多功能柔性二氧化猛/还原氧化石墨烯碳化棉织物的制备及性能研究

多功能柔性二氧化锰/还原氧化石墨烯碳化棉织物(MnO_2/rGO@C)在本文中得以制备。为赋予棉织物多重功用,先将棉织物浸于GO分散液中,然后采用原位溶液沉积法将纳米MnO_2粒子结合于GO-棉织物表面,并通过碳化工艺获得最终多功能导电碳化产品。采用SEM,XRD,ICP测试和元素分析对碳化织物的微观结构形态及组成成分进行表征,并就其电-化学性能和电-机械性能进行评估与研究。结果显示,在电流密度为100 mA/g时,MnO_2/rGO@C的比电容可达329.4 mA h/g,比未经MnO_2/rGO整理的碳化纯棉织物高40%以上。此外,MnO_2/rGO@C还展现出优良和可重复的电-机械性能,应变恒定,在曲率为0.6cm-1时,其标准电阻(RR0)/R0可达0.78。MnO_2/rGO@C织物用途广泛,可规模化生产,并能适应多种智能纺织品的应用。     

GO/[AMIM]Cl导电墨水在纤维素基材印刷电子元器件的应用

将片层氧化石墨烯(GO)超声分散于1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐([AMIM]Cl)中,在80℃加入纤维素制备了具有适宜黏度、长时间保持稳定性能的GO/[AMIM]Cl导电墨水.将制备的导电墨水印刷于纯棉织物表面,形成了一种纤维素基材柔性电子元器件.通过LED小灯的测试及伏安循环法表征,结果表明制备的纤维素基材柔性电子元器件具有良好的导电性能且具备一定储电能力.热物性数据显示,纤维素基材柔性电子元器件的接触冷暖感为0.113 W/m,小于纯棉织物的0.3 W/m;热传导率为4.65×10-4 W/(cm·℃),小于热传导率为13.1×10-4 W/(cm·℃)的纯棉织物,说明GO/[AMIM]Cl导电墨水能提高纯棉织物的热物性.     

石墨烯修饰的碳纳米纤维制备及其电热转换

为提高碳纳米纤维(CNF)的电热转换效率,改善其综合导热系数,采用静电纺丝法将氧化石墨烯(GO)添加到聚丙烯腈(PAN)纤维中,经过预氧化和碳化处理后制得具有三维导热网络的CNF/rGO复合纤维膜以提高其热传输效率,并考察不同石墨烯含量和碳化温度对CNF/rGO复合纤维膜导热性能的影响。结果表明:采用rGO修饰CNF复合薄膜可以有效提升其综合导热系数,改善其电热转换效率;CNF/rGO复合纤维膜的导热系数随着氧化石墨烯含量的增加而升高,随着碳化温度的升高而下降,当氧化石墨烯质量分数为20%、碳化温度为1100℃时,CNF/rGO复合纤维膜的导热系数为0.216 W/(m·K),比纯CNF提升了127%;当氧化石墨烯质量分数为5%、碳化温度为1000℃、电压为21 V、电流为0.51 A时,CNF/rGO复合纤维膜的表面温度最高可达251.9℃;但是,GO含量和碳化温度的升高会导致CNF/rGO复合纤维膜的力学性能下降。     

纤维素/石墨烯多孔复合气凝胶的制备与表征

通过对高纯鳞片石墨(GE)进行化学处理,制备氧化石墨烯(GO)和还原石墨烯(rGO);以针叶木纤维素为基体,GO、rGO为掺杂剂,制备了纤维素/氧化石墨烯复合气凝胶(C/GO)与纤维素/还原石墨烯复合气凝胶(C/rGO)。采用红外光谱、X射线衍射、扫描电镜、热重分析、杨氏弹性模量对制得气凝胶的结构、形貌、热稳定性和强度性能进行了系统表征。结果表明,GO和rGO依靠氢键结合和纤维素的分散作用在纤维素基体中均匀分散,形成稳定的多孔复合结构;通过杨氏弹性模量确定较适GO、rGO掺杂比均为纤维素的1%,此时C/rGO的杨氏弹性模量为53.26 MPa,是C/GO的1.6倍、纯纤维素气凝胶(CA)的5.4倍。GO、rGO的掺杂在一定程度上提高了纤维素气凝胶的热稳定性。     

