甘蔗渣基纳米孔碳在超级电容器中的应用(英文)

以甘蔗渣为原料,采用微波化学活化法制备了一类纳米孔碳,并将其用作离子液体超级电容器的电极材料。采用氮气吸附、扫描电子显微镜和透射电子显微镜等手段对制备的纳米孔碳进行系统的结构表征。结果表明,当氯化锌溶液的浓度从20%增大到60%时,所制备的纳米孔碳的孔径从2.5nm增加到7.0nm,这说明纳米孔碳的孔径可以简单地通过控制氯化锌溶液的浓度来调节。通过循环伏安、恒流充放电和电化学阻抗等方法测试纳米孔碳作为离子液体超级电容器电极材料时的电化学性质。研究结果表明,在离子液体中纳米孔碳的电容性能与其孔径紧密相关,纳米孔碳的孔尺寸越大,电容性能越好。

铝颗粒弥散分布纳米孔碳基复合材料对电极染料敏化太阳能电池的光电性能

制备了一种新型铝颗粒弥散分布的纳米孔碳基复合材料,并以此作为对电极的催化层,研究了催化层厚度对该对电极染料敏化太阳能电池(DSC)光电性能的影响以及铝颗粒的作用机制。结果表明:随催化层厚度的增大,纳米孔碳基复合材料对电极DSC的转换效率先增后减,在催化层厚度为44μm时达到最大,为5.15%,比纯碳对电极DSC的增加21.5%;细小铝颗粒弥散分布于复合材料对电极中,起连接碳颗粒的桥梁作用,能够加快外电路电子传输,从而加速电解质还原,使催化层增厚提高催化活性的作用得以充分发挥,并抵消催化层增厚导致的方块电阻的升高效应,最终提升了DSC的转换效率。

介孔碳纳米球/RDX主客体含能复合材料的制备及热分解性能

为探究介孔碳纳米球(MCS)对氧化剂环三亚甲基三硝铵(RDX)热分解性能的影响,通过双模板法制备出粒径约350 nm的MCS,利用主客体化学技术将RDX晶体引入MCS孔内及表面,得到MCS/RDX复合物。采用扫描电镜(SEM)、X射线粉末衍射(XRD)对MCS和MCS/RDX复合物的形貌和结构进行表征;通过傅里叶红外变换光谱(FTIR)研究了MCS与RDX之间的界面相互作用;利用差示扫描量热⁃热重分析(DSC⁃TG)研究MCS/RDX复合物的热行为,相比纯RDX,MCS/RDX复合物的分解温度降低13℃,放热量增加,表观活化能从234.87 kJ·mol^(-1)降低到126.48 kJ·mol^(-1)。采用落锤撞击感度仪和静电火花装置测试所得材料感度。与纯RDX相比,MCS/RDX复合物的撞击感度和静电火花感度明显降低。这些结果表明,MCS对RDX的热分解具有较好的催化性能,并能降低RDX的感度。

球状纳米介孔碳和HZSM-5分子筛在二苯并噻吩吸附脱硫中的应用

采用软模板法制备了粒径范围为50 nm~100 nm的球状纳米介孔碳(MCN),与HZSM-5分子筛机械混合获得介/微孔混合吸附剂,用于二苯并噻吩的吸附脱硫研究。XRD、BET、SEM和TEM等分析结果表明,MCN比表面积为214 m^(2)/g,孔径为5.1 nm,混合吸附剂的比表面积、孔容、孔径均处于MCN和HZSM-5分子筛两者之间,且两者混合均匀。吸附脱硫实验表明,HZSM-5分子筛对二苯并噻吩的吸附脱硫率最差(脱硫率4.8%),而MCN的脱硫性能最优(脱硫率70%),混合吸附剂中随MCN含量增加二苯并噻吩的吸附脱硫性能逐渐提高,且MCN表现出了较好的可重复性能,经过4次循环后吸附容量保留率为79%。Freundlich等温模型比Langmuir等温模型更适合描述二苯并噻吩在上述吸附剂表面的吸附过程,吸附动力学实验数据说明二苯并噻吩在该系列吸附剂上的吸附更符合二级动力学模型。

