电弧法制备纳米碳管的工艺研究

研究了铁、钴、镍等不同金属及混合双金属催化剂对电弧法制备纳米碳管的促进作用，研究了石墨电极的形状、位置、尺寸对电弧稳定性及冷却效果的影响，在制备纳米碳管的过程中通入不同冷却介质，比较单介质和双介质的冷却作用和对电弧的稳定作用。对制成的样品使用硝酸氧化法和大气氧化法进行纯化，样品在透射电镜下进行了观察。结果表明，在较低电流和电压的条件下，使用双金属催化剂以及混合介质气体，纳米碳管的产率提高了50％-115％和75％。透射电镜观察表明，最长的纳米碳管长度在8μm以上，直径在10nm左右，管形较直，为单壁与多壁的混合物。     

超声法制备纳米Pt/MWCNT催化剂及其在CO2传感器上的应用

采用超声合成法制备了纳米铂/多壁碳纳米管复合催化剂(Pt/MWCNT),通过场发射扫描电镜(FE-SEM)、X-射线衍射(XRD)及电化学技术表征了该催化剂的性质.结果表明:纳米Pt均匀地镶嵌在MWCNTs表面,粒径为40±20 nm.该催化剂对CO2的还原呈现良好的催化作用,可用作制备CO2电化学传感器,CO2在纳米铂/多壁碳纳米碳管修饰玻碳电极上的还原电流响应(Pt/MWCNTs/GCE),分别在1～10 ppm和10～100 ppm两个浓度范围内呈良好的线性关系,检测限为1 ppm.     

碳纳米复合对电极染料敏化太阳能电池的电化学性能

在染料敏化太阳能电池(DSCs)碳对电极中添加多壁碳纳米管,制作碳纳米复合对电极。通过循环伏安法研究复合电极中碳纳米管对I3?/I?氧化还原行为的影响。采用电化学阻抗谱表征,比较纳米炭黑、石墨鳞片、碳纳米管、纳米炭黑-纳米碳管复合材料对碳电极/电解质界面的影响。结果表明:添加纳米碳管后,电极的催化还原电位降低,电流密度增大;碳纳米管的加入使电极表面催化活性点增多,碳电极与电解液的界面电势差减少。光伏性能测试表明,添加10%(质量分数)的碳纳米管的DSCs的开路电压提高了17.9%,短路电流提高了24.1%,填充因子提高了14.4%。     

脉冲电镀镍纳米晶基板上碳纳米管和碳纳米纤维的火焰法合成

提出了一种利用脉冲电镀法在金属基板表面沉积一层具有催化活性的镍纳米晶,再将该基板放入乙醇火焰中合成碳纳米管(CNTs)和碳纳米纤维(CNFs)的方法.利用光学显微镜和X射线衍射仪(XRD)表征了镀层镍纳米晶的形貌和晶格特征,利用透射电镜(TEM)表征了碳纳米管的微观结构.实验研究了基板材料和电镀时间等因素对碳纳米管和碳纳米纤维合成的影响;初步讨论了其生长机理.     

钯/多壁碳纳米管作为直接甲醇燃料电池阳极材料

将Pd纳米颗粒负载在功能化的多壁碳纳米管(MWCNTs)上制备出Pd/MWCNTs催化剂.应用TEM、XRD对其进行表征,并利用循环伏安(CVs)、时间电流法检测其对碱性溶液中甲醇的催化活性.结果表明,Pd纳米颗粒高分散在功能化的多壁碳纳米管上,在碱性溶液中Pd/MWCNTs催化剂对甲醇显出了高的催化活性和稳定性.     

微波合成WCx/MWCNTs及其电催化性能研究

目的制备多壁碳纳米管负载碳化钨的纳米复合材料(WC_x/MWCNTs),探索微波加热温度对WC_x/MWCNTs合成的影响规律。方法利用分子自组装技术与微波加热技术相结合,以钨酸钠为W源,制备了WC_x/MWCNTs纳米复合材料。采用X射线衍射(XRD)和透射电子显微镜技术(TEM)对不同条件下制得样品的物相组成、结构及微观形貌进行了表征;采用循环伏安法在酸性环境下测试了WC_x/MWCNTs对氢和CH3OH的电催化性能。结果当微波加热温度为1000℃时,制备的WC_x/MWCNTs纳米复合材料由WC、WC2和C组成,碳纳米管的多壁结构保留较好,碳化钨颗粒均匀地分布在碳纳米管外表面,粒径为20~50 nm。循环伏安测试结果表明,制备的WC_x/MWCNTs在酸性环境下对氢具有一定的催化作用,但对甲醇没有明显的电催化作用。结论通过控制合理的微波加热温度,可制备出碳化钨粒径小、分布均匀、碳纳米管多壁结构完好的WC_x/MWCNTs纳米复合材料。制备的WC_x/MWCNTs在酸性环境下对氢具有一定的催化作用,可作为催化剂载体来负载其他金属制备复合催化剂。     