基于富勒烯的棉织物离子传感器及其潜在应用

将氧化石墨烯(GO)溶胶和富勒烯(C_(60))混合涂层整理到纯棉织物上制备柔性还原氧化石墨烯/富勒烯棉织物离子传感器(RGO/C_(60)-CF)。大量富勒烯球体可被嵌入到石墨烯片中,由于其缺电子特性,可对不同半径大小的阴离子或阳离子表现出不同的偶极—偶极相互作用,使得改性织物对不同的离子具有响应能力,即离子半径越大,改性织物的电阻率越大。该纺织基离子传感器还表现出对不同类型汗液的传感特性,这为其作为离子传感器的应用提供了依据。     

一步法制备的还原氧化石墨烯/二氧化锰复合材料形貌控制及其电化学性能

提出了一种简易的一步水热法,通过原位合成的方法制备还原氧化石墨烯和MnO_2(rGO/MnO_2)复合电极材料。通过改变GO悬浮液的初始浓度对其形貌进行调控,制备了具有纳米花状、纳米棒状以及混合纳米结构MnO_2的rGO/MnO_2复合电极。MnO_2的形貌在提高电化学性能方面起着重要的作用。与其它两种形貌相比,纳米花状结构的rGO/MnO_2复合材料提供了更多的空间和氧化还原活性位点,因此具有更好的电化学能量储存能力。纳米花状结构的rGO/MnO_2在6 mol·L~(-1) KOH电解质中表现出高的比电容(在电流密度为1 A·g~(-1)时,比电容为310 F·g~(-1))、高扫描速率下超高的氧化还原反应活性和良好的循环稳定性(15 A·g~(-1)电流密度下循环1 000次后容量保持率为93%),表明纳米花状结构的rGO/MnO_2在储能领域具有良好的前景。     

ZnS-TiO_2与ZnS-TiO_2/RGO光催化纳米复合材料的制备及其可见光降解性能研究

采用氧化石墨烯(GO)前驱体,利用一步溶剂热法分别合成了ZnS-TiO_2(ZT)和ZnS-TiO_2/RGO(ZTR)三元纳米复合材料,对比研究了ZnS-TiO_2(ZT)和ZnS-TiO_2/RGO(ZTR)可见光降解性能,分析了GO含量对复合材料光催化性能的影响。通过XRD、SEM、Raman和PL对样品的的物相、形貌、微观结构和光谱特性进行了表征。以亚甲基蓝溶液(MB)1为目标降解物研究了在可见光下样品的光催化性能。研究结果表明,三元复合材料中ZnS和TiO_2粒子紧密接触分布在GO片层上,直径大约为25nm,ZnS和TiO_2物相结构分别是立体闪锌矿和锐钛矿型结构。石墨烯含量对ZnS-TiO_2(ZT)光催化活性有一定影响,当使用5mg的GO前驱体时,可见光下三元复合材料在120min之内对M B的降解率达到90%,过多的石墨烯含量会引起团聚,反而会降低光降解效果。     

纳米对位芳纶纤维及壳聚糖LBL组装阻燃棉织物的火灾安全性能研究

以壳聚糖(CS)为阳离子溶液,以芳纶纤维(ANF)为阴离子溶液,通过层层自组装技术阻燃整理棉织物,通过锥形量热仪测试(CCT)、微型量热仪测试(MCC)、热重-红外联用测试(TG-IR)研究阻燃棉织物的火灾安全性能。锥形量热仪(CCT)的结果表明：芳纶纤维/壳聚糖阻燃棉织物的热释放速率峰值(PHRR)比纯棉织物降低5.5%,CO₂释放速率降低9.5%,总生烟量(TSP)、烟释放速率峰值(PSPR)都有所降低;微型量热仪(MCC)测试的结果表明：芳纶纤维/壳聚糖阻燃棉织物的热释放速率峰值比纯棉织物的热释放速率峰值降低57%;TG-IR测试表明,芳纶纤维/壳聚糖阻燃棉织物具有较好的脱水成炭的能力。测试结果可以推断出芳纶纤维/壳聚糖阻燃棉织物的主要阻燃机理为气相阻燃机理,说明芳纶纤维/壳聚糖阻燃棉织物的阻燃性能、抑烟性能和火灾安全性能显著提高。     

