离子液体在无机纳米材料合成上的应用

室温离子液体作为一种新型的绿色环保溶剂,在无机纳米材料合成中的应用引起越来越多研究者的注意。目前,已经利用室温离子液体合成出了纳米多孔材料、纳米粒子和中空球、一维纳米材料等。与传统的溶剂相比,离子液体在合成过程中体现出了很多优势,且合成的产物也不同,为无机纳米材料的合成开辟了一条新途径。本文就近年来国内外相关研究进展,对离子液体在无机纳米材料合成中的应用进行综述。

离子液体中不同形貌ZnO纳米材料的合成及表征

在不同的咪唑基离子液体中通过微波加热合成出了ZnO的片状聚集体、棒状聚集体和塔棒聚集体等纳/微米结构,考察了不同合成条件对ZnO形貌的影响,XRD表明产物为六方相纤锌矿ZnO结构,SEM和TEM表明产物形貌主要分为片的聚集体和棒的聚集体,电子衍射表明ZnO棒具有单晶结构,片的聚集体的PL谱表明在室温下这种形貌的ZnO具有很强的绿光发射和弱紫外光发射现象.

不同结构、形貌In2S3纳米材料的离子热合成及表征

以氯化铟和硫化钠为原料,以不同的离子液体为溶剂,采用离子热法合成了不同结构、形貌的硫化铟纳米材料。用XRD、SEM、TEM对产物结构和形貌进行了表征。结果表明:经150℃恒温24 h,在离子液体1-乙基-3-甲基咪唑溴盐中得到四方相结构六边形片状的硫化铟,而在1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐中得到的是立方相结构花球状形貌的硫化铟。FTIR结果表明,离子液体在反应过程中起到重要作用。对片状硫化铟的紫外可见光谱及光致发光性能也进行了表征。

SiC/Al_2O_3纳米复合材料压痕残余应力压谱法测量研究

利用压力荧光光谱法研究了5%SiC/Al2O3纳米复合材料压痕周围残余应力的大小及其分布规律。结果发现在压痕区及压痕周围10μm的应力区范围中,荧光R线明显增宽,而且压应力与离压痕中心距显著相关。通过获得的R双峰(R1和R2荧光光谱)频率变化,计算了压痕区及其周围复杂应力场中的等静压力。结果表明沿着压痕区主对角线方向和边界垂直平分线方向,其应力分布存在十分相似的变化规律。同时发现在压痕周围存在着对称残余应力区。

介孔碳纳米纤维-硫作为锂硫电池正极材料(英文)

锂硫电池的商用化受到硫和多硫化锂低的电导率、多硫化锂在有机电解液中的溶解、放电过程中硫的体积膨胀等因素的制约。我们通过自模板法制备了具有石墨化孔壁结构的介孔碳纳米纤维(MCNF),并利用这种结构将硫和多硫化锂封装在碳骨架内。具有石墨化孔壁结构的一维MCNF能够在循环中为硫和多硫化锂提供良好的导电网络。MCNF中小的介孔能够抑制长链多硫化锂的扩散。另外,MCNF大的孔容能够负载比较多的硫,并且能够为硫的放电膨胀提供足够的纳米空间。本工作制备的MCNF-硫纳米复合材料在0.8 A·g-1的电流密度下,经过100次循环后仍有820 mAh·g-1的比容量。

石墨烯包覆碳纳米管-硫(CNT-S)复合材料及锂硫电池性能

针对锂硫电池研究与实际应用中遇到的主要问题,本文通过一种简单有效的水热法还原氧化石墨烯对商用碳纳米管-硫(CNT-S)纳米复合材料进行包覆,形成一种可有效抑制多硫聚合物扩散的石墨烯包覆结构。X射线衍射(XRD),扫描电子显微镜(SEM)表征结果表明硫均匀地负载在碳纳米管上,并且在CNT-S复合材料外表面包覆有一层石墨烯。电化学测试结果表明,这种包覆结构能显著提高CNT-S复合材料的锂硫电池性能。

石墨烯-氧化钌纳米复合材料的水热法合成及电化学电容性能(英文)

