Ni@C/CN纳米催化剂用于降解芳香族硝基化合物和有毒有机染料

采用电弧放电法结合热解技术设计并合成了Ni@C/CN纳米催化剂。采用透射电镜、X射线衍射、X射线光电子能谱、电化学工作站对Ni@C/CN的微观结构和电子传输能力进行了研究;利用紫外-可见分光光度计研究了所制备的催化剂对芳香族硝基化合物(对硝基苯酚(4-NP)和有机染料(亚甲基兰))的催化还原性能。结果表明,Ni@C/CN纳米催化剂比Ni@C纳米胶囊具有更好的催化还原性能;通过优化Ni@C纳米胶囊和三聚氰胺的质量比可以优化Ni@C/CN的催化性能,优化后的Ni@C/CN催化还原降解4-NP和MB的准一级反应速率常数(k_(app))分别为4.656 min^(-1)和13.879 min^(-1);N的引入及异质C/CN壳层包覆金属Ni使Ni@C/CN获得良好的核壳协同作用,提高了Ni@C/CN的电子传输能力,同时,CN的表面缺陷增强了催化剂的吸附性能,增强了Ni@C/CN的催化还原能力。

Pt/C纳米催化剂的溶胶-凝胶法制备及性能

Pt/C是目前被广泛商业化应用的氧化还原催化剂,因此对于Pt/C材料的研究仍具有较高的现实意义。介绍了采用溶胶-凝胶法制备Pt/C纳米催化剂的方法和基本原理,使用X射线衍射(XRD)对样品的晶体结构进行分析,利用透射电镜(TEM)对Pt纳米颗粒的形貌、粒径和晶面间距进行了研究,使用能量散射X射线谱(EDS)分析了样品的成分,利用X射线光电子能谱(XPS)分析了材料表面的元素组成和化学价态。从实验结果看,使用溶胶-凝胶法所制备的Pt/C纳米材料,具有粒径小(平均粒径2.85nm),分布均匀,分散度高和表面含有较多吸附羟基氧物种等特点。合成路线具有反应条件容易控制,过程简单和生产成本低等优点。

纳米C⁃S⁃H晶种与掺和料及早强剂复配对混凝土强度的影响

为了提高混凝土早期强度,根据不同混凝土配方的组成差异,将纳米C‐S‐H晶种与掺和料以及早强剂复配,成型不同龄期的混凝土试件,分析复配后混凝土初终凝时间、抗压强度和抗折强度受到的影响。结果表明:粉煤灰和硅灰会降低混凝土的早期抗压和抗折强度,纳米C‐S‐H晶种与粉煤灰、硅灰复配后可减弱粉煤灰、硅灰对强度下降的影响;纳米C‐S‐H晶种可缓解石膏的缓凝作用,并且可以与石膏、硫酸钠、硫铝酸盐水泥发挥协同作用,进一步提高混凝土的早期强度。

压制压力对纳米Ti(C,N)基金属陶瓷微观组织和力学性能的影响研究

采用不同的压制压力制备纳米Ti(C,N)基金属陶瓷生坯,研究低压烧结后金属陶瓷的微观组织、收缩性和力学性能。结果表明:当压制压力过低时,粉末排列不紧密,金属陶瓷组织不均匀;当压制压力过高时,金属陶瓷组织发生分层,孔隙度和缺陷增加。当压制压力为180 MPa时,得到的纳米Ti(C,N)基金属陶瓷最为致密,其相对密度为97.06%,收缩系数为1.23,孔隙率最低,为A02B00C00;同时,该金属陶瓷具有最优异的综合力学性能,其中维氏硬度为1680 HV_(30),抗弯强度为1650 MPa,断裂韧性为8.8 MPa·m^(1/2)。

添加纳米Ti(C,N)对粗晶WC-8Co硬质合金微观组织和力学性能的影响

将粒度为0.2μm的Ti(C,N)纳米粉末添加到粗晶WC-8Co硬质合金中,采用低压烧结技术制备了WC-xTi(C,N)-8Co系列硬质合金。利用XRD、SEM和EDS研究了添加纳米Ti(C,N)的硬质合金试样的物相组成和微观组织,并分析和讨论了合金的钴磁、矫顽磁力、洛氏硬度和抗弯强度等性能。结果表明,添加纳米Ti(C,N)烧结后的合金均出现了典型的Ti(C,N)芯-环结构,提高了硬质合金的硬度。然而,微量的Ti(C,N)添加会导致合金的力学性能下降,当添加量达到5%时,合金的综合力学性能最好,但当添加量达到15%以上时,基体出现脱碳相,导致合金的抗弯强度大幅下降。