渐变掺氮碳纳米管场的发射性能

以二甲苯/吡啶为碳/氮源,二茂铁为催化剂,在800 ℃下,由化学气相沉积法(CVD)制得了直径为10～30 nm的掺氮碳纳米管(CNT)阵列.用扫描电镜、透射电镜和拉曼光谱对其形貌和结构进行了表征.发现该碳管阵列具有竹节状结构,其中的氮含量沿碳管管径方向呈渐变趋势.随着碳管中氮含量的增加,竹节长度减小.研究了阵列的场发射性能,结果表明该碳管阵列是一种优秀的场发射材料:开启场强为0.37 V/μm,阈值场强为0.9 V/μm,场增强因子为37700.     

纳米碳管增强铝基复合材料的工艺及性能研究

采用正交试验方法研究了碳纳米管加入量、加入碳纳米管时的温度、凝固速度、浇注温度等工艺参数,对用半固态复合铸造法制备纳米碳管增强铝基复合材料过程的影响,并探讨了这些工艺参数对复合材料力学性能的作用。结果表明:碳纳米管(CNTs)能细化复合材料的晶粒组织,明显提高复合材料的抗拉强度、硬度。得出实验的最佳工艺参数为:碳纳米管的加入量为2%,加入碳纳米管时的温度为600℃,采用金属型铸造,浇注温度为680℃时,其综合性能最好;在4个工艺参数中,CNTs的加入量对材料的力学性能影响最大。     

Pt-Ni合金/多壁碳纳米管作为直接甲醇燃料电池阳极材料

采用浸渍还原法制备了不同比例的Pt-Ni合金多壁碳纳米管(Pt-Ni/MWCNTs)催化剂材料.X射线衍射和透射电镜等分析表明,所合成的催化剂中Pt-Ni合金纳米粒子具有较小的粒径以及较好的分散程度.循环伏安(CV)、计时电流方法(CA)等测试表明,适量Ni的掺杂不但增强催化剂在碱性环境下对甲醇催化氧化的活性,而且还能提高催化剂的稳定性.     

碳纳米管增强银复合材料的导热性(英文)

通过分子水平层级混合制备了碳纳米管增强银基复合材料。研究了碳纳米管的类型(单壁/多壁)及功能化模式(共价键/非共价键)对银复合材料导热性的影响。XRD及EDS结果表明,复合材料中存在银与碳。高分辨率扫描电镜和透射电镜结果表明碳纳米管均匀地嵌在银基体中。利用拉曼光谱和FTIR研究了共价键功能化对多壁碳纳米管的影响。共价键功能化后,碳纳米管中引入了功能团且保持结构完整。利用激光闪光技术以及有效介质理论研究了复合材料的导热性。实验结果表明:加入共价功能化的单壁和多壁纳米碳管后,材料的导热性降低。但加入非共价键功能化的多壁碳纳米管后,复合材料的有效导热性增强,这与不考虑界面热阻时的有效介质理论预测结果一致。     

纳米金刚石及相关材料的真空镀覆及应用进展

综述了以钛或锰金属粉与纳米金刚石、纳米碳化硅、氮化硅晶须或碳纳米管为原料,通过真空镀法对上述纳米粉体进行表面改性处理后在新能源方面的应用。介绍了钛镀覆纳米金刚石、纳米碳化硅和氮化硅晶须作为铂催化剂载体材料在直接甲醇燃料电池方面的应用,以及锰镀覆碳纳米管在超级电容器方面的应用。      

化学气相沉积法制备短直碳纳米管

碳纳米管具有独特的电化学性能和机械性能,已成为纳米科技的研究热点之一。目前,碳纳米管的主要制备方法有球磨法、超声波降解法以及激光蒸发法等。化学气相沉积法（CVD）也是其中之一,它不仅具有生长重要条件可控的优点,而且得到的碳纳米管的强度高。然而采用CVD法制备的碳纳米管通常是缠结在一起的,这就限制了其应用。     

激光熔铸多壁纳米碳管增强铝基复合材料

利用激光熔铸技术制备多壁纳米碳管增强铝基复合材料,并使用SEM、XRD对其熔铸成形性以及纳米碳管与基体金属界面结合行为进行观察和分析.结果表明,在单位面积激光能量为800×105J/m2时,纳米碳管增强铝基复合材料能够熔合而不破坏纳米碳管结构;在该复合材料中适量添加表面张力较低的金属Mg,可降低基体铝的表面张力,进而降低铝-纳米碳管的液固界面能,改善铝合金和纳米碳管的润湿性;当纳米碳管含量为5%(质量分数)时,并添加3%(质量分数)合金化元素Mg,激光熔铸的复合材料熔合性较好,铸块致密,在复合铸块的断口上能观察到增强体纳米碳管.     

