氧化纳米碳球对输送带胶料性能的影响

以天然橡胶(CV-60)并用丁苯橡胶(SBR1500)的输送带基础配方为研究对象,加入氧化纳米碳球(carbon nano onions,CNOs)制备输送带覆盖胶胶料,分别探究了氧化纳米碳球对覆盖胶胶料的硫化特性、物理机械性能、填料分散性能、动态力学性能、疏水性能以及磨耗性能的影响。结果表明:氧化纳米碳球与炭黑并用时,增加了胶料的焦烧时间,改善了胶料的加工安全性;同时氧化纳米碳球的引入提高了胶料的疏水性,可以降低输送带的低黏附性;其中2份氧化纳米碳球与炭黑并用时,覆盖胶具有最好的拉伸强度、最高的耐磨性能以及最低的滚动阻力,因此氧化纳米碳球杂化炭黑可以制备低滚动阻力耐磨疏水输送带胶料。

CaC2-CCl4体系反应制备纳米碳球及其电化学性能

以碳化钙和四氯化碳为碳源,反应物通过无机化学反应在密封高压釜中制备了纳米碳球。用XRD、SEM、EDS、TEM、HRTEM和BET法对碳球的形貌和结构进行表征,并采用恒流放电法研究其作为锂离子电池负极材料的电化学性能。研究结果表明:合成的纳米碳球具有棉花状结构,直径分布为80～250nm,其d002为0.336～0.340nm,属于无定形碳结构,BET比表面积为98m2/g。纳米碳球作为负极材料首次充放电比容量分别为787mA·h/g和390mA·h/g,充放电效率为49.6%;5次循环后放电比容量衰减到239mA·h/g,但效率均保持在95%以上。

碳化钙-氯仿体系制备纳米碳球及其结构表征

以电石和氯仿为碳源和反应物，二茂铁为催化剂，置于100ml的不锈钢高压釜中在350℃进行化学反应并保温3h，制备了50～150nm的无定形结构毛绒形貌碳球．采用X射线显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显饭镜和激光拉曼光谱仪等手段分析碳球的物相、形貌和结构，并初步讨论了纳米碳球的生长机理．

CaC_2-CHCl_3体系制备纳米碳球的反应热力学

利用CaC2-CHCl3体系反应合成纳米碳球,利用X射线衍射仪（XRD）和扫描电镜（SEM）对产物的物相、形貌和显微结构进行分析。对该体系进行吉布斯自由能和反应热效应计算,结合实验结果,研究采用无机化学反应法制备微纳米碳球的中间态成碳机理。结果表明：从理论上证实CaC2-CHCl3体系热解产物可能为石墨、金刚石和C3原子气;标准状态（298 K）下CaC2-CHCl3体系的吉布斯自由能、反应热效应和绝热温度分别为？1 847.5 kJ/mol、？1 945.5 kJ/mol和6 184 K;C3原子气是低温反应条件下无机碳源制备纳米碳球的中间态碳源前驱体。用CaC2-CHCl3体系可制备最大直径200-300 nm左右的碳球。

纳米碳球屏蔽涂料的制备与导电性能研究

利用复合法制备了以纳米碳球、非晶合金粉体作为填料、丙烯酸树脂为基的电磁屏蔽涂料。通过表面电阻率和屏蔽效能测量后发现,由于使用的纳米碳球本身导电性较差,且沉降较严重,涂层并没有表现出很好的屏蔽效果,当碳球含量达到90%时,屏蔽效能最高达到5dB左右,平均在3dB,但已经达到了体系的渗滤阈值,证明距涂层实际应用还有一定的距离。

不同反应物量对纳米碳球结构的影响

以碳化钙和三氯甲烷为反应物,采用溶剂热法,研究在100ml高压釜中反应物的量对制备纳米碳球显微结构的影响.用X射线衍射仪（XRD）、透射电子显微镜和BET比表面积对纳米碳球的形貌和结构进行表征.结果表明,纳米碳球的尺寸分布在40~200nm之间,随反应物量增加,纳米碳球晶化程度提高,碳球直径减小,碳球表面无定形碳膜的厚度减薄,团聚程度降低.