扶手椅型C_(3)B纳米带:结构稳定性、电子特性及调控效应

单层C_(3)B是典型的类石墨烯二维材料,已在实验上成功制备.采用密度泛函理论方法(DFT)研究了扶手椅型单层C_(3)B纳米带的结构稳定性、电子性质及物理调控效应,计算结果表明:对于裸边纳米带,如果带边缘全由C原子组成(AA型),则电子相为半导体;两个带边缘均由C与B原子混合组成时(BB型),则纳米带的电子相为金属;而纳米带的一边由C原子组成、另一边由B与C原子混合构成(AB型),则纳米带的电子相为金属.这说明纳米带边缘的B原子对于纳米带成为金属或半导体起决定作用.而对于H端接的纳米带,它们全部为直接或间接带隙半导体.H端接的纳米带载流子迁移率一般比裸边纳米带低,这与它们较大的有效质量及较高的形变势有密切关系.同时发现半导体性质的纳米带对物理调控非常敏感,特别是在压应变和外电场作用下,纳米带的带隙明显变小,这有利于对光能的吸收和研发光学器件.

C包覆Cu纳米颗粒对Na_(2)SO_(4)·10H_(2)O相变纳米流体性能的影响

本文探讨了不同温度条件下不同质量分数(1.0%、1.5%、2.0%、3.5%和5.0%)C包覆Cu纳米颗粒对芒硝基相变纳米流体流变行为的影响,以及在不同剪切速率(39.91~140 s^(-1))及不同温度(35~50℃)下测量C包覆Cu纳米颗粒相变纳米流体的黏度。结果表明,通过水热法成功制备出C包覆Cu纳米颗粒。在35℃下C包覆Cu纳米颗粒质量分数为1.0%的纳米流体样品和35、40℃下质量分数为1.5%的样品表现出牛顿流体行为,而在其他温度下则表现出非牛顿流体行为。当C包覆Cu纳米颗粒质量分数增加至2.0%、3.5%和5.0%时,样品表现出非牛顿流体行为,符合幂律模型。同时研究芒硝复合相变储能材料的热性能,复合相变纳米流体具有较高的导热系数和较低的过冷度,且具有较好的循环稳定性。

空位结构缺陷对C纳米管弹性性质的影响

用分子动力学方法对不同空位缺陷的扶手椅型与锯齿型单壁C纳米管杨氏弹性模量进行了计算和分析.结果表明:扶手椅型(5,5),(10,10)和锯齿型(9,0),(18,0)纳米管在无缺陷时其杨氏模量分别为948,901和804,860GPa.随管径的增大,扶手椅型和锯齿型单壁C纳米管弹性模量分别减小和增大,表现出完全不同的变化规律.随着C纳米管中单点空位缺陷的均匀增加,杨氏模量下降,当缺陷比率增加到一定程度时,杨氏模量下降骤然趋缓,形成一下降平台;双空位缺陷对C纳米管杨氏模量的影响与其分布方向有关;随单点空位缺陷间原子数的增加,在轴向上,杨氏模量下降到某一值小幅波动,而在周向上杨氏模量先下降,然后上升到某一稳定值.随两单点空位缺陷的空间距离进一步增大,杨氏模量又呈微降趋势.通过分子间σ键与π键特征及缺陷间近程电子云耦合作用规律与空位缺陷内部5-1DB缺陷的形成特点等理论对上述规律进行了分析.

C/SiC纳米管异质结电子结构的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理计算,对扶手椅型(4,4)和(6,6)及锯齿型(8,0)和(10,0)C/SiC纳米管异质结的电子结构进行了研究.结果表明两类异质结结构都表现为半导体特性.扶手椅型纳米管异质结形成了Ⅰ型异质结,电子和空穴都限制在碳纳米管部分.锯齿型纳米管异质结中价带顶主要分布在碳纳米管部分及C/SiC界面处,而导带底均匀分布在整个纳米管异质结上.这两种异质结结构在未来纳米器件中具有潜在的应用价值.

