钨掺杂二氧化钒/石墨烯复合物的制备及性能

以氧化石墨烯粉末(GO)、五氧化二钒(V2O5)、草酸(C2H2O4·2H2O)和钨酸铵〔(NH4)10H2(W2O7)6〕为原料，用水热法制备了一系列钨掺杂二氧化钒/石墨烯复合物，考察了钨掺杂量、氧化石墨烯复合量对复合材料的相变温度及导热率的影响。通过XRD、SEM、DSC、FTIR、激光导热系数测量仪对复合材料的结构形貌、相变性能等进行了表征。结果表明：石墨烯复合后二氧化钒粒子团聚情况得到有效改善，并均匀复合在石墨烯表面。当钨的原子百分比含量为2.5%、氧化石墨烯含量为4%（以五氧化二钒质量为基准）时，形成的钨掺杂二氧化钒/石墨烯复合物与纯二氧化钒相比，相变温度由66 ℃降低到32.2 ℃，导热率由0.700 W/(m·K)提升到16.341 W/(m·K)，该复合材料能同时满足良好的隔热性与高导热等性能要求，取得了隔热性与散热性这一矛盾的对立与统一。     

掺钨VO_2纳米粉体的制备及其热致相变特能的研究

以偏钒酸铵(NH_4VO_3)和偏钨酸铵((NH_4)_6H_2W_(12)O_(40).XH_2O)为分别为钒源和掺杂剂,采用水热法进行掺杂钨(W)离子的二氧化钒(VO_2)粉体的制备,在通有氩气气氛的管式炉中600℃热处理6 h后得到纯净的掺杂W二氧化钒粉体,通过XRD、SEM及XPS分析所制备的掺钨二氧化钒的晶体结构、表面形貌以及组分价态的变化。利用DSC及FTIR检测其相变温度点以及相变前后的红外透过率。结果表明:制备出的掺杂W的VO_2粉末为M型纳米片状粉体,钨元素以W~(6+)形式掺入VO_2晶体,取代晶格中部分V原子。随着W离子的摩尔比的增加,VO_2的相变点明显下降,当掺量为2%时,其相变点降低为43℃,相变前后的红外透过率也发生了显著地下降,最大下降量达到40%。     

高分子辅助沉积法制备钨掺杂的二氧化钒薄膜

利用高分子辅助沉积法(PAD)制备出钨掺杂二氧化钒(VO_2)薄膜。采用X射线衍射、光电子能谱、扫描电子显微镜、Raman光谱等表征技术对不同含量钨掺杂的VO_2薄膜性能进行了研究。结果表明:利用PAD方法制备的VO_2薄膜质量较好,且钨离子掺杂成功。同时Raman光谱显示,钨掺杂1.0%(摩尔分数)的薄膜在相变过程中出现M2相。电学测试结果显示,钨掺杂的VO_2薄膜相变温度大幅下降,每掺杂0.3%(摩尔分数)的钨离子,相变温度下降10℃,且随着钨掺量的增加,VO_2薄膜的热滞回线宽度减小。     

GE/AlN/CO-PA导热复合材料的制备与性能研究

以石墨烯(GE)和氮化铝(Al N)为导热填料,以硅烷偶联剂KH-550为表面改性剂,通过溶液共混法制备导热填料/三元共聚聚酰胺(CO-PA)导热复合材料,制备了Al N/CO-PA和GE/Al N/CO-PA复合材料。XRD和SEM分析表明,GE、Al N能够改变聚酰胺的结晶晶型;DSC分析表明导热填料能够改善导热复合材料结晶性能;TGA分析表明导热填料能够提高导热复合材料的热稳定性,当Al N含量为50%,Al N/CO-PA导热复合材料的75%损失温度T_(75%)和T_(d,max)分别比纯CO-PA高28.33℃和20℃;Al N含量为50%、GE含量为2%时,GE/Al N/CO-PA导热复合材料的T_(75%)和T_(d,max)分别比纯CO-PA高30℃和20.3℃;在Al N含量为50%、GE含量为8%时,复合材料的热导率为2.345 W/(m·K),是纯CO-PA热导率的9.1倍;随着温度的升高,CO-PA和导热复合材料的热扩散率逐渐降低;力学测试表明低含量的导热填料能够提高复合材料的力学性能,在Al N含量为10%时,复合材料的拉伸强度从38 MPa增加到75.73 MPa,屈服强度从19.8 MPa提高到54.23 MPa。     