Y型纳米碳管的结构表征与光学性能研究

对Y型纳米碳管的形貌和超微观结构进行了SEM、HRTEM和XRD分析，并着重测试了其光学性能。结果表明，碳管内包裹Fe纳米微粒，管径分布在50～60nm之间；纳米碳管呈Y型是由于管内催化剂的粒度不均，使之在生长过程中产生分支；首次报道了产物的发光性能，认为其在红光范围内存在荧光效应。     

多壁纳米碳管／Cu基复合材料的摩擦磨损特性

利用销－盘式磨损试验机研究了粉末冶金法制备的多壁纳米碳管／Cu基复合材料的稳态摩擦磨损行为,并用扫描电镜分析了复合材料的磨损形貌。结果表明：多壁纳米碳管／Cu基复合材料具有较小的摩擦系数,并随纳米碳管质量分数的增加而逐渐降低;由于复合材料中纳米碳管的增强和减摩作用,在低载荷和中等载荷作用下,随着纳米碳管质量分数的增加,复合材料的磨损率减小;而在高载荷作用下,由于发生表面开裂和片状层剥落,含纳米碳管质量分数高的复合材料的磨损率增高。     

假冠醚结构稳定的金纳米粒子在MWNTs表面的自组装

叙述了一个有效的由聚乙二醇形成假冠醚结构稳定的金纳米粒子在多壁碳纳米管(MWNTs)表面自组装研究。MWNTs在H2SO4-HNO3溶液中经氧化修饰上羧基和羟基之后,以光化学合成和晶种媒介生长法制备的胶体金纳米粒子被直接附着在其表面上。通过对Au/MWNTs复合物的TEM表征,研究了金纳米粒子尺寸对MWNTs表面自组装的影响;同时探讨了金纳米粒子对MWNTs表面自组装的驱动力。     

利用钛铁矿制备纳米碳管/碳化钛复合粉体材料的工艺

以钛铁矿为原料,在等离子体和微波场的分步作用下,制得了纳米碳管,碳化钛复合粉体材料.通过研究纳米碳管的等离子体生长工艺和微波强制碳化工艺,得出了合理的制备条件:制备纳米碳管的条件为微波功率550W,腔体内压强5kPa左右,CH_4流量2.3mL·min~(-1),H_2流量45mL·min~(-1),处理时间40min.强制碳化处理阶段,微波功率900W,时间20min.结果表明,纳米碳管/碳化钛复合镀层具有较高的硬度和较小的摩擦系数.     

碳热法合成具有蓝光发射特性的氧化镓纳米线、纳米带和纳米片

利用碳纳米管通过碳热法合成了氧化镓纳米线、纳米带和纳米片。采用扫描电镜和透射电镜对其进行了形态和结构表征。合成的氧化镓纳米结构是单晶体。室温光致发光谱分析发现，氧化镓纳米晶在蓝光区域487nm处产生明显的发射峰。     

基于不同碳载体的直接乙醇燃料电池阳极Pt基催化剂的制备及性能表征

本文采用活性炭、介孔碳、碳纳米管和石墨烯为催化剂载体,添加CeO2作为助催化剂,用微波辅助乙二醇还原氯铂酸法制备了五组催化剂。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和电子能谱(EDAX)、比表面积及孔径分析仪(BET)及X射线光电子能谱(XPS)等对CeO2及催化剂进行微观结构表征;利用电化学工作站对催化剂进行电化学性能测试。结果表明,以石墨烯为载体并加入CeO2助催化剂合成的催化剂对乙醇的催化氧化具有最佳的活性,稳定性及抗中毒能力,其电化学活性表面积为86.83 m2/g,峰电流密度值为751.03 A/g,且对乙醇催化氧化的活化能最低,1100s时的稳态电流密度值为67.33 A/g。     

催化剂薄膜厚度对定向碳纳米管生长影响

采用热CVD方法直接在平面硅基底上成功地制备出定向碳纳米管薄膜。在反应中,镍过渡金属作为催化剂,碳氢化合物乙炔作为碳源,研究了催化剂薄膜厚度对高温氨气预处理后单晶硅衬底上沉积的催化剂镍膜的纳米结构形貌和所生长的定向碳纳米管薄膜等的影响规律。通过扫描电子显微镜(SEM)观察表明,高温刻蚀后,纳米镍颗粒的平均直径一定程度上取决于薄膜的原始厚度,且颗粒密度也取决于薄膜原始厚度,由于氨气的介入,厚为5～10 nm的镍催化剂薄膜具有高的颗粒数密度;碳纳米管的直径随催化剂薄膜厚度单调增大,而其长度随催化剂厚度的增加先增加后减少,且其定向程度随催化剂厚度的增加是先增强后减弱。