双层石墨烯NO_2气敏特性

使用化学气相沉积法生长石墨烯,制备单层和双层石墨烯气敏传感样品,采用拉曼光谱和光学显微镜对所制样品进行表征,通过气敏响应测试,比较单层和双层石墨烯对NO_2的气敏特性.结果表明,双层石墨烯相对单层石墨烯在低NO_2气体体积分数下解吸附时间缩短,响应度提升.在NO_2气体体积分数为10~(-6)量级时,双层石墨烯比单层石墨烯的响应时间提高近10倍,解吸附时间缩短近4倍,且探测下限达到50×10~(-9).     

锂-氧电池用石墨烯/层状双金属氢氧化物纳米复合材料的制备及性能研究

为有效提升锂氧电池的电化学性能,以钴铝复合金属氢氧化物(Co Al-LDH)作为催化剂,研究其对锂空气电池性能的影响.采用工艺简单、成本低廉的共沉淀法将其与石墨烯复合后,制备出r GO/Co Al-LDH纳米复合材料,并将其应用于锂氧电池.采用X射线衍射、拉曼光谱、同步热分析和扫描电镜对材料结构进行表征,利用恒流充放电测试、交流阻抗测试(EIS)和线性伏安扫描(LSV)对电池电化学性能进行表征.研究结果表明:制备得到的纳米复合材料可明显提升氧还原反应(ORR)的催化活性,首次放电容量达到2 662 m A·h·g~(-1),与单纯石墨烯相比提高了51.5%,同时充电电位降低了430 m V.循环过程中电池库伦效率较高,电池循环性能得到显著改善.     

树脂碳电极碳氢原子比测定及其对充放电性能的影响

测试分析了碳化处理条件对聚对苯树脂碳化产物组成含量和碳氢原子比的影响,并进一步测试了不同碳氢原子比的树脂碳化产物作为锂离子电池碳电极材料时的充放电性能。结果表明随着碳化处理温度升高,树脂碳化产物碳氢原子比在逐渐增加,碳化气氛对碳化样品碳氢原子比的影响也十分显著,惰性气氛处理的样品远高于还原性气氛处理的样品,两者的比值高达2.7。树脂碳电极碳氢原子比不同,其充放电容量和不可逆性都表现出明显差别。碳氢原子比升高,电极充放电不可逆性降低,但树脂碳电极充放电容量并不是简单地随着树脂碳电极碳氢原子比升高而线性增大,而是出现一个起伏变化。其中碳氢原子比为1.54的样品呈现出充放电容量高峰值。     

聚噻吩/壳聚糖层层自组装织物制备及性能研究

研究了以聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸和壳聚糖进行静电层层自组装整理,得到具有防紫外、导电功能的棉织物。采用聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸(PEDOT:PSS)和壳聚糖(CS)通过静电层层自组装技术对棉织物进行表面改性,并研究其导电、防紫外线性能。采用扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶红外分析光谱(FTIR)及表面染色色深(K/S值)分析改性棉织物的表观形态结构;采用紫外线防护系数(UPF)评估防紫外线性能,采用两探针法测量织物表面导电性能并得到相应的IV曲线。研究表明:经石墨烯改性后的棉织物展现出超强的紫外线防护性,其导电性能也有相应的提高。组装5次,改性织物的UPF值达到92.39,远高于未处理棉织物(UPF=9.37)。另外,仅组装5次,改性棉织物的表面电阻率由未处理棉织物的7.19×10~7Ω·m降到4.4×10~2Ω·m。     

