CoNiO2/碳纳米复合材料的制备及应用于构筑不对称超级电容器

本文研究制备一种CoNiO2/碳纳米复合材料的方法。采用X-射线粉末衍射仪(XRD)和场发射电子显微镜(FESEM)表征产物的相结构与形貌,结果表明获得了CoNiO2/碳纳米复合材料。复合材料的电化学性能采用循环伏安法(CV)和单电极充放电测试。将复合材料、活性炭(AC)和PVA-KOH电解质膜组装成不对称超级电容器,电性能测试结果表明在充放电电流密度为12 mA·cm-2下其比电容最高达670 F·g-1并稳定保持2000个循环;经过16000次循环后,其比电容仍有482.79 F·g-1,显示出高的比电容和长的循环稳定性。

环氧/纳米SiO_2杂化浆料的制备及其对碳纤维复合材料性能的影响

采用溶胶 凝胶技术制备了环氧 /纳米SiO2 杂化浆料,对杂化浆料膜的结构和性能进行了表征分析,同时研究了该浆料对碳纤维复合材料性能的影响。首先制备了(γ 异氰酸酯基)丙基三乙氧基硅烷接枝的环氧树脂,利用该树脂对纳米SiO2 先驱体进行原位改性,制备碳纤维表面环氧 /纳米SiO2 杂化浆料。采用FT IR,AFM和综合热分析仪对纳米SiO2 先驱体的原位改性结构、浆料膜的显微形态和相态及其热性能进行分析,成功制备了环氧 /纳米SiO2 杂化浆料,SiO2 以纳米尺度均匀地分布于杂化浆料膜中,纳米SiO2 的引入使杂化浆料膜的热性能得到了提高。采用该杂化浆料对碳纤维表面进行改性,复合材料力学性能研究表明,杂化浆料可同时提高复合材料的层间剪切强度和冲击性能。

TiO_2/碳纳米复合材料的制备及其结构表征

采用TiO2溶胶与半沉化的酚醛树脂混合的方法,干燥后在惰性气氛和1 000℃的条件下裂解,制备了一系列具有不同TiO2含量的TiO2/碳纳米复合物.粉末X-射线衍射分析表明,当TiO2质量分数为50%时,复合物中金红石TiO2相的衍射峰峰强出现极大值,这可能是与氩气和由酚醛树脂转化的碳的共同影响有关.质量分数为50%TiO2的复合物的热分析结果以及透射电子显微镜和场发射扫描电子显微镜的结果表明复合物中有三种状态的碳.这种TiO2/碳纳米复合物有望作为光催化材料得到应用.

爆炸法制备TiO2-纳米碳复合材料及光催化降解染料废水研究

利用爆炸辅助气相沉积法制备TiO_2-纳米碳复合材料,并考察原料添加比例对所得产物晶型,光吸收性能和光催化性能的影响。结果表明:TiO_2-纳米碳复合材料中TiO_2的晶型较原料P25的晶型有大的改变,光吸收范围拓宽;TiO_2-纳米碳复合材料的可见光催化性能比P25的光催化性能有明显提高。

TiB_(2)纳米涂层改性碳纤维增强Mg基复合材料的微观结构及力学性能

采用新颖的溶胶-凝胶与碳热还原相结合的方法,对M55J连续碳纤维(Cf)表面进行TiB_(2)纳米涂层改性。首先,制备了掺杂五硼酸铵(NH_(4)B_(5)_(O8)的)TiO_(2)溶胶(0.2 mol/L)(Ti与B的物质的量比为1∶2),然后将其均匀涂覆到C_(f)表面。XPS分析表明,经1350℃烧结120 min后,C_(f)表面涂层发生原位反应并生成了TiB_(2)。采用压力浸渗法分别制备了体积分数为40%和50%的Cf增强镁基(C_(f)/Mg)复合材料,其抗弯强度分别达到720 MPa和870 MPa。然而,对比实验表明Mg基体不能浸渗到无涂层的C_(f)预制体中。HRTEM分析表明,厚度为20~30 nm的界面层由TiB_(2)和少量的TiC、TiO_(2)纳米颗粒组成。C_(f)表面的TiB_(2)纳米涂层可以改善C_(f)与Mg基体之间的润湿性,提高C_(f)/Mg复合材料的力学性能。

EP/CF/纳米SiO_2复合材料激光作用下的性能研究

在环氧树脂(EP)中添加纳米S iO2空心微球,制备添加不同比例纳米S iO2的EP浇注体和EP/碳纤维(CF)复合材料。经热重(TG)分析仪测试,发现添加纳米S iO2后EP的耐热性能明显提高,其中纳米S iO2质量分数为10%时其耐热性能最好;对有、无纳米S iO2的EP浇注体和EP/CF复合材料层板进行强功率激光辐照试验,结果表明,添加纳米S iO2空心微球能明显提高复合材料在激光作用下的抗烧蚀和隔热性能。