Fe/Fe_3C填充的碳纳米管复合材料的制备与微波吸收性质

利用化学气相沉积法,以乙醇为碳源,二茂铁为催化剂前驱物,对二氯苯为添加剂,制备了Fe/Fe3C纳米线填充的碳纳米管复合材料,并通过SEM、XRD、HRTEM等分析方法对产物的形貌和微结构进行了研究。实验结果表明对二氯苯对碳纳米管的填充起决定作用,产物中Fe/Fe3C纳米线填充率可达33%;使用该复合材料制备的吸波涂层在厚度为2mm、频率为4.5GHz时有强吸收峰,厚度增加时吸收峰往低频方向移动,表明此材料有望在低频段实现对电磁波的有效吸收。

纳米水稳型C6060(n60)促进Zn2＋和Cr6＋在大型溞体内的吸收、抗氧化性和急性毒性

富勒烯(C60)作为一种被广泛使用的纳米工程材料,其环境行为和所造成的毒效应越来越引起人们的关注,特别是其与重金属的联合毒性。文章选取模式生物大型溞研究纳米水稳型富勒烯(nC60)与Zn2+和Cr6+的联合毒性。按EPA 2024急性毒性试验结果,nC60对大型溞48 h-LC50为0.47 mg·L-1,最大无观察效应浓度(NOEC)为0.10 mg·L-1。NOEC浓度选定为nC60亚急性试验浓度,用于联合毒性试验。nC60增强了Zn2+和Cr6+对大型溞的毒性,Zn2+和Cr6+对大型溞48 h-LC50分别由2.33 mg·L-1和0.40mg·L-1降低为1.52 mg·L-1和0.33 mg·L-1;nC60增加了大型溞对Zn2+和Cr6+的摄入,暴露1440 min后体内Zn2+和Cr6+累积量分别由6.52μg·g-1湿重和1.52μg·g-1湿重增加到9.98μg·g-1湿重和3.01μg·g-1湿重;nC60和Zn2+和Cr6+联合作用于大型溞后,大型溞SOD酶活性均呈现出增强的诱导现象,联合作用时诱导作用强于两种物质单独作用。此研究表明:在亚急性浓度下,nC60增强了Zn2+和Cr6+对大型溞的毒性,提高了大型溞体内Zn2+和Cr6+的积累,并提高大型溞体内自由基活性。

Sn/C纳米复合材料的合成及其电化学嵌放锂性能

用SnCl4和葡萄糖的水热反应合成SnO2/碳质复合材料,然后在氮气气氛中热处理使SnO2被碳热还原为Sn纳米粒子,制备得到Sn/C纳米复合材料.用X-射线衍射(XRD),透射电镜(TEM)和X-射线电子散射能谱(EDX)对样品进行表征.结果显示Sn纳米粒子具有球形的形貌,并均匀地分散在无定形的碳材料中.对于Sn质量分数58.5%和32.3%的Sn/C复合材料,Sn纳米粒子的平均粒径分别为51和20 nm.电化学测试结果显示,Sn/C复合材料具有高的电化学贮锂可逆容量和良好的循环稳定性.讨论了Sn/C纳米复合材料的形成机理及其循环稳定性能改善的原因.

纳米Si/C/N复相粉体-硅溶胶涂层的介电和吸波性能研究

以硅溶胶为粘结剂,氧化铝为主要填料,纳米Si/C/N复相粉体为吸收剂,制备了一系列不同吸收剂含量的耐高温吸波涂层。结果表明,当氧化铝和硅溶胶的质量分数分别为64.7%和32.3%时,涂层具有很好的耐高温性能。随着纳米Si/C/N复相粉体含量的增加,试样的复介电常数显著提高,尤其是复介电常数的虚部;且随着频率的增大,复介电常数的实部有明显的减小趋势,呈频散效应。当纳米Si/C/N复相粉体的含量为2.92%(质量分数,下同),涂层厚度为1.6mm、1.7mm、1.8mm时,最高吸收峰随着厚度的增加向低频移动,反射率均小于-4dB。

纳米Ti(C,N)增强Ti(C,N)基金属陶瓷的研究

采用纳米Ti(C ,N)粉末制备Ti(C ,N)基金属陶瓷 ,研究了纳米粉末对金属陶瓷组织及性能的影响。结果表明 ,粉末冶金过程中 ,纳米Ti(C ,N)粉末易于在粘结相中扩散与溶解及沿晶界分布 ,降低了硬质相在粘结相中的溶解度 ,抑制了晶粒长大 ,提高了材料的红硬性能。抗弯强度与晶粒尺寸满足于Hall Petch公式 ,5wt%～ 10wt%的纳米粉末加入量可使金属陶瓷的抗弯强度和切削性能得到较大的提高 ,但硬度变化不大。切削磨损主要表现为磨粒磨损和轻微的粘着磨损 。