纳米碳球涂料对散热器散热性能的影响

将纳米碳球粒子添加于树脂中制成纳米碳球涂料,观察该涂料的微观形貌,测量其涂层厚度和涂层发射率以探究纳米碳球涂料的强化辐射散热机理;在自然散热条件下,通过在某款LED散热器表面涂覆纳米碳球涂料,与表面无涂层、涂覆黑漆和黑色阳极氧化处理的同款散热器进行LED器件热阻、结温和光通量测试实验对比和分析。结果表明,纳米碳球涂料有良好的辐射散热特性,在常温下平均发射率约为0.95,具有应用前景。

CVD法裂解乙炔/聚丙烯复合碳源合成纳米碳球交联组成的海绵状碳材料

以氧化镍为催化剂,氯化石蜡为协效剂,聚丙烯为催化剂载体及部分碳源,通过简易CVD方法裂解C2H2气体可以高产率的得到一种条形海绵状的碳材料。利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和X射线衍射(XRD)对所得到的海绵状碳材料进行表征。结果表明这种条形海绵状碳材料是由粒径为300～500 nm的纳米碳球互相连接而成。

氮掺杂洋葱状纳米碳球的制备与表征

以碳化钙和谷氨酸为原料,通过反应釜一步法在300℃下制备氮掺杂洋葱状纳米碳球,并改变反应物量来调控碳球的尺寸和结晶度。采用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射仪、拉曼光谱仪、比表面积测试仪、X射线光电子能谱仪和元素分析仪对所得产物进行表征。结果表明,采用反应釜法能够成功掺杂氮原子进入碳原子晶格中。改变反应物摩尔量能够得到不同形貌的碳球,当碳化钙与谷氨酸的反应物摩尔比为3∶1时,得到尺寸为30~50 nm的洋葱状碳球;增加谷氨酸的摩尔量易于得到直径为60~100 nm的实心无定形纳米碳球;而增加碳化钙的摩尔量,同样得到洋葱状碳球,但结晶程度提升。反应过程中,谷氨酸不仅能够作为反应的引发剂,还能作为氮源和碳源,其热解形成的五元环化合物在碳球形成的过程中起到重要作用,为弯曲石墨片层的形成提供曲率,有利于洋葱状结构的形成。

分级多孔纳米碳球的制备及其在锂硫电池中的应用

以戊二醛(GA)与3-氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)为原料,通过醛胺缩合反应、高温煅烧以及碱刻蚀,制备了分级多孔纳米碳球(HPCN)。扫描电子显微镜(SEM)测试表明,制备的HPCN为平均粒径85.3 nm的单分散纳米球。将HPCN与单质S混合,通过熔融−扩散法制备HPCN/S正极材料,组装成锂硫(Li-S)电池后进行电化学测试。测试结果表明,HPCN/S具有优良的电化学性能,使用铝箔集流体时,在0.2 C循环100圈后放电比容量为472.1 mA·h/g;采用碳纸替代铝箔集流体制备的HPCN/S-CP正极,显示出更加优异的循环稳定性与倍率性能,在0.2 C循环100圈后放电比容量为636.1 mA·h/g,在1.0 C与2.0 C下的倍率比容量分别为702.7 mA·h/g、249.4 mA·h/g。

多孔纳米碳球的制备及其电化学性能研究

以乙炔为碳源,采用CVD法在高温气体环境下裂解制备纳米碳球,进而以KOH为活化剂,将不同比例的KOH与纳米碳球混合进行热活化处理制备多孔纳米碳球,用于锂离子电池负极材料,碱碳比分别为2∶1、3∶1、4∶1。通过SEM、TEM、XRD、BET等对制备的多孔纳米碳球的微观形貌和结构进行表征,通过恒流充放电测试仪对材料的电化学性能进行测试。结果表明:适当的碱碳比处理有利于提高材料的电化学性能,当碱碳比为3∶1时制备的多孔纳米碳球具有较优的电化学性能,其在200 m A/g电流密度下的首次放电比容量能达到1163.5 m Ah/g,首次充电比容量有930.5 m Ah/g,库伦效率为79.98%,在循环100次后比容量维持在420 m Ah/g,有较好的循环性能。