微-纳米孔碳质材料的制备及微观结构

以膨胀石墨(expanded graphite,EG)为基体、蔗糖为炭源、磷酸为活化剂,采用一步浸渍活化工艺制得了微-纳米孔碳质材料(micro/nano-porous carbon,MNC)。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、透射电镜、氮气吸附及孔径分析仪和压汞法对材料的结构进行了表征。结果表明:MNC由EG和活性炭组成,活性炭以炭膜的形式均匀涂覆在EG的内外孔孔壁上,厚度约为100nm;其孔隙结构不仅包括来自EG的微米级大孔,还有来自活性炭的纳米级微孔。随着浸渍比、活化温度和活化时间的增加,MNC先形成微孔,此后逐渐扩孔从而导致中孔大量出现,MNC的比表面积和总孔容在浸渍比为0.9、活化温度为350℃和活化时间为2h时分别达到最大(1978m2/g和0.99cm3/g)。

纳米孔“炭”和纳米孔“碳”——对碳质多孔材料的几点思考

对碳质纳米孔隙材料提出一种新的分类方法——基于孔壁结构分类。根据这种方法,碳质多孔材料分为:纳米孔"碳"(石墨烯纳米孔材料)和纳米孔"炭"(类石墨微晶纳米孔材料)。具有相近比表面积的两种碳质材料由于具有不同的孔壁结构而可能具有完全不同的物理化学性质(比如:电化学性质)。文中简要介绍了两种新型的纳米孔"碳"——单壁微孔"碳"和碳纳米管-DNA杂化物以及区分纳米孔"碳"和纳米孔"炭"的重要判据:拉曼光谱。

壳聚糖-F27软模板法制备孔结构可调的氮掺杂纳米介孔碳球

以壳聚糖为新的碳源和氮源的前驱体、三嵌段两亲共聚物(F127)为软模板,采用喷雾干燥和直接碳化技术成功制备了氮掺杂介孔碳纳米粒(NMCs)。系统研究了模板剂用量对氮掺杂介孔碳材料孔结构和氮元素含量的影响,采用X射线衍射仪(XRD)、热失重分析仪(TGA)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、透射电子显微镜(TEM)、比表面积和孔径分析仪(BET)、X射线光电子能谱(XPS)等技术对氮掺杂介孔碳纳米粒子的微观形貌和结构进行了表征。分析研究结果表明,氮掺杂介孔碳材料孔隙发达,纳米粒子具有球形形貌,平均直径约为300～400 nm,具有蠕虫状介孔结构,随着模板剂用量的增加,孔径在3. 05～6. 09 nm逐渐增大,氮元素含量逐渐从6. 324%减少为3. 020%,孔容和比表面积先增加后减少,碳源和模板剂质量比在6∶2时比表面积最大为868. 9 m^2/g,孔容为0. 963 cm^3/g。同时掺N后的介孔碳由于掺氮量不同,接触角随着氮含量的增加而减少。

聚苯胺/介孔碳纳米线复合电极材料的制备和性能

以介孔碳纳米线为基体,通过电化学方法制备了新型聚苯胺/介孔碳纳米线(PANI/MCFs)复合材料,采用SEM和TEM等手段对样品的结构和形貌进行了表征.结果表明,聚苯胺均匀附在介孔碳纳米线表面,并填充到纳米线介孔孔道中.将复合材料组装成三电极体系超级电容器,用循环伏安、恒流充放电和交流阻抗等方法对材料的电化学性能进行了测试.结果显示,在1 mol/L H2SO4溶液中,复合材料的比电容达到391 F/g,其循环稳定性也得到显著提高.

介孔碳纳米纤维修饰电极用于黄酮类化合物芦丁的电化学测定

制备了新型的介孔碳纳米纤维修饰热解石墨电极(MCNF/PGE),并将其用于芦丁含量的测定。用循环伏安法、交流阻抗谱法、示差脉冲伏安法研究了该修饰电极膜性能及芦丁在该修饰电极上的电化学行为。结果表明,修饰电极可有效促进探针离子[Fe(CN)6]3-/4-在电极表面的电子传递;芦丁在该修饰电极表面的电化学过程受扩散控制。由于MCNFs大量的石墨边缘缺陷、大比表面积以及介孔结构,与裸电极相比,该修饰电极对芦丁呈现出很高的电催化活性,芦丁阳极峰电流约为裸电极上的18倍。在最佳实验条件下,芦丁的氧化峰电流(Ipa)与其浓度(c)在2.0×10-8～1.2×10-6mol/L范围内呈良好的线性关系,检出限(S/N=3)为5.0×10-9mol/L,线性系数r2=0.999。此外,计算了电荷转移系数(α)、标准速率常数(ks),并推测了芦丁的电化学氧化还原机理。该修饰电极易于制备、可再生,重复性及稳定性良好,可作为一种高灵敏度的电化学传感器应用于芦丁片剂中芦丁的含量测定。

