米多孔铜膜为集流体锡电极的制备及储锂性能

通过一种新颖的脱合金方法制备厚度为5μm、平均孔径为200~300 nm的三维纳米多孔铜膜，制备过程涉及铜基体上镀锌层的热处理与酸浸过程。以三维纳米多孔铜膜为基体，采用阴极电沉积法制备纳米多孔结构的锡膜电极。应用扫描电子显微镜（SEM）、X 线衍射分析（XRD）和恒流充放电方法对所制备的膜电极的结构与电化学性能进行表征。所制备的多孔锡电极在0.1 C率下的首次充放电中的可逆储锂容量为864 mA·h/g，该容量已接近锡的理论容量（993 mA·h/g）；在50次充放电循环后，可逆容量仍有541 mA·h/g。纳米多孔结构、纳米尺度的锡颗粒及高电子导电性的三维纳米多孔铜膜基体等因素是多孔锡电极显示较好储锂性能的主要原因。

载硅烷和BMP-2的多孔钛表面构建及其成骨活性评价

目的探究钛材纳米多孔表面载硅烷和骨形态发生蛋白-2(BMP-2)的制备方法和制备表面促成骨能力评价。方法采用碱热处理、硅烷化修饰和BMP-2固定,构建硅烷和BMP-2修饰的纳米多孔表面,扫描电子显微镜、X射线光电子能谱、红外光谱和水接触角检测分别表征制备过程中表面形貌、元素、官能团和亲水性的变化,免疫荧光观察固定的BMP-2,细胞活性测试和细胞荧光染色分析表面促成骨细胞黏附和增殖能力,碱性磷酸酶活性评估促细胞成骨能力。结果材料表征手段证实硅烷和BMP-2成功固定在纳米多孔钛表面,细胞评价证实制备表面不但显著增强成骨细胞的黏附和增殖,而且大幅提升成骨细胞的成骨活性。结论该修饰方法构建的表面对成骨细胞具有更好的相容性,有望改善钛基种植体的骨整合能力。

纳米多孔Fe_2O_3–Fe_3O_4/Ni复合材料作为锂离子电池负极材料的电化学性能

通过在NH4F+H2O的乙二醇溶液中阳极氧化铁箔,制备了纳米多孔结构的铁氧化物(Fe2O3–Fe3O4),然后在纳米多孔中电沉积镍,再经过400°C退火0.5 h,获得了镍与纳米多孔氧化铁的复合材料(Fe2O3–Fe3O4/Ni)。考察了电流密度和时间对镍沉积的影响。用扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪表征了复合材料的表面形貌、元素组成和物相,测试了其电化学性能并与未经电沉积镍的纳米多孔氧化铁(Fe2O3–Fe3O4)比较。结果表明,氧化铁由Fe2O3和Fe3O4组成。镀镍的最佳电流密度为2.0 m A/dm2,时间30 s。该纳米多孔Fe2O3–Fe3O4/Ni复合材料作为锂离子电池负极材料表现出更好的电化学性能──经过50次充放电循环后的放电比容量仍有438.3 m A·h/g,而Fe2O3–Fe3O4电极的放电比容量仅为110.6 m A·h/g。Fe2O3–Fe3O4/Ni电极的循环稳定性和倍率性能优异。

金纳米颗粒掺杂PEDOT多孔导电聚合物的电化学合成及其亚硝酸盐传感应用

该文以聚苯乙烯微球为模板,利用电化学方法制备了金纳米颗粒(Au NPs)掺杂的三维多孔聚3,4-乙烯二氧噻吩(PEDOT)纳米材料,该材料对亚硝酸盐的氧化展现出优异的电催化活性,这是由于其独特的三维(3D)纳米多孔结构可以掺杂更多的Au NPs,从而提供大量的活性位点用于亚硝酸盐的催化。此外,3D孔状结构还可促进亚硝酸盐离子的扩散从而加快电子的传递。所构建的传感器用于亚硝酸盐的检测,其线性范围为0. 2~2 200μmol/L,检出限为70 nmol/L。该传感器展现出优异的选择性、长期的稳定性和良好的重现性,用于实际样品检测,与标准方法的测试结果一致。