单分散纳米碳球的可控制备及性能表征

以葡萄糖为原料,采用水热法制备了单分散纳米碳球,并使用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)对碳球的微观形貌、物相结构、表面基团和元素组成进行了分析,系统研究了葡萄糖浓度、反应釜填充度、水热温度、水热时间等参数对碳球形貌的影响。结果表明:当葡萄糖浓度为0.3mol/L,反应釜填充度为40%,水热温度为200℃,水热时间为4h时,可得到单分散的纳米碳球,碳球直径约为200nm,碳球主体以无定形结构存在,并含有少量的低程度结晶结构,其表面含有大量的含氧基团,具有较好的分散性。

纳米碳球/氧化镍复合物的制备及性能表征—一个研究型物理化学实验的设计

文章根据电化学中的氧化还原"赝电容"理论,设计关于超级电容器电极材料的研究型物理化学实验。本实验采用水热合成法,以葡萄糖为原料,水热合成"胶质碳球",再以"醋酸镍"为金属前驱体,以"胶质碳球"为碳前驱体,制备"纳米碳球/氧化镍"复合物。利用电化学工作站的循环伏安法测试所制备材料的电化学性能。

浅析纳米碳球的摩擦学性能

纳米材料自发现以来,已经在化工制造、军用航天器隐身、医药与生物等领域得到广泛应用。由于其独特的物理、化学特性,在摩擦学领域所表现出的优异性能也备受人们关注。本文从纳米润滑添加剂的润滑条件出发,简单分析了具有洋葱状结构的纳米碳球在摩擦学领域所表现出的优势。

木质素基碳/硫纳米球复合材料作为高性能锂硫电池正极材料

锂硫二次电池因具有非常高的理论比容量(1675 mAh/g)和能量密度(2600 Wh/kg)而备受关注。然而,锂硫电池的正极材料单质硫因导电性差和在充放电过程中生成的多硫化物Li_(2)S_(n)(4≤n≤8)极易发生“穿梭效应”等问题,严重降低了对活性硫的利用效率,造成电极材料不可逆的容量损失。因此寻找成本低、可循环利用、热稳定性好的碳载体基质是提高锂硫电池电化学性能最有效的方法之一。在本研究中,以天然木质素作为碳源,首先经过萃取和碳化过程制备了多孔碳纳米球,再通过熔融过程,将单质硫成功地包裹进木质素基碳纳米球的孔隙中,制备得到多孔球状结构的碳/硫复合材料(LS-C/S)。当该复合材料用作锂硫电池正极材料时,在0.1 C电流密度下,硫含量为59.41%(质量分数)的电极材料的首次放/充电比容量分别为800.3 mAh/g和758.8 mAh/g,对应库仑效率为94.8%,在经过200次充放电循环后,其比容量稳定在647.4 mAh/g,容量保持率为84.3%,相当于每循环一圈容量平均损失为0.0785%。此外,在经过高倍率的充放电循环后,比容量仍能恢复并稳定在620 mAh/g,展现出良好的可逆倍率稳定性。这种木质素基碳纳米球具有的高比表面积和多孔结构,促进了锂离子和电子的传输,有效地抑制了中间产物多硫化锂的溶解扩散,提高了单质硫作为正极材料的利用效率,因此,复合材料表现出优异的循环稳定性和可逆倍率性能。

氮掺杂空心碳纳米球嵌入氮掺杂石墨烯负载钯纳米粒子作为甲酸氧化的高效电催化剂

低成本、高活性、耐久性好的高效电催化剂对直接甲酸燃料电池的应用起着至关重要的作用。本文采用简单经济的方法,研究了以三维层状多孔结构嵌入氮掺杂石墨烯(NG)的氮掺杂空心碳纳米球(NHCN)负载Pd纳米粒子作为直接甲酸燃料电池催化剂。由于具有独特的氮原子掺杂三维互联层状多孔结构,Pd纳米颗粒尺寸较小的Pd/NHCN@NG催化剂具有较大的催化活性表面积、优越的电催化活性、较高的稳态电流密度和较强的抗CO中毒能力,明显超过传统的Pd/C、Pd/NG和Pd/NHCN催化剂对甲酸电氧化的催化性能。通过优化HCN/GO比,当HCN/GO质量比为1∶1时,Pd/NHCN@NG催化剂对甲酸的催化氧化性能最佳,其活性是Pd/C的4.21倍。本工作开发了一种优越的碳基电催化剂载体材料,为燃料电池的发展带来了广阔的应用前景。