Fabrication of High Nano-ZnO Assembled Cotton Fabric with UV Blocking Property

In order to fabricate a novel ZnO/cotton composite, a high proportion of ZnO nanoparticles were assembled in cotton fibers, and the as-obtained cotton fabric can possess better UV blocking property compared with common ZnO/cotton composite. Firstly, the cotton fibers were pre-treated by hydrogen peroxide solution(H_2 O_2) and sodium hydroxide(NaOH), urea(CON_2 H_4). Secondly, the fabric was fabricated via in situ deposition. The effects of concentration of treatment liquid, ammonia-smoking time and curing temperature on the tensile property of the fabric, UV blocking property and water-washing durability test of as-obtained cotton fabrics were investigated. Thirdly, the as-obtained cotton sample was characterized by X-ray diffraction(XRD) and field emission scanning electron microscopy(FESEM). It was shown that ZnO nanoparticles were assembled between cotton fibers, the surface and inside of the lumen and the mesopores of cotton fibers, while the content of nano-ZnO assembled in fabric can reach 15.63 wt%. It is proved that the finished fabric can obtain a very excellent UV blocking property, under the condition of zinc ion in concentration of 15 wt%, ammonia-smoking time for 10 min, curing temperature at 150 ℃ for 2 min.     

活性染料蛋白类防沾色剂的制备

以明胶和自制的阳离子交联改性剂WLS为原料,制备了一种阳离子明胶蛋白助剂,并与聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)复配,制成一种新型防沾色助剂,应用于活性染料染色棉织物皂洗后处理。以白布沾色K/S值和色布耐皂洗色牢度为评价指标,运用正交试验确定了有利于改善活性染料染色棉织物皂洗防沾色的阳离子明胶蛋白助剂的合成条件,其为:m(明胶蛋白)∶m(WLS)=1∶10,Na OH用量为WLS用量的1.8%,反应温度70℃,反应时间3h;PVP与阳离子明胶蛋白复配质量比为1:50。     

新疆棉与进口美棉、印度棉针织物力学性能比较研究

为推广和普及新疆机采棉技术,本文主要研究了碱缩对棉针织物力学性能和服用性能的影响,分别将新疆机采棉与新疆手摘棉、美棉针织物,以及新疆手摘棉和印度棉针织物进行力学性能对比实验,实验结果表明,经碱缩处理后,针织物横密纵密、顶破强力和顶破伸长均增加,其中机采棉的力学性能增大更明显,因此,减缩后机采棉针织物力学性能更加接近手摘棉针织物。该研究为我国棉产业的发展提供了理论依据。     

丝肽预处理对棉织物天然染料染色性能的影响

以柞蚕落绵为原料制备丝肽,并对其进行红外及紫外光谱分析.采用该丝肽整理棉织物,然后用艾蒿、苏木、红茶3种天然染料对整理前后的棉织物进行染色,探讨丝肽整理对棉织物天然染料染色性能的影响.结果表明:经丝肽整理后,棉织物采用3种天然染料染色的K/S值均有不同程度的提高,摩擦牢度和皂洗牢度略有下降,其中红茶Cu2+媒染样品的K/S值提高最显著,为整理前的2.24倍,其皂洗和摩擦牢度均达到3级以上.棉织物经丝肽整理后,断裂强力稍有下降,白度基本保持不变,柔软度有所改善.     

吸湿发热纤维混纺针织物耐磨性和悬垂性研究

研究吸湿发热纤维混纺针织物的力学性能,就其耐磨性和悬垂性与纯棉织物、涤棉混纺织物做了对比,实验结果显示,吸湿发热纤维混纺针织物的耐磨性、悬垂性均优于纯棉,与涤棉混纺织物相比略差。通过对吸湿发热纤维混纺针织物力学性能的测试分析,为后续针织物的研究奠定基础。     

丝／棉复合丝针织物直接染料同色染色性研究

采用单因素试验法优化直接深棕ＭＥ和湖蓝５Ｂ对蚕丝／棉复合丝针织物的同色染色工艺，包括：染液ｐＨ值，电解质的种类和浓度以及染色温度。又采用中心旋转法对直接桃红１２Ｂ进行染色条件的优选，确定在两种纤维上色差试验，检查在两种纤维上的同色性，耐洗牢度、干湿摩擦牢度及染的渗透性。试验结果表明各项性能较好，所优化的染色工艺条件有实用意义。