石墨烯复合材料用于气敏传感器的研究进展

石墨烯(Graphene)自发现以来,凭借其出色的二维蜂窝的网状平面结构获得了良好的导电性、导热性,运用领域越来越广泛,也为各方面的科研提供了一系列创新思路。总结了石墨烯在气敏传感器领域的创新思路以及目前的发展概述和未来的展望。石墨烯独特的蜂窝网状结构对气体具有良好的吸附能力和在简单条件下的脱附能力,并且良好的导电能力使得待测气体在接触石墨烯表面时会发生电子交换改变石墨烯的电阻,而石墨烯为基的气敏传感材料正可以利用这个细小的变化来测量待测气体的浓度。为提高石墨烯的气敏特性,目前研究大多在石墨烯表面通过掺杂其他金属离子或者金属氧化物,以及有机高分子材料来提高石墨烯复合气敏材料的气敏特性。     

基于金属有机骨架材料的电阻传感器在检测VOCs中的应用

化学电阻传感器由于其结构简单、分析快速等特点在众多气体传感方式中脱颖而出,因此成为了目前应用广泛的传感器类型。其中,用于检测挥发性有机化合物（VOCs）的电阻传感器中敏感材料对气体的选择性吸附和相应的检测至关重要,此外也需要一些额外措施保证检测的选择性。因此,传感材料的比表面积、孔尺寸、功能官能团以及辅助材料等决定了传感器的响应程度、选择和敏感程度。金属有机框架材料（MOF）是一类新型的有机?无机杂化材料,具有丰富多孔、高比表面积、结构多样性、化学稳定性良好等特点,除此以外一些MOF衍生物也具有比表面积大、导电性良好等特点,因此MOF及MOF衍生物已在气体传感器中得到广泛研究和应用。基于化学电阻传感器基本原理、MOF及MOF衍生物在电阻传感器检测挥发性有机化合物中起到的作用、原理、及其应用,对其发展前景和面临的挑战进行了展望。      

碳纳米纸复合材料的拉伸应变协同性

由于碳纳米纸与复合材料具有良好的界面结合性能,以及良好的导电导热性能,因此可以被用于复合材料的全寿命健康监测.本文制备了碳纳米纸及其传感器,以及在不同位置嵌入碳纳米纸传感器的复合材料,并进行拉伸加载卸载测试.获得了碳纳米纸传感器电阻变化率随传统应变片测得的复合材料层合板应变的变化趋势,拟合得到了碳纳米纸传感器的应变传感系数,阐明了复合材料在变形时的协同性,证明了碳纳米纸传感器可以用于复合材料的拉伸疲劳损伤监测.      

直接甲醇燃料电池铂基阳极催化剂的非碳载体

在直接甲醇燃料电池中,铂基材料是最常用的甲醇电化学氧化催化剂,而载体对催化剂颗粒的分散、活性以及耐久性有着显著的影响。所述文献中的载体材料被主要分为金属、过渡金属氧化物和导电聚合物载体3大类。虽然碳材料仍然占据着催化剂载体研究的中心位置,但这3类非碳载体已经显示出自身的一些优势。与碳材料相比,一些过渡金属氧化物和导电聚合物载体更加耐腐蚀、具有更好的物理和化学稳定性,就未来发展而言,过渡金属氧化物和导电聚合物载体尚需新的合成方法以进一步提高其比表面积,多孔和纳米结构化将是合成制备的一个目标。另外,与聚电解质复合的多孔结构已是导电聚合物载体发展的一个明显趋势,而金属-载体间强相互作用则可成为进行过渡金属氧化物载体研究和探索的一个指导。相对而言,金属载体的探索和研究发展较晚,其较为突出的一个优势是易于获得单层/亚单层的超低Pt载量,因可得益于现有的各种金属纳米结构制备方法金属载体研究将会有快速的发展。     