石墨烯包裹的PMMA微球改性环氧树脂的导热性

利用悬浮聚合法和改进Hummers法分别制得粒径为200~300 nm的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)微球和氧化石墨烯,再用化学还原方法将氧化石墨烯包裹在PMMA微球上,最后利用氧化石墨烯包裹的PMMA微球对环氧树脂进行改性,制得低氧化石墨烯含量的高导热率环氧树脂复合材料。包裹氧化石墨烯的PMMA微球改性后的环氧树脂复合材料微观形貌测试结果表明,氧化石墨烯包裹的PMMA微球均匀分散在环氧树脂基体中;环氧树脂复合材料的导热性在氧化石墨烯含量为0.1%、0.3%、0.5%、0.7%和1%时,导热率分别由纯环氧树脂的0.19 W/(m·K)提高到0.52、0.99、1.22、1.33和1.42 W/(m·K)。     

掺杂钨纳米二氧化钒控温微胶囊的合成与表征

通过界面聚合法制备以阴离子石蜡为芯材,掺杂钨纳米二氧化钒(W-VO_2)与羧甲基纤维素改性聚甲基丙烯酸甲酯(CMC-PMMA)为壳材的双层智能控温微胶囊(PCM/W-VO_2),并研究了其形貌、结构、成分及相关性能。结果表明,PCM/W-VO_2微胶囊形态完整,表面附着一定量的W-VO_2颗粒,平均粒径为12μm,石蜡含量约为50. 06%,相变温度为41. 2℃,熔融焓为48. 96 J/g。与传统微胶囊(PCM)相比较,PCM/W-VO_2微胶囊随着温度的升高,质量损失减小,失重曲线明显向后推移,具有良好的热稳定性;同时,微胶囊的释放速度慢,密封性能良好,可以长期保存;温升曲线表明,PCM/W-VO_2微胶囊也具有很好的导热性能。     

液相自组装Ce、W掺杂VO2薄膜的制备及其性能研究

利用三氯十八烷基硅烷(octadecyltrichlorosilane--OTS)为模板,以草酸、五氧化二钒,硝酸铈、钨酸铵、为原料,利用自组装薄膜技术,在玻璃基片上成功制备了氧化钒薄膜。测量了紫外光照射后OTS薄膜的亲水性。通过X射线衍射研究了自组装氧化钒薄膜的晶体结构,利用扫描电镜观察了薄膜的表面形貌,表明通过自组装制备的氧化钒薄膜通过退火处理后,可以良好的在玻璃基片上成膜,薄膜质量良好。通过FTIR测试表明,1%Ce和1.5%W共掺杂的VO2薄膜其相变温度从65℃降低到28℃。     

氧化石墨烯的制备及其掺杂的炭/炭复合材料导热性能研究

设定两种不同配比强酸氧化剂,以鳞片石墨为原料,采用Hummers法,制备了氧化石墨烯,再经过高温炭化得到热处理氧化石墨烯。并分别以中间相沥青为基体炭前驱体,炭纤维为增强相,氧化石墨烯及其热处理物为热疏导功能体,制备出掺杂氧化石墨烯的炭/炭复合材料。TEM、SEM等表征表明,选用强酸氧化剂组合配比用量较少的制备出的氧化石墨烯,其形貌整体上要优于用量较多的,具有独特的褶皱结构;相比于氧化石墨烯,掺杂其热处理物的复合材料界面覆盖均匀平滑且结合更优良,且其导热系数可达到60 W.m-1.K-1,是无掺杂的纯复合材料两倍多,导热系数得到了较大幅度提高。     

氧化石墨烯改性聚吡咯-活性碳布柔性复合材料的制备及其赝电容性能研究

本文利用电化学沉积法将掺杂有氧化石墨烯的聚吡咯沉积在活性碳布上,获得了一系列不同氧化石墨烯掺杂程度的氧化石墨烯改性聚吡咯-活性碳布柔性复合材料。采用电化学方法研究复合材料构筑的超级电容器的赝电容行为。研究表明掺杂氧化石墨烯后的复合物构筑的超级电容器电容性能有显著提升。随着氧化石墨烯掺杂量的提高,复合物的质量比电容先增加后减小。这归因于复合物掺杂少量的氧化石墨烯时可以改善聚吡咯的导电性和微观形貌,使得复合材料的质量比电容显著提高。     