柔性自支撑介孔碳纳米纤维的制备及其在超级电容器电极上的应用

为制备柔性介孔碳纳米纤维,将其用作自支撑超级电容器材料.本文以热固性酚醛树脂(PF)为碳源,嵌段共聚物Pluronic F127为模板剂,聚乙烯醇缩丁醛(PVB)为助纺剂,通过静电纺丝法和简单的热处理合成新型的一维介孔碳纤维.通过XRD、比表面积以及孔分布对介孔碳纳米材料进行表征.结果表明:加入Pluronic F127的碳纳米纤维内部存在大量的介孔结构.其中,MCNFs-2获得1 444.26 m2/g的比表面积,从而提供了更多的活性位点以及比电容;并且在6 mol/L KOH水溶液中,MCNFs-2电极获得较高的放电比容量(139.6F/g,0.05 A/g的电流密度)和优秀的倍率性能.

乳液分散法制备高分散纳米锡/介孔碳复合材料及其电化学性能

以间苯二酚和糠醛聚合而成的可溶性树脂为碳源,SnCl2为锡源,表面活性剂F127为模板剂,通过乳液分散法将锡源原位复合嵌入于介孔碳材料中,制备了纳米锡基材料高度分散于介孔碳中的复合材料。利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、N2吸脱附(BET)、循环伏安(CV)等对材料的微观结构和电化学性能进行了表征。结果显示锡基材料在介孔碳中较为密集,分布均匀,粒径小于5 nm。介孔碳丰富的孔道结构有效限制和缓解了锡基材料的生长、团聚和体积膨胀,同时高比表面积增加了电解液与锡基活性材料的接触,提供了更多的反应活性点,从而获得了更高的电化学活性。充放电测试结果显示,700℃热处理后,锡/介孔碳纳米复合材料经过50次循环后实际放电比容量达203.4 mAh.g-1,表现出良好的电化学性能。

磁性有序介孔纳米碳靶向药物载体的制备与控释性能

药物的靶向控释已成为肿瘤化疗研究的热点。以有序介孔纳米碳球(OMCNs)为基质,先后对其进行磁化、氨基和肼基修饰,最终制得可与抗肿瘤药物盐酸阿霉素(DOX)共价结合的磁靶向药物载体(HMOMCNs)。利用场发射扫描电子显微镜、X射线衍射分析仪、热重分析仪、傅里叶变换红外分析仪、紫外-可见分光光度计等分析手段对HMOMCNs进行结构表征和性能评价。结果显示:HMOMCNs的粒径约为100 nm左右,具有丰富的孔道结构,对DOX的最大载药量为529.18 mg·g^(-1);HMOMCNs对DOX具有p H控释性,随着p H的降低,其累积释药率增加,当p H降至5.5时,10 h累积释药率达到最大,最大值为76%。

介孔碳纳米纤维为载体的铂催化剂的制备及电化学性质

利用介孔碳的软模板合成方法和阳极氧化铝膜(AAMs)的孔道限域性制备有序的介孔碳纳米纤维.以介孔碳纳米纤维作载体,采用温和的非共价方法和乙二醇还原法负载铂纳米粒子制备铂催化剂.结果表明,温和的功能化方法有利于载体介孔结构的保持和铂纳米粒子的分散,且还原反应条件对铂纳米粒子的负载具有重要影响.通过循环伏安法研究了铂催化剂的电化学性质,结果表明,这些铂催化剂具有良好的甲醇电催化活性和稳定性.

有序介孔碳纳米材料的合成及载药系统构建研究进展

有序介孔碳纳米材料(OMCNs)因具有高的比表面积、有序的介观结构和良好的生物相容性,在药物缓释方面应用广泛。介绍并对比分析了硬、软模板法合成OMCNs的相关研究,综述了基于OMCNs构建载药系统,尤其是具有响应性释药和靶向释药特性的载药系统的研究进展。

纳米介孔碳与纳米介孔二氧化硅的复配体系作为润滑油添加剂的摩擦学性能

用均匀设计法将纳米介孔碳与纳米介孔二氧化硅进行复配,利用四球摩擦试验机对复配剂摩擦学性能进行测试。发现复配体系能较好地改善润滑油的抗磨减摩性能;复配体系中纳米介孔碳和介孔二氧化硅均能发挥各自优势,分别改善润滑油的极压性能和减摩性能。