静电吸附-共沉淀法构筑新型纳米多孔钴蓝颜料

通过无皂乳液聚合方法,制备表面带负电荷的聚苯乙烯(PS)微球,以获得的PS微球为模板,利用静电吸附作用使带正电的钴离子和铝离子富集在PS微球表面,在碱性条件下,氢氧化钴和氢氧化铝在PS微球模板表面定向共沉淀和生长,经过高温煅烧,构筑新型纳米多孔钴蓝颜料.通过调节PS微球模板的使用量、反应体系的酸碱度和钴铝摩尔比,确定了纳米多孔钴蓝的最佳工艺条件.利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射分析(XRD)、傅里叶红外光谱(FTIR)、紫外可见光吸收光谱分析(UV-Vis)、色度分析(CIE)等分析表征手段,研究不同钴蓝样品的微观形貌、组成成分、结构、颜色性能,初步探究静电吸附-共沉淀法构筑纳米多孔钴蓝颜料的机理.结果表明,当PS模板和硝酸钴的质量比为1、pH为8、原料的钴铝摩尔比为1∶4时,能够得到亮丽的蓝色纳米钴蓝颜料.新型纳米钴蓝颜料的多孔结构增大了颜料的比表面积,提高了树脂和溶剂对颜料的浸润性,该颜料在涂层中颜色参数(Lab值)达到(42.92、5.49、-55.94),与无模板钴蓝颜料涂层的Lab值(29.17、-10.33、-18.99)相比,涂层亮度高、蓝色色调纯正.说明纳米多孔钴蓝颜料在涂料中应用时具有优异的着色力和分散性.

Mg_(65)Cu_(25-x)Ag_(x)Y_(10)纳米多孔脱合金条带对农药废水的降解率

为了提高农药废水的降解率,利用淬态条带Mg_(65)Cu_(25-x)Ag_(x)Y_(10)(x=0、5、10,摩尔分数,%)稀硫酸脱合金化方法在其表面形成一层纳米孔径网状结构。与淬态条带相比,这种结构的脱合金条带由于具有较大的比表面积和多的活性位点数,表现出对农药废水具有更高的降解效率。其纳米多孔结构的平均孔径和降解率随着合金成分中Ag含量的增加而增大。在pH=3、初始顺式氯菊酯浓度为500mg/L、条带用量为1.33g/L的最佳条件下,Mg_(65)Cu_(15)Ag_(10)Y_(10)脱合金条带对农药废水最高降解率达到95.8%。

纳米多孔金气凝胶的制备及其SERS性能

以三乙酸纤维素为模板,结合溶胶凝胶法和模板法快速制备出金气凝胶。该金气凝胶具有独特的三维纳米多孔结构,金属韧带均匀。在压片机中施加1 MPa的压力制备金气凝胶圆盘基底,使用激光共聚焦显微拉曼光谱仪进行拉曼测试并分析其基底的拉曼增强能力。测试结果表明:金气凝胶基底不仅具有超低浓度检测应用方面的巨大潜力,并且在相同浓度的检测中该基底所显示的拉曼信号是传统多孔金薄膜的3倍,展示了优良的表面增强拉曼散射(SERS)的能力。

日本岐阜大学采用裂纹法开发出纳米多孔纤维

日本岐阜大学采用裂纹法开发出纳米多孔纤维。裂纹处理工艺是指通过对树脂的弯曲破坏，形成纳米多孔结构的细小裂纹。裂纹中树脂的纤维束会聚在一起，它们之间的空隙就是空穴。裂纹中产生的孔径可在纳米级范围内调整。可在这些开孔中封入染料、香料、维生素、酶、具有抗菌作用及防臭效果的丹宁等成分。药品被保存后，即使洗涤也可保持其有效成分，可长期使用。

碳包覆多孔硅镍合金负极的制备与电化学性能研究

基于铸造Ni_(53)Si_(47)合金,采用去合金化与溶胶-凝胶热解方法,成功制备出碳包覆多孔硅镍合金负极。采用XRD、SEM、EDS、XRF手段表征了碳包覆多孔硅镍合金负极的物相构成、微观结构与化学成分,并对其电化学性能进行了研究。结果显示,该负极具有典型的纳米多孔结构,且碳包覆层均匀完整。该负极在0.1mA/g的电流密度下具有1156.80/2243.82mA·h/g的首次充电/放电比容量,并在60周循环后仍具有771.20mA·h/g的可逆比容量与66.67%的容量保持率,展现出优良的循环稳定性。