碳纤维/SiO_2/聚苯并噁嗪复合材料的制备及性能研究

以纳米SiO2/聚苯并噁嗪(PBOZ)为基体树脂,与碳纤维(CF)复合,制备了CF/SiO2/PBOZ复合材料,研究了纳米SiO2含量对其弯曲强度、层间剪切强度以及断面形貌的影响。结果表明,纳米SiO2含量为4%时,CF/SiO2/PBOZ复合材料的性能最好,材料的弯曲强度和层间剪切强度分别达到835和72.1MPa,比不含纳米SiO2的复合材料分别增加了14%和44%。将纳米SiO2含量为4%的CF/SiO2/PBOZ复合材料置于沸水中煮24h,处理前后的层间剪切强度和玻璃化转变温度均保持不变。

聚酰亚胺基纳米复合材料轴承的研制

主要介绍作为新型轴承材料的碳纤维增强聚酰亚胺/Al_2O_3纳米复合材料的力学性能和摩擦磨损性能,举例阐述了超混杂复合材料托辊用轴承的设计要点、成型工艺、PV值、许用温度及实验方法。试验证明,该纳米复合材料轴承的PV值可达1.29～1.50 MPa·m/s,其使用温度可达220℃以上,初步应用效果良好。

一种聚合物裂解—反应热压制备纳米SiC颗粒增强MoSi2基复合材料的方法

成果简介： 一种聚合物裂解-反应热压制备纳米SiC颗粒增强MoSi2基复合材料的方法，包括以下步骤：将聚碳硅烷溶于正己烷或甲苯溶剂，加入Si粉，混合均匀后，加热挥发除去有机溶剂；将表面粘有聚碳硅烷的硅粉在真空或惰性气氛中裂解，最高裂解温度1000～1350℃，升温速度0.5～10℃/min；测定复合粉末的碳与硅的含量，得出复合粉末中SiC和Si的量，按摩尔比Mo∶Si=1∶2加入Mo粉，混合，反应热压制备；热压工艺为：升温速度20～100℃/min，热压温度1450～1700℃，压力20～50MPa，保温30～120min，真空或惰性气体保护。

氨基化碳管薄膜对碳纤维复合材料层间性能的影响

碳纤维增强树脂基复合材料层合板应用广泛,其薄弱的层间性能极易引起分层损伤。为提高层合板的层间抗剪能力,本文制备了未功能化碳钠米管(CNT)和氨基功能化碳纳米管(NH_(2)-CNT)薄膜,研究了其对层合板Ⅱ型临界应变能释放率(G_(ⅡC))和层间剪切强度(ILSS)的影响。结果表明,与空白层合板相比,当薄膜厚度为31.1μm时,CNT薄膜使G_(ⅡC)和ILSS分别降低了19.2%和6.59%,而NH_(2)-CNT薄膜可以使G_(ⅡC)和ILSS分别提高51.7%和15.4%。NH_(2)-CNT与环氧形成的良好界面,是NH_(2)-CNT薄膜使层合板层间剪切性能提升的主要原因。

嵌有超小CeO_(2)纳米粒子的碳纳米纤维的制备及其吸波性能

采用静电纺丝结合后续热处理制备了均匀镶嵌超小CeO_(2)纳米颗粒的碳纳米纤维(CeO_(2)@CNFs)复合材料,研究了CeO_(2)含量对其电磁特性及吸波性能的影响和作用机制。结果表明,随CeO_(2)含量的增加,复合材料的介电损耗及电磁衰减能力降低,但阻抗匹配得到有效改善,吸波能力呈先增强后减弱趋势。CeO_(2)含量约为24.6%(质量)的CeO_(2)@CNFs-2样品因电磁衰减能力与阻抗匹配的更好平衡而表现出最好的吸波性能。当在石蜡基质中的填充量仅为10%(质量),厚度为3.0 mm时,最小反射损耗(RL)值达到-45.4 dB,RL低于-10 dB的有效吸收带宽为5.6 GHz(9.1~14.6 GHz),可覆盖约75%的X波段和45%的Ku波段。CeO_(2)@CNFs-2的吸波强度是纯CNFs的3.1倍,说明CNFs和CeO_(2)两者的协同作用能有效提高该复合体系的吸波性能。