燃料电池分离器用Ti/VGCF复合材料的开发

<正>燃料电池的重要部件之一是分离氧和氢的分离器。目前分离器材料分为碳系和金属系两种,碳系分离器导电性、防气体渗透性好,但加工性能差,难以薄型化,而不锈钢金属系有较好的耐蚀性、加工性及强度,且可薄板化使元件小型化成为可能,但其表面的氧化膜会导致导电性变差,而钛金属系尽管具有优良的耐蚀性,但导电性也差。因此日本     

以MOFs为模板制备TMO/C复合材料 在锂离子电池中的应用

商用负极材料石墨理论比容量较低,无法满足市场的需求,发展具有更高比容量的负极材料来替代石墨至关重要.介绍了过渡金属氧化物(TMO)和金属-有机框架(MOFs)的特点及锂离子电池负极材料性能改进的方法,综述了以MOFs为前驱体制备TMO/C复合材料作为锂离子电池负极的优点及研究进展,并对此类负极材料的发展趋势进行了总结与展望.     

高功率锂离子电池研究进展

高功率快放型锂离子电池是目前锂离子电池领域研究的重点方向之一。为了获得具有高功率密度的锂离子电池,正极材料须具有较高的电压和较高的电子与离子导电率,正极材料主要包括高电压钴酸锂、镍锰酸锂和高电压三元材料,负极材料包括碳系材料、钛基材料和金属氧化物材料,以及为提高首效和降低负极电位而采用的预嵌锂方法,并对锂离子电池电解液用锂盐、溶剂和添加剂进行了综述。最终总结了功率密度测试方法,并对高功率锂离子电池的研究进行展望。      

钨/氟改性氧化铜陶瓷的导电性质与热敏特性

为了探索开发具有电阻负温度系数(NTC)的新型热敏陶瓷材料,采用湿化学方法合成和制备了W/F掺杂改性的CuO基陶瓷(Cu_1-yW_yO:F_x,x为0.01~0.07,y为0~0.006)。利用X-射线衍射、扫描电子显微镜、电阻-温度测试及电化学交流阻抗等手段对所制备的陶瓷材料的物相组成、微观组织、导电性质及电阻-温度特性进行了测试分析。结果表明,掺杂F能在较大范围内调节CuO陶瓷体的室温电阻率,W/F共掺CuO陶瓷具有优异的NTC特性,适当的W/F掺杂能获得NTC材料常数达5084 K。W/F共掺CuO陶瓷的电子导电性和NTC特性由材料的晶粒（块体）效应和晶界效应共同贡献而成;陶瓷材料的导电模型包含半导体材料的能带理论导电机制和热激活电子跃迁导电模型。      

基于金属有机框架材料设计合成锂离子电池电极材料的研究进展

金属有机框架材料 (Metal-organic frameworks,MOFs）是一种新颖的多孔晶体材料,具有比表面积大、孔隙率高、结构可设计性强等优点,但是,MOFs的低电导率以及在电解液中的稳定性等问题限制了其作为电极材料的应用。近年来,如何结合MOFs的优势进行锂离子电池电极材料的设计与合成受到了越来越多的关注。目前,通过自牺牲得到的多孔碳骨架和金属化合物等MOFs衍生复合电极材料,不仅解决了电导率低的问题,而且保留了MOFs的高比表面积和复杂多孔结构,为锂离子的插入/脱出、吸附/解吸等过程提供了丰富的活性位点;与此同时,从结构单元和化学组成方面增加了材料结构的复杂性,开放性的孔隙结构可以缓冲体积膨胀带来的机械应力,对外来离子存储和多离子传输具有重要的意义。本文综述了MOFs及其衍生物在锂离子电池电极材料的设计和研究中取得的最新进展,重点阐述了针对锂离子电池电极材料的要求进行MOFs形貌控制和修饰的方法,以及具有多孔、中空或特殊结构的MOFs衍生电极材料的制备关键影响因素及其结构特性对电化学性能的影响。最后,分析了MOFs衍生电极材料的研究挑战和发展方向。      