聚乙二醇/石墨烯纳米片复合相变材料的制备及其性能研究

以聚乙二醇(PEG)作为相变工作物质,以具有优异导热性能的石墨烯纳米片(GNPs)作为导热填料,通过熔融共混法制备出一系列不同GNPs含量的PEG/GNPs复合相变材料。采用激光导热仪、差示扫描量热仪、扫描电子显微镜、X射线衍射仪、红外光谱仪等测试PEG/GNPs复合相变材料的导热性能、热物性、微观形貌、结晶性能及化学组成。结果表明,GNPs均匀分散于PEG基体中,形成能够加快热量传递的导热通路,复合材料体系的导热系数得以显著提高,而相变焓仅仅略微下降,当GNPs含量为2%时,复合材料体系的导热系数是PEG的249.7%,而相变焓损失率却仅为3.9%;PEG与GNPs二者间仅是物理吸附,并未发生化学反应,复合材料体系的结晶性能良好;PEG与GNPs复合相变材料的热响应速度更快,能源利用率因而更高。     

硅烷偶联剂改性氧化石墨烯/水性聚氨酯复合物的合成与性能

采用改进的Hummers方法制得氧化石墨烯(GO),利用硅烷偶联剂改性氧化石墨烯后经氨水还原得到硅烷化还原氧化石墨烯(KRGO),再与水性聚氨酯(WPU)预聚体复合得到KRGO/WPU复合物。采用FTIR、XRD、SEM、TEM、TGA和电子万用机对复合物的结构和性能进行表征。结果表明,KRGO/WPU复合物热稳定性较纯WPU有所提高,KRGO/WPU-1质量损失为5%时的温度(T5%)比WPU大约高20℃;随着KRGO质量分数的增加,复合材料的拉伸强度先增大后减小,当KRGO质量分数为0.5%时,KRGO/WPU复合物的拉伸强度达到最大值(20.2 MPa),较纯WPU(10.8 MPa)提高了187.1%;另外,KRGO/WPU复合材料疏水性能较纯WPU也有明显改善。     

聚乙二醇/石墨烯纳米片复合相变材料的制备及其性能研究

以聚乙二醇(PEG)作为相变工作物质,以具有优异导热性能的石墨烯纳米片(GNPs)作为导热填料,通过熔融共混法制备出一系列不同GNPs含量的PEG/GNPs复合相变材料。采用激光导热仪、差示扫描量热仪、扫描电子显微镜、X射线衍射仪、红外光谱仪等测试PEG/GNPs复合相变材料的导热性能、热物性、微观形貌、结晶性能及化学组成。结果表明,GNPs均匀分散于PEG基体中,形成能够加快热量传递的导热通路,复合材料体系的导热系数得以显著提高,而相变焓仅仅略微下降,当GNPs含量为2%时,复合材料体系的导热系数是PEG的249.7%,而相变焓损失率却仅为3.9%;PEG与GNPs二者间仅是物理吸附,并未发生化学反应,复合材料体系的结晶性能良好;PEG与GNPs复合相变材料的热响应速度更快,能源利用率因而更高。     

石墨烯/聚苯乙烯导热复合材料的制备

以偶氮二异丁脒盐酸盐(AIBA)为引发剂,采用分散聚合的方法合成了表面带正电荷、粒径在600 nm的聚苯乙烯(PS)微球,通过自组装将氧化石墨烯包覆于PS微球表面,用化学还原法将氧化石墨烯还原为石墨烯,制备了石墨烯包覆聚苯乙烯微球的复合分散体和压制成型制备的石墨烯/聚苯乙烯导热复合材料。结果表明,随着初始氧化石墨烯投料量的增大,制备得到的石墨烯/聚苯乙烯复合材料的导热系数逐渐增大,投料量为20%时,复合材料的导热系数达到0.41 W/(m·K),相比纯PS本体提高了116%。     

石墨烯/Fe_3O_4复合物的制备及其对镁离子的吸附

先以膨胀石墨为原料,通过改进的Hummers法制备得到氧化石墨烯,再以硫酸亚铁、三氯化铁和制备得到的氧化石墨烯为原料,通过水浴加热的方法制备得到氧化石墨烯/四氧化三铁复合物。最后,以镁离子为吸附对象,研究工艺条件对氧化石墨烯/四氧化三铁复合物吸附率的影响。研究结果表明:吸附时间为6 min、吸附剂用量为10 mg和吸附温度为25℃时,制备得到的复合物对给定条件下的镁离子具有较好的吸附率。     