PVP和PEG表面修饰对有序介孔碳纳米粒分散性及细胞毒性的影响

目的通过聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和培化磷脂酰乙醇胺(DSPE-mPEG2000)对制备的有序介孔碳纳米粒(MCN)进行表面修饰,以改善材料的疏水性质,并考察其对MCN分散性和细胞毒性的影响。方法采用低浓度水热法合成MCN,并用PVP和DSPE-mPEG2000对其表面修饰,采用透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)、氮气吸附脱附仪、粒径仪和红外(IR)等表征其性质。考察了表面修饰对MCN分散性的影响,并用CCK-8法考察材料的细胞毒性,用流式细胞术检测材料对细胞氧化应激的影响。结果制备的MCN粒径分布均一,平均粒径约90nm,修饰后的粒径略有增大,Zeta电位稍有升高,分散性明显提高,但修饰前后材料对小鼠成纤维细胞(L929)和宫颈癌细胞(HeLa)的毒性没有显著性差异,在相同浓度下,修饰后的MCN能明显减少细胞氧化应激的产生。结论 MCN具有良好的生物相容性,用PVP和DSPE-mPEG2000修饰后的MCN能明显减少细胞氧化应激的发生。

介孔碳纳米微球在锂离子电池中的应用

将介孔碳纳米微球粉末与磷酸铁锂(LiFePO_4)、石墨混合(介孔碳含量为8%)作为电池的正负极材料,组装锂离子电池。添加碳纳米微球后,电池的可逆性和比容量均优于未添加的,尤其在大电流9.0 A充放电时,充电电压平台约低0.25 V;充放电效率高出约88.5%;输出容量与放电电流为0.8 A时的比值高约15%。在低温0℃、-10℃和-20℃放电时,添加碳纳米微球的电池输出容量与额定容量的比值比未添加的分别高12.4%、14.9%和16.7%。

介孔碳纳米材料的制备及其在药物传递方面的应用进展

新型功能性纳米材料在设计和制备技术方面的进步为纳米医学的发展提供了很大的机遇。在过去十年中,介孔碳纳米材料在制备和应用方面获得了巨大的进步。作为一种新型无机材料体系,介孔碳纳米材料结合了介孔的结构以及碳质组成的特点,显示出不同于传统介孔二氧化硅以及其它一些碳基材料体系(碳纳米管、石墨烯、富勒烯等)的优越特性。介孔碳纳米材料在药物的吸附与控释、光热治疗、协同治疗、肿瘤细胞的荧光标记、催化、生物传感、生物大分子的分离等诸多领域表现出其他多孔材料难以达到的优越性和应用潜力。本文对介孔碳纳米材料的制备和修饰技术进行介绍,重点关注介孔碳纳米颗粒在药物负载和光热控释方面的应用,最后对介孔碳纳米材料在生物医学领域的应用前景和所面临的关键问题进行讨论。

介孔碳纳米球的制备及扑热息痛的电化学检测

本文构建了一种基于介孔碳纳米球(MCNs)的电化学传感器用于对乙酰氨基酚(PA)的分析检测.酚醛树脂用作碳源,商业三嵌段聚合物Pluronic F127用作表面活性剂,采用有机-有机自组装软模板法,通过低浓度水热合成尺寸均匀的介孔碳纳米球.材料的形貌通过扫描电子显微镜(SEM),X射线衍射(XRD)等表征,采用循环伏安法(CV)和差分脉冲伏安法(DPV)考察MCNs修饰的玻碳电极(MCNs/GCE)对PA的电化学催化性能,结果表明,该修饰电极对PA的电化学检测呈现线性范围宽(1 ~ 60 μM和60 ~ 300 μM),检测限低(0. 34 μM)(S/N=3),灵敏度高(7. 15 μA μM^-1 cm^-2和1. 62 μA μM ^-1 cm^-2)的优点,将该修饰电极用于含扑热息痛的实际样品-对乙酰氨基酚缓释片的测定,得到了满意的结果,有望用于实际样品中PA的检测.

非晶态镍-锰-硼/介孔碳电极的制备及性能

采用化学还原法制备非晶态镍-锰-硼（Ni-Mn-B）合金和非晶态Ni-Mn-B/介孔碳纳米线阵列（Ni-Mn-B/MCNA）复合电极材料,对结构和形貌进行XRD、SEM和透射电镜（TEM）分析。非晶态Ni-Mn-B合金颗粒在负载MCNA后变得更加分散。在6 mol/L KOH溶液中,非晶态Ni-Mn-B和Ni-Mn-B/MCNA复合电极材料以5 m V/s的速率在-0.2~0.8 V循环伏安扫描,比电容分别为768 F/g和1 150 F/g。交流阻抗和充放电测试表明：Ni-Mn-B/MCNA复合电极材料的导电性相对于非晶态Ni-Mn-B合金得到增强,比容量有所提高。