钴-铁双金属有机骨架衍生的硅/碳复合材料的制备及其电化学性能

硅拥有理论比容量高、锂化电压低和资源丰富的突出优势,是最具潜力的负极材料之一。然而,其巨大的体积变化导致的性能快速衰减和高成本的复杂合成工艺,仍是阻碍其工业化应用的关键。因此,我们通过将纳米硅嵌入到钴-铁双金属有机骨架(MOFs)中,制备得到多孔硅基复合材料(Si@CoFe/NC)。该结构兼具MOFs衍生材料的高导电性和独特的多孔特性,能有效的减缓充放电过程中电极的体积效应,因而展现出优异的电化学性能。所制备材料具有高达832 mAhg~(-1)(1Ag~(-1))的初始可逆比容量,且经过100次循环后,比容量依然维持在598mAhg-1。这项研究工作提出了一种简单的方法来制备具有优异电化学性能的硅基复合材料,在锂离子电池负极中具有较大的应用潜力。     

基于金属-有机框架的乙酰丙酮荧光传感器的研究进展

乙酰丙酮作为重要的化工原料,常用作分析试剂、有机合成中间体等,但人体长时间暴露在乙酰丙酮中会受到一定程度的伤害。目前已有诸如高效液相色谱法、核磁共振法和质谱法等检测乙酰丙酮的方法,但上述方法需要专业人员及大型仪器,且耗时长、操作复杂,因此迫切需要寻找快速高效的乙酰丙酮检测方法。金属-有机框架(Metal-Organic Frameworks,MOFs)材料因其具有丰富的孔隙结构、孔道可调控、比表面积大等特点,在催化、传感、气体储存和分离等方面有着广泛应用,是当前无机化学领域的研究热点之一。MOFs作为荧光传感器具有成本低、响应快速、灵敏度高和效率高等显著优势,可实现对乙酰丙酮的快速高灵敏检测。本文综述了近十年来MOFs用于荧光传感乙酰丙酮的研究进展,并详细总结了其荧光传感机理。      

过渡金属有机框架结构构件及电解水研究进展

金属有机框架(MOF)材料由于其比表面积大、孔隙率高、结构可调控和单分散的活性中心等特性, 在吸附分离、气体储存和电催化等领域具有巨大的应用前景, 其中, 在催化领域的应用尤为突出。目前, 利用传统方法所制备的MOF虽然含有具有催化活性的金属, 但是MOF中的金属位点通常和有机配体相结合, 无法很好的暴露出来, 导致在催化过程中表现出来的活性很低。因此大部分关于MOF催化性能的研究, 主要集中于MOF与纳米金属粒子相结合的方式。文中总结分析了近年来以不同合成方法制备的零维、一维和二维MOF结构, 并对基于过渡金属构建的MOFs材料在电催化水分解的应用进展和面临的挑战进行了分析讨论。      

MOF材料在水环境污染物去除方面的应用现状及发展趋势（II）

对近年来MOF材料去除水环境中重金属、有机物的相关研究进行了总结与评述。本篇是该主题的第2篇,主要对MOF材料去除水中有机污染物的相关研究进行总结和论述。研究表明,MOF材料含有大量开放性金属位点、路易斯酸碱位以及官能团,因而对染料、抗生素、农药、持久性有机污染物等均具有较高的吸附性能。氢键、π?π作用、疏水作用和静电引力是其吸附有机污染物的主要机制,部分MOF材料中较大的孔道结构也有利于大分子有机污染物的吸附;另外,部分MOF材料还具有优异的催化性能,能够作为类Fenton催化,光催化以及过硫酸盐活化的催化剂实现对有机污染物的催化降解,其中光催化反应中污染物的降解主要源于·O2?、·OH和h+的贡献;而在过硫酸盐体系中,·O2?、·OH、SO₄·?和1O₂是导致有机污染物分解的主要活性氧化物种。基于对先前研究的回顾,相信未来的研究领域包括但不限于以下方面:（1）进一步提高MOF在去除有机污染物方面的性能,并提高其可回收性;（2）开展新型MOF催化材料的制备及催化反应机理的研究;（3）研究MOF缺陷结构的调控,以开发具有更高吸附和催化性能的新型MOF材料;（4）研究新的框架材料,例如共价有机骨架（COFs）材料,并将其应用于污染物净化领域。      