氧化石墨烯改性的正十二烷醇相变微胶囊的制备及性能测试

微胶囊化相变材料具有储能密度高、相变恒温、便于储存或运输等特点,在热能储存、输运和利用等领域具有广阔的应用前景。针对传统相变微胶囊含有甲醛及低导热率等问题,以正十二烷醇为芯材、以丙烯酸树脂为壳材,在超声辐照条件下采用悬浮聚合的方法制备了相变微胶囊颗粒,并通过添加氧化石墨烯进行改性。采用扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、差式扫描量热仪(DSC)、热重分析仪(TG-DTA)等对其进行测试表征。FT-IR测试结果表明氧化石墨烯的添加并未影响相变微胶囊的基本化学结构。结果表明,氧化石墨烯的引入使微胶囊颗粒粒径增大,且对其外观形貌产生较大影响。相变微胶囊的热性能和稳定性得到改善,相变潜热增加到135.6 kJ/kg,提升了45%,封装率提升到62%。     

石墨烯/聚氨酯复合热界面材料的制备与性能研究

采用原位聚合法,分别以氧化石墨烯(GO)和多层石墨烯为填料,制备了石墨烯/聚氨酯(PU)复合热界面材料。对比了两种石墨烯对聚氨酯弹性材料的补强作用,研究了GO用量对GO/PU复合材料力学性能、导热性能和热稳定性的影响。结果表明:在相同用量下,氧化石墨烯对聚氨酯弹性材料的补强作用好于多层石墨烯; GO质量分数为1. 5%时,复合材料的力学性能最佳,导热系数和热失重5%时的热分解温度达到最大。     

还原氧化石墨烯对PP结晶和力学性能的影响

采用硼氢化钠对氧化石墨烯(GO)进行还原制备了还原氧化石墨烯(GE),通过熔融共混法制备了还原氧化石墨烯/聚丙烯(GE/PP)复合材料。研究了不同的GE用量对GE/PP复合材料的结晶性能和力学性能的影响。结果表明:随着GE含量增加,GE在PP中的分散性得到改善;GE质量分数增加到2.0%时,复合材料的结晶温度提高了4.4℃,结晶能力提高,拉伸强度提高了12.9 MPa。     

石墨烯/二氧化钛复合材料的制备及催化性能研究

以石墨粉和钛酸四丁酯为原料,通过水热法一步合成了石墨烯/二氧化钛复合材料.采用XRD和SEM对该复合物进行了表征,并研究了光照条件、石墨烯含量、煅烧温度、光催化时间和pH等因素对聚丙烯酰胺降黏性能的影响.实验结果表明:在石墨烯/二氧化钛复合材料中,二氧化钛纳米颗粒均匀地分散在石墨烯层上;当在石墨烯质量分数为10％、煅烧温度为450℃、pH为6～7、光催化30 min等条件下,石墨烯/二氧化钛复合材料在紫外光下对聚丙烯酰胺的光催化降黏率能达到96％以上.     

石墨烯/聚丙烯复合材料的制备与性能

采用熔融共混法制备石墨烯/聚丙烯(PP)复合材料,测试和分析了石墨烯/PP复合材料的热变形温度、热分解温度、熔体流动速率、流体剪切黏度、导电导热性能。结果表明:石墨烯能有效地提高PP的耐热性能、热稳定性、导热系数,降低PP的表面电阻和体积电阻。当石墨烯SE1430用量为2.5份时,石墨烯/PP复合材料比纯PP的热变形温度分别提高了23.6%,热分解温度提高了1.8%,导热系数提高了13%,而表面电阻下降了86%,体积电阻下降了86.7%。     

基于氧化石墨烯/氧化锌复合材料的乙醇气体传感器

为探讨氧化石墨烯复合材料的气敏性,以氧化石墨烯(GOs)、乙酸锌(C4H6O4Zn)、尿素(CO(NH_2)_2)为主要原料,采用水热法制备GOs/ZnO复合材料并研究其对乙醇气体的敏感性。以乙酸锌、尿素及GOs为原料,在无水乙醇体系中合成ZnO含量不同的GOs/ZnO复合材料,并对其进行XRD、SEM及FTIR表征及气敏性能的测试,研究讨论了温度、ZnO含量、乙醇浓度等各因素对复合材料敏感性的影响。结果表明,在工作温度为60℃时,氧化石墨烯/ZnO(ZnO含量为15%)具有乙醇最佳的气敏响应,显示了良好的气体敏感性,且GOs/ZnC复合材料有良好的长期使用性,可以用于检测乙醇的气体浓度。