锂硫电池中ReS_(2)修饰碳纤维布复合正极的设计与制备

锂硫电池因具有高理论容量和高能量密度被认为是最具前景的储能技术之一。然而,锂硫电池因硫电导率低、多硫化物穿梭效应、电极体积膨胀等问题限制了其实际应用。为了探究ReS_(2)纳米片对锂硫电池性能的影响,采用简单的水热法实现ReS_(2)纳米片在碳纤维布(CFC)上均匀生长,形成ReS_(2)-CFC复合材料;并通过熔融扩散法,将活性物质硫分散在ReS_(2)-CFC中作为锂硫电池正极(S/ReS_(2)-CFC)。借助扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和电化学技术等表征测试手段分析了S/ReS_(2)-CFC的形貌和电化学性能。结果表明,CFC和ReS_(2)通过物理和化学协同作用能够很好地抑制多硫化物的穿梭,提高电池倍率性能和循环稳定性。S/ReS_(2)-CFC正极电池在0.2C(1C=1675 mAh·g)倍率下有1522 mAh·g的高放电比容量;在4C倍率下放电比容量能够达到768 mAh·g,经过500圈循环后保持在548 mAh·g,每圈衰减率为0.058%。

纳米TiO_2对环氧树脂及碳纤维增强复合材料力学性能的影响

利用超声波技术将纳米TiO2在环氧树脂中进行分散,考察了纳米TiO2含量对环氧树脂及碳纤维/环氧复合材料力学性能的影响。研究表明,纳米TiO2可对环氧树脂固化物同时起到增韧增强的作用,冲击断口形貌显示为典型的韧性断裂。同时纳米粒子的加入可改善碳纤维和树脂基体的界面粘结性能,提高复合材料的层间剪切强度。

纳米Al_2O_3-碳纤维多尺度增强聚酰胺基复合材料的制备及力学性能

采用叠层模压法制备了纳米Al_2O_3-碳纤维织物多尺度增强聚酰胺基(nano Al_2O_3-CFF/PA6)复合材料层压板。借助场发射扫描电子显微镜(FESEM)、同步热分析仪(TGA/DSC)和FTIR,研究了模压温度、压力和纳米Al_2O_3加入量等因素对nano Al_2O_3-CFF/PA6复合材料力学性能的影响。研究表明:在模压温度为230℃、模压压力为3 MPa和保压时间为15 min时,CFF/PA6层压板的弯曲强度为250.3 MPa,层间剪切强度为87.6 MPa,平行层厚方向的冲击强度为41.2 MPa,垂直层厚方向为9.6 MPa。当基体中的Al_2O_3含量达到6wt%时,nano Al_2O_3-CFF/PA6层压板的弯曲强度为387.6MPa,层间剪切强度为35.7MPa,平行和垂直层厚方向的冲击强度分别为80.3 MPa和25.6 MPa。

新型碳材料

碳是世界上含量及广的一种元素。它具有多样的电子轨道特性（SP、SP2、SP3杂化），再加之SP2的异向性而导致晶体的各向异性和其排列的各向异性，因此以碳元素为唯一构成元素的的碳材料。具有各式各样的性质。在历史的发展中传统的碳材料包括：木炭、竹炭、活性炭、炭黑、焦炭、天然石墨、石墨电极、炭刷、炭棒、铅笔等。而随着社会的发展人们不断地对碳元素的研究又发明了许多新型炭材料：新型纳米材料、碳基复合材料、碳纤维、柔性石墨、储能型碳材料、金刚石等。其中新型纳米碳材料：富勒烯、碳纳米管、石墨烯、纳米金刚石等。

一锅法合成高性能N掺杂的Co(PO_(3))_(2)@C负极材料及其在超级电容器中的应用

以植酸(PA)、三聚氰胺(MA)、四水合乙酸钴(Co(OAc)_(2)·4H_(2)O)和聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维膜为原料,采用一锅法合成了偏磷酸钴和氮(N)掺杂碳(C)的复合材料(Co(PO_(3))2@C).其中,PA属于六齿配体,拥有6个磷酸基,每个磷酸基中的氧原子(O)都可作为配位原子和钴离子发生络合反应,形成化学性质稳定的络合物,可以作为绿色磷(P)源.MA含有丰富的N元素,PVDF中空纤维膜中含有氟(F)元素,同时还可以提供框架结构,N和F元素的掺杂可以使多孔碳材料具有更好的润湿性,有利于电解液中电子的传输,从而极大提高了材料的电化学电容性能.所制备的最佳活性负极材料在1 A·g^(-1)时的比电容为1 067.42 F·g^(-1).即使在10 A·g^(-1)的电流密度下,20 000次循环后,仍可以达到85.79%的保留率.