Surface-effect on detection ability of fluorescent Eu(btc) metal-organic frameworks to metal ions

Eu(btc)metal organic frameworks(MOFs)were prepared by co-precipitation method via 1,2,4-benzenetricarboxylic acids(H3btc)connecting with Eu³⁺ions,and the morphology was controlled from compact spherical to irregular honeycomb by adjusting the pH of reaction solutions.The luminescence properties of Eu(btc)MOFs are found to be related to the surface morphology of products,and the compact spherical one performs stronger emission intensity.The sensing ability of Eu(btc)MOFs to 11 kinds of metal ions was investigated and a prominent quenching effect occurrs in Fe³⁺,or Ni²⁺solutions.Based on UV—vis absorption analysis,an“ion-fence”model presents the competition to absorb exciting light between Eu(btc)MOFs and adsorbed metal ions.Based on Stern-Volmer equation,the Eu(btc)detection is found with higher Ksv value and a lower detection limit.Meanwhile,a higher sensing efficiency is confirmed in the Eu(btc)MOFs with loose honeycomb due to aggravating porous surface offering much more sites for metal ions.     

碳纳米管导电浆料的制备及其对LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2 电化学性能的影响

用CVD法制备碳纳米管，通过强酸超声处理后溶解在N-甲基吡咯烷酮(NMP)中制备成碳纳米管导电浆料，利用XRD，SEM，BET考察了制备的碳纳米管导电剂浆料的结构和表面形貌，并考察了其作为导电剂对LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂锂离子电池电化学性能的影响；研究结果表明经过王水处理后的碳纳米管获得了更好的分散性，并且得到了更多的介孔。添加了碳纳米管导电浆料的电池首次放电比容量是186.1 mAh/g，而未添加碳纳米管导电浆料的电池首次放电比容量是181.2 mAh/g。添加了碳纳米管导电浆料的电池循环性能更好，100次循环容量保持率是95.95%；添加了碳纳米管导电浆料的电池大倍率性能优越，在2C、3C、5C倍率下要明显高于单独用SP做导电剂的电池(1 C=180mA/g)。并且，添加碳纳米管导电浆料的电池电极界面阻抗要小。      

Advances in gas sensors of tetrapyrrolato-rare earth sandwich-type complexes——Commemorating the 100th anniversary of the birth of Academician Guangxian Xu

In recent years,sandwich-type rare earth tetrapyrrole derivatives,have attracted more and more attention as material for conductimetric sensors.They have not only great chemical stability and processability,but also flexible molecular structure,which is a key to adjustable semiconductor properties.In this mini review,we focus mainly on the development of tetrapyrrolato-rare earth sandwich-type complexes as the semiconducting active layer in the gas sensors published in the last ten years(2010-2020).The main part includes two sections.In the single component gas sensing of sandwich rare earth tetrapyrrole complexes,we describe the influence factors of the single-component semiconducting active layer on the sensing performance of tetrapyrrolato-rare earth sandwich-type complexes,including substituents,central metals and π-conjugate systems.In the multi-component gas sensors,the synergistic effect between tetrapyrrolato-rare earth sandwich-type complex and other materials on improving sensitivity and conductivity has been discussed briefly.     

贵金属在中国高新技术产业中的应用

贵金属材料制造行业是国家重点支持的新材料领域。随着高新技术产业的快速发展,贵金属需求也越来越大。由于贵金属单件产品及元器件体积、质量小,技术性能要求精,通常均应用于关键和核心部位,应用领域广,使用价值昂贵。阐述了贵金属材料在电子信息、生物医药、高温材料、汽车工业、石油化工、国防安全等6个领域中的应用和发展,其已成为新材料领域研究重点。