纳米C_(60)/C_(70)对丙烯酸(酯)共聚物的抗紫外线老化改性作用

将纳米C60/C70直接引入到丙烯酸(酯)共聚物中,合成具有抗紫外线功能的C60/C70-丙烯酸(酯)共聚物。用共聚物配制清漆,测定了固化后漆膜在紫外光照射下的光泽-时间变化曲线。探讨了共聚物抗紫外线的机理。

纳米晶Ti(C_(0．45),N_(0．55))固溶体粉末的合成及表征

在封闭氮气气氛下,对纳米TiO2高温碳氮化合成成分接近xN=0．5的纳米晶Ti(C,N)固溶体粉末进行了研究。结果表明,当以C/Ti值为2．5配料。炉内氮气压为0．005 MPa时,一定量纳米TiO2和纳米碳黑的混合料在1500℃下等温热处理4 h可以制得晶粒尺寸为31 nm、主相为Ti(C0.45,N0.55)的球形固溶体粉末。

g-C_3N_4纳米片的合成及可见光催化降解亚甲基蓝

以柠檬酸钠和尿素为前驱体,采用低温固相合成技术,制备了石墨氮化碳(g-C_3N_4)光催化剂.利用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、紫外-可见光吸收光谱(UV-vis)、光致发光光谱(PL)、光电流响应及电化学阻抗谱(EIS)等对光催化剂的结构和性能进行了表征.结果表明:制备的g-C_3N_4呈片状形貌,尺寸小于50nm,具有较高的光生电子空穴分离效率.在H2O2助催化剂辅助下,可见光照射120min,g-C_3N_4纳米片催化剂对10mg·L-1亚甲基蓝(MB)溶液的降解率达到95.4%.荧光光谱法表征结果表明降解过程中有羟基自由基生成.

Zr/C纳米自蔓延反应薄膜制备及表征

目的研究物理气相沉积技术制备Zr/C纳米多层自蔓延反应薄膜的可行性,以及多层膜的结构和反应特征。方法利用扫描电镜法(SEM)、透射电镜法(TEM)、能谱分析法(EDS)、X射线衍射法(XRD)、差示扫描量热法(DSC)等手段,对薄膜的微观形貌、周期结构、成分组成、晶体结构及反应特征等进行表征,分析了薄膜的沉积时间、结构周期、层间结构、反应温度等工艺参数对多层膜结构和性能的影响。结果 Zr层的沉积速率为27 nm/min,C层的沉积速率为11.8 nm/min。薄膜中存在单质Zr(002)和Zr(101)峰,C以非晶形态存在。Zr/C多层膜的表面形貌呈"菜花状",Zr层与C层结构清晰,分布均匀。透射电镜观察Zr层与C层界面,发现两者之间存在一定厚度的界面反应层,表明沉积过程中两者之间发生了轻微扩散或是预先反应。DSC发现,600℃时Zr/C多层膜发生放热反应,但反应前后多层膜质量未发生明显变化。结论利用物理气相沉积技术可制备较纯的Zr/C纳米多层自蔓延反应薄膜,自蔓延反应时,Zr层与C层之间发生快速的剧烈放热反应,并有Zr C生成,无其他产物生成。

纳米晶Ti(C,N)固溶体粉末的制备及组织结构研究

研究了纳米晶Ti(C,N)固溶体粉末的碳热还原反应制备及其组织结构特征。结果表明,以球形亚微米TiO2粉末和纳米碳黑为原料,通过原料成分C/Ti的准确配比和适当的工艺参数,可制备出成分优良的晶粒度为37nm的单相纳米晶Ti(C,N)固溶体粉末。

纳米Pt-Ru/C电催化剂的制备

以炭黑 (VulcanXC72 )为载体 ,将铂钌混合氧化物胶体吸附在炭黑上 ,然后用氢气还原以制备Pt_Ru/C电催化剂 ,利用X_射线衍射 (XRD)以及X_射线能谱 (XPS)技术对样品进行表征 .结果表明 :在Pt_Ru/C中 ,面心立方结构中的部分铂原子被钌原子取代 ,铂钌合金原子的粒子大小在 3nm左右 ;铂钌氧化物吸附在炭黑上后 ,两种金属的氧化态降低 。