TiO2/静电纺PAN基碳复合材料的制备及光催化性能

为了同时提高催化剂的光催化和回收能力,以聚丙烯腈(PAN)和钛酸四丁酯(TBT)作为碳纳米纤维(CNFs)和TiO2前驱体,通过静电纺丝和热处理方法制备了TiO2/CNFs复合材料,并通过SEM、XRD、Raman、UV-vis分光光度计等对TiO2/CNFs复合材料的形貌、晶体结构、光吸收性能、导电性和光催化性能进行了研究。结果表明:随TBT添加量的逐渐增多,TiO2/CNFs复合材料在热处理过程中卷曲形态逐渐消失,并且TBT在碳化过程中完全转化为锐钛矿TiO2;TiO2/CNFs复合材料光吸收边缘由纯TiO2的紫外光区扩展至可见光区,提高了催化剂对太阳光的利用率;同时,在模拟太阳光照射180 min,TiO2/CNFs复合材料对RhB的光催化降解率最大可达到95.71%,并且在连续重复使用5次后光催化降解效率仍可达到约90%。

生物炭负载磁性纳米碳羟基磷灰石(CHAP-γ-Fe_(2)O_(3)/BC)去除水中U(Ⅵ)的性能与机制

针对利用功能材料去除水中U(Ⅵ)的效率与纳米颗粒易团聚的问题,利用玉米秸秆、蛋壳及磁性γ-Fe_(2)O_(3),采用动态油热法和浸渍法,制备了生物炭负载磁性纳米碳羟基磷灰石(CHAP-γ-Fe_(2)O_(3)/BC)复合材料,试验考察了其性能并用于水中U(Ⅵ)的去除。当U(Ⅵ)初始浓度为5 mg/L,CHAP-γ-Fe_(2)O_(3)/BC投加量为0.1 g/L,pH值为6,温度30℃,反应时间1 h时,试验结果表明:CHAP-γ-Fe_(2)O_(3)/BC对U(Ⅵ)的最大吸附容量达324.4 mg/g,去除率达95.93%。拟二级动力学模型和Langmuir模型可较好拟合CHAP-γ-Fe_(2)O_(3)/BC对U(Ⅵ)的吸附过程,表明以单分子层化学吸附为主。材料通过表面改性技术,实现了减弱团聚的目的。复合材料在磁场中其表现出良好的分离回收和循环利用性。FTIR、XPS等表征结果证明该材料对铀的去除机制主要包括离子交换、溶解-沉淀的化学吸附作用和表面络合作用。

用甲壳素纳米片构建高性能硅碳复合负极材料

为克服硅在储锂时的剧烈体积膨胀,目前文献报导了许多用石墨烯或碳纳米管等先进碳材料制备硅碳复合材料的研究。这些碳材料的高成本和低产量使它们难以满足工业大生产的需求。本文以水热反应剥离出的甲壳素纳米片(CNs)、聚乙烯醇(PVA)和纳米硅为原材料,通过简单的混合和干燥过程,得到CNs,PVA和纳米硅组成的块状复合材料CNs-Si-PVA,实现PVA和CNs对纳米硅的包覆。高温热解后,CNs衍生的二维碳材料(2DC)和PVA衍生的无定形碳共同包覆纳米硅形成硅碳复合材料2DC-Si-C。碳包覆能有效缓冲硅负极材料在重复脱锂/嵌锂过程中的体积变化,并提高导电性,使合成的2DC-Si-C用作锂离子电池的负极材料时表现出优异的循环稳定性及倍率性能。在1.0 A·g^(-1)的大电流密度下,经过300圈循环后,2DC-Si-C复合材料仍保留760 mAh·g^(-1)的放电比容量;倍率测试中,在2.0 A·g^(-1)的电流密度下,该复合材料首次放电能发挥出865 mAh·g^(-1)的比容量。绿色环保的碳前驱体、简单的加工方法以及优异的储锂性能,使2DC-Si-C复合材料有望成为下一代高性能锂离子电池(LIBs)的负极材料。

碳纤维布/二硒化钴的合成及其在锂硫电池中的应用

通过在自支撑碳纤维布(CFC)上生长CoSe_(2)催化剂,促进对可溶性多硫离子的吸附与催化转化,达到抑制其在锂硫电池中穿梭效应的目的。采用常温电沉积法在CFC上生长Co(OH)_(2)纳米片,得到CFC/Co(OH)_(2)_(2)前驱体,然后通过气相硒化技术将该前驱体转变为CFC/CoSe_(2)_(2)纳米片复合材料。将CFC/CoSe_(2)用作锂硫电池中间层,并研究其催化性能对锂硫电池电化学性能的影响。研究结果表明,极性CoSe_(2)纳米片对多硫化物具有强化学吸附和高催化活性,有利于促进多硫化锂的转化,抑制穿梭效应。此外,导电CFC能够改善电子传输,减小电池的极化。相比于CFC中间层电池,CFC/CoSe_(2)中间层电池具有更高的倍率性能和良好的循环性能,在0.2 C(1 C=1672 mA/g)电流密度下电池的初始放电比容量为1 408 mA·h/g,在1 C的电流密度下循环500次后的放电比容量仍有755 mA·h/g,容量衰减率仅为0.060 4%。