碳球负载纳米零价铁活化过硫酸盐降解水中恩诺沙星的性能研究

恩诺沙星(ENR)属于氟喹诺酮类抗生素,具有稳定性强、难分解、易富集等特性,常用于水产养殖、畜禽养殖等,其在环境中总体浓度较低,但长期低剂量暴露可能对人体健康和生态环境带来极大风险。采用碳球(CS)负载纳米零价铁(nZVI)活化过硫酸盐(PS)去除水体中的ENR。应用两步碳热还原法制备了碳球负载纳米零价铁(Fe@C),采用单因素实验研究了Fe@C投加量、PS浓度、ENR初始浓度和pH值对ENR降解的影响及降解动力学,通过自由基及降解产物分析推测了Fe@C活化PS降解ENR的反应机制与降解路径。结果表明,ENR的降解符合准一级动力学,在温度为25℃、Fe@C投加量为0.3 g∙L^(-1)、PS浓度为1 mmol∙L^(-1)、ENR初始质量浓度为10 mg∙L^(-1)、pH值为3的条件下,ENR降解率最高达98.6%。ENR降解率随着腐植酸(HA)、氨氮(NH3-N)、碳酸氢根离子(HCO3-)浓度的升高而降低。氯离子(Cl-)在低浓度时对ENR的降解有微弱的促进作用,高浓度时有抑制作用。自由基淬灭实验表明SO4-∙是ENR降解的主要自由基。根据ENR的降解产物,推测哌嗪环的裂解、喹诺酮环的分解及脱氟为ENR主要降解途径。碳球负载纳米零价铁活化PS高级氧化工艺可作为一种高效去除水中ENR的工艺。

Stober法制备煤焦油酚基碳纳米球

煤焦油的直接排放和粗放利用会造成严重的环境污染,煤焦油利用的关键是绿色高价值.以中低温煤焦油中提取得到的小分子量酚类物质为碳源,利用Stober法合成碳纳米球.考察了煤焦油提取酚添加量、预聚合温度、水热温度和水热时间对碳纳米球形貌的影响,研究发现当煤焦油提取酚添加量为50%(质量分数)、预聚合温度为60℃、水热温度为160℃和水热时长为24 h时,可以制备得到形貌规整、粒径均一的单分散碳纳米球.在该条件制备的碳纳米球(CTCNS)平均粒径667 nm,比表面积可达596 m^(2)·g^(-1),氮含量为2.42%(原子分数),作为潜在的超级电容器电极材料,在6 mol·L^(-1)KOH中,具有较好的电化学性能,比电容为123 F·g^(-1).为煤焦油的绿色高值化利用提供了新的思路和实验依据.

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。

利用煤焦油中酚类物质Stöber法制备碳纳米球用于CO_(2)吸附

煤焦油的排放和直接利用会造成严重的环境污染,开发高附加值材料的绿色合成方法及应用是煤焦油利用的关键。本文采用Stöber法以间苯二酚和中低温煤焦油为碳源与甲醛聚合制备了多孔碳纳米球CO_(2)吸附剂,通过扫描电子显微镜、N2吸附-脱附测试、傅里叶变换红外吸收光谱、X射线衍射等手段对样品进行测试和分析。考察了预聚温度、水热温度和煤焦油添加量对碳纳米球的孔结构和CO_(2)吸附性能的影响。预聚温度为60℃、水热温度为200℃时,产物具有最优异的比表面积和CO_(2)吸附性能。C_(1)-R_(1)-RT-200吸附剂的比表面积达到787m^(2)/g,CO_(2)最大吸附量为4.64mmol/g。当煤焦油占总投料质量的50%~76%时,产物的CO_(2)吸附性能较好,优于纯的间苯二酚模型化合物。所制备的多孔碳纳米球的CO_(2)吸附等温线可以很好地吻合Langmuir等温线模型,说明多孔碳纳米球对CO_(2)的吸附为单分子层吸附。