通过水热法制备了石墨烯-氧化钌(G-RuO2)纳米复合材料。对样品进行了X射线衍射(XRD),扫描电子显微镜(SEM),透射电子显微镜(TEM)和能量色散谱(EDS)表征。SEM结果表明氧化钌粒子均匀地分散在石墨烯层片上。TEM结果显示氧化钌纳米粒子的平均粒径约为3 nm。对样品进行了循环伏安和充放电性能测试,结果表明在1 A.g-1的电流密度下,样品在H2SO4(1 mol.L-1)溶液中具有219.7 F.g-1的比电容。

一步法合成具有二级孔道的有序介孔碳材料及其超电容性能研究

以酚醛树脂低聚物为碳前驱体,三嵌段共聚物F127为模板剂,在此过程中加入正硅酸乙酯为硅源,900℃下炭化得到具有介孔结构的碳-SiO2复合物,除SiO2后得到具有二级孔道结构的介孔碳材料。对样品进行透射电子显微镜、N2吸附-脱附表征,并利用循环伏安以及恒电流充放电研究了样品的超电容性能。结果表明,样品具有二级孔道结构,BET比表面积为1657.6m2.g-1,比电容值161.3F.g-1。相比于单一孔道的介孔碳材料,二级孔道结构的介孔碳的循环伏安曲线更接近于矩形,比电容值有了很大提高,随着放电电流的增大其比电容值衰减率更小。

双模板法合成介孔/大孔二级孔道碳材料

以酚醛树脂低聚物为前驱物,利用双模板法制备了具有介孔/大孔双孔结构的碳材料.其中以二氧化硅蛋白石为大孔模板,以嵌段共聚物自组装结构为介孔模板.对样品进行了扫描电子显微镜(SEM),透射电子显微镜(TEM),X射线衍射(XRD)和氮气吸附-脱附实验表征.结果表明所制备的双孔碳材料大孔直径约为230nm,介孔直径10nm.

非水体系模板法合成新颖形貌氮化硅基材料

以乙腈为溶剂,十八胺为模板剂通过非氧化物溶胶-凝胶过程合成了新颖形貌的氮化硅基材料.通过X射线衍射(XRD),透射电子显微镜(TEM),扫描电子显微镜(SEM),N2吸附-脱附和电子能谱(EDS)对样品进行了表征.结果显示,材料呈现出由薄膜组成的花瓣状和树叶状新颖形貌,且具有很高的比表面积和孔径分布很窄的纳米孔,同时证明了在非水体系中表面活性剂也存在自组装现象,从而可以作为模板剂来合成具有特殊介观结构和形貌的材料.

梧桐皮基高比表面积碳材料的制备及其超电容性能

以废弃的梧桐皮为原料、KOH为活化剂,采用二次活化法制备了高比表面积碳材料,对样品进行了扫描电镜(SEM)和氮气吸脱附表征,并利用循环伏安以及恒电流充放电研究了样品的超电容性能。研究结果表明,当活化剂与梧桐皮的质量比为3:1时,样品的比表面积达到最大(2141m2·g-1),电化学性能最佳。当电流密度为1A·g-1时,其最大比电容可达344F·g-1,表现出优异的电化学性能。

氮化铝孔状材料的溶液法合成及其光致发光

在低温常压下,以液相法直接合成了氮化铝孔状材料.通过一系列的表征对其形貌和光学性能作了简要的分析.实验结果表明:合成的氮化铝孔状材料立方相和六方相同时存在;其孔径为200～800 nm;比表面积为170 m2·g-1;在样品的PL谱中,在475 nm处的一个强的发射峰是由氮空位引起的,在550 nm处的宽而弱的峰是由AlN本征缺陷和颗粒的表面效应引起的.

以甲基纤维素和氧化钙合成新型有机/无机胶凝材料

采用甲基纤维素和氧化钙作为原材料 ,合成出了优质有机 /无机“多相”胶凝材料 ,其 2 8d抗压强度接近普通工业水泥。在实验工作基础上 ,用正交试验法研究了以甲基纤维素和氧化钙生产复合胶凝材料的原料选择及最佳掺量 ,并通过理论计算出该有机 /无机复合胶凝材料的抗压强度 ,与实际强度相比误差很小。借助XRD、IR和SEM等表征手段 ,对有机 /无机复合胶凝材料的微观结构和胶粘机理进行了分析和探讨。

微孔碳@硫复合材料的制备及其锂硫电池性能

针对锂硫电池研究中硫单质电导率低和多硫化锂易溶解于电解液的问题,制备了一种核壳结构的碳纳米管(CNT@C)作为硫载体,碳纳米管外壳包覆的碳层中的微孔能吸附多硫化锂,从而抑制多硫离子扩散.X射线衍射(XRD),透射电子显微镜(TEM)和扫描电子显微镜(SEM)表征结果表明硫均匀负载在核壳结构碳纳米管上.电化学测试结果表明这种核壳结构的复合材料有较高容量和良好的循环性能.

介孔碳纳米纤维制备与超电容性能研究

采用低分子量酚醛树脂/F127混合物填充多孔氧化铝模板孔道,制备了大尺寸介孔孔道、核-壳结构的介孔碳纳米纤维.分别以SEM、TEM及N2等温吸附-脱附观察分析样品形貌和孔结构参数.循环伏安与恒流充放电测定该介孔纳米纤维电极(阳极)的超电容性能.结果表明:介孔碳纳米纤维比电容明显增大,且在高扫速、大电流下具有良好的超电容特性.

微波固相反应制备CdS纳米粒子

CdS nanoparticles with different sizes have been successfully synthesi zed by microwave-assisted solid state reaction between Cd(CH3COO)2·2H2O and Na2 S·9H2O at the presence of surfactant PEG400. The process of heating has influen ce on the crystallinity of CdS. The products were characterized by XRD, SEM, TEM , and the formation mechanism of CdS nanoparticles has also been discussed.

利用还原性多糖合成银纳米粒子

利用还原性多糖为稳定剂、AgNO3为前驱物,通过一条绿色途径合成银纳米粒子,并探讨了纳米粒子的形成机理.对多糖高浓度时制得的复合物在空气与氮气气氛下进行了热处理,分别得到了银的大孔海绵体与银纳米粒子/碳的复合材料.对产物进行了X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、紫外-可见分光光度(UV-vis)以及BET吸附表征.

P123/SDS水溶液中碳酸钙结晶及形貌的研究

仿生合成是模拟生物矿化合成人工晶体的一种方法。在生物矿化中的无机矿物往住是在有机基质的参与下形成的。它们在有机基质上成核．并且在整个结晶过程中受到有机基质及其他生命活动的调控，因而在晶体的形态、尺寸、以及取向上都具有高度的统一性和有序性．而这些特性又使生物矿化无机材料比一般天然矿物材料具有更优越的性能。在纷繁的有机体系中已经发现了60多种无机矿物．例如在软体动物的贝壳中存在着蛋白质／碳酸钙的杂化材料．这种材料有着很好的机械性能。碳酸钙是一种重要的无机材料，在造纸、橡胶、医药、涂料等领域有着广泛的应用。碳酸钙属ABO3类的多型晶体，有方解石型、文石型、球霰石型，其堆积方式略有区别。

纯钛表面TiO_2多孔膜的制备及其晶型研究

以硫酸为电解液, 纯钛(TA1)为阳极, 铜片为阴极, 以恒压和恒流阳极氧化方式在钛表面直接获得锐钛型和金红石型TiO2 多孔膜。采用X射线衍射仪对覆在钛基体上的阳极氧化膜进行了结构分析, 研究了电压、硫酸浓度、阳极氧化时间和电流密度对TiO2 多孔膜晶型的影响, 并讨论了其形成机理。结果表明: 在0.5 mol/L硫酸溶液中, 恒压(≥80 V)或恒流(≥0.6 A)时出现锐钛相TiO2; 恒压(≥100 V)1 min时即可出现锐钛相 TiO2; 恒压(≥150 V)或恒流(≥0.8 A)时出现金红石相TiO2。

微波固相剥离法制备功能化石墨烯及其电化学电容性能研究(英文)

通过微波固相剥离氧化石墨制备了功能化石墨烯材料。石墨烯的剥离,是由于微波加热过程中氧化石墨烯片上的官能团分解为CO2和H2O,产生的压力超过了片层间的范德华力。形貌表征显示了石墨烯的有效剥离和纳米孔结构的形成。红外光谱分析结果表明微波剥离的功能化石墨烯仍然有少量的官能团残留。N2等温吸附-脱附测试结果表明样品具有高比表面积(412.9m2·g-1)和大孔容(1.91cm3·g-1)。电化学测试结果表明功能化石墨烯具有良好的电化学电容行为和207.5F·g-1的比电容。