NiMn-LDH/MnMoO4/CC柔性复合电极的制备及其赝电容性能

为提升层状双氢氧化物(LDH)的电化学性能及其在柔性超级电容器方面的应用，采用分步水热法在碳布(CC)表面先后生长MnMoO₄和镍锰层状氢氧化物(NiMn-LDH)纳米片，得到复合纳米阵列电极NiMn-LDH/MnMoO₄/CC。分别以该柔性电极和AC/CC作为正极和负极，组装成NiMn-LDH/MnMoO₄/CC//AC/CC柔性超级电容器。测试结果表明，该柔性电极在1 A·g^-1电流密度时比电容为2 304.5 F·g^-1,20 A·g^-1时倍率为78.2%。该器件可提供的最高能量密度为20.5 Wh·kg^-1,最大功率密度为4 804.1 W·kg^-1;经10 000次循环后电容保持率达到96.6%。此外，此柔性器件电极经扭曲后的比电容仍可保持正常状态的96.0%,具有较好的柔韧性和电化学性能。     

NiCo2S4/石墨烯/棉织物复合柔性电极的制备及性能

利用水热法制备NiCo₂S₄/石墨烯/棉织物复合柔性电极材料。采用SEM和XRD表征其微观结构,并对其电化学性能进行测试。结果表明,NiCo₂S₄/石墨烯/棉织物复合柔性电极的比电容可达189.6 F/g（0.25 mA/cm²）。复合电极在经过2 000次循环充放电及500次折叠后,电容保留率分别为63.6%、83.1%,展现出优良的循环稳定性和柔软性。     

电化学沉积锌电池MnOx/碳纳米纤维膜自支撑正极的制备及其电化学特性

为开发性能优越、制备工艺简单的可充电锌离子电池(ZIBs)正极材料,以静电纺纳米纤维膜为前驱体,经预氧化和高温炭化制备了碳纳米纤维膜(CNFs),并以CNFs为基底,结合电化学沉积法制备了具有皮芯结构的MnO_x/CNFs复合材料。探讨了不同电化学沉积时间对MnO_x/CNFs复合材料表面形貌、结构以及ZIBs循环充放稳定性和倍率性能等电化学性能的影响。结果表明:电化学沉积法使MnO_x活性材料与CNFs基底间界良好结合,减少了活性材料脱附,提高了二者的界面离子和电子传输能力;以沉积2 h的MnO_x/CNFs作为正极时,ZIBs在0.1 A/g电流密度下的比容量可达647.9 mA·h/g,且在0.5 A/g电流密度下循环充放电500次后仍能保持221.8 mA·h/g的比容量;经2 A/g电流密度循环充放电后在0.1 A/g电流密度下仍能恢复至初始比容量的94%,具有较好倍率性能。     

聚丙烯腈基Si/C/碳纳米管复合碳纳米纤维膜的制备及其储能性能

针对Si材料储能过程中体积膨胀的问题,首先采用静电纺丝技术制备聚丙烯腈(PAN)/Si /Fe复合纳米纤维(NFs)膜,然后经化学气相沉积法在复合NFs膜上生长碳纳米管(CNTs),最后经800 ℃炭化得到PAN基Si/C/CNTs复合碳纳米纤维(CNFs)膜。借助扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射仪、热重分析仪等表征复合CNFs膜的结构与性能,并将其用于锂离子电池负极进行电化学性能测试。结果表明:用添加质量分数为15% 的FeSO₄(占PAN)催化剂的纺丝液制备的复合CNFs膜具有独特毛毛虫结构,其可有效提升电池的电化学性能,具有2 067.9 mA·h/g的初始放电比容量,循环400圈后仍具有851.2 mA·h/g 的放电比容量,每圈的容量衰减率仅为 0.15%。     

宜昌绿肉猕猴桃果肉中叶绿素的结构鉴定及其抗氧化活性

为探究猕猴桃中叶绿素组分及其抗氧化活性,以宜昌绿肉猕猴桃果肉为实验材料,利用溶剂提取法和柱层析等手段分离纯化得到包括叶绿素a在内的6种高纯度物质,通过质谱得到了它们[M+H]+的准确分子质量,结合核磁共振数据推测了5种叶绿素相关物质的结构。其中C₁为叶绿素a,得到物质A₁的[M+H]+的分子质量为927.6967,分子式C₅₅H₈₄O₇N₄;物质B₁的[M+H]+的分子质量为588.4304,分子式C₃₄H₃₃O₅N₄;物质D₁的[M+H]+的分子质量为601.1116,分子式C₃₅H₃₄O₅N₄,推测结构可知为脱镁叶绿酸a;物质E₁的[M+H]+的分子质量为927.6985,分子式C₅₅H₈₄O₇N₄;物质F₁的[M+H]+的分子质量为701.5039,分子式C₃₇H₃₈O₉N₄。同时通过DPPH法和Fe3+还原力法对其单品进行了抗氧化活性研究,结果显示,在质量浓度为0.12 mg/mL时,清除率分别为93.14%和93.39%,略低于V_C的96.49%,且在质量浓度为1.0 mg/mL时,物质E₁与F₁的吸光值均为1.92,仅次于V_C的1.95。通过研究发现并推测了5种叶绿素相关物质的结构,并且都具有一定的抗氧化活性,其中E₁与F₁的活性最强。     

Bi2WO6/PVA光催化氧化As(Ⅲ)的性能和机制

使用水热法制备出Bi₂WO₆材料,通过静电纺丝法将其负载在聚乙烯醇(PVA)上,得到Bi₂WO₆/PVA复合材料。在可见光照射下,相比于纯PVA,14%Bi₂WO₆/PVA复合材料对As(Ⅲ)的氧化显示出较高的光化学活性。在最佳条件下[pH=10.0、Bi₂WO₆质量分数为14%、As(Ⅲ)质量浓度为3 mg/L],反应120 min后,As(Ⅲ)氧化率为47.45%。此外,Bi₂WO₆/PVA材料重复使用4次后,As(Ⅲ)的氧化率仍可达到37.38%。抑制剂试验表明,Bi₂WO₆/PVA可见光下氧化As(Ⅲ)的活性物质主要为空穴(h~+)和超氧自由基(O₂~-·)。     

Cu(CF3SO3)2/g-C3N4的制备及其对亚甲基蓝的光催化降解

先以三聚氰胺为前驱体,制备g-C₃N₄粉末,再采用溶剂热法制备Cu(CF₃SO₃)₂/g-C₃N₄复合光催化材料。考察Cu(CF₃SO₃)₂/g-C₃N₄复合光催化材料在可见光下催化降解亚甲基蓝的性能,并对其进行光催化动力学分析。结果表明,制备的Cu(CF₃SO₃)₂/g-C₃N₄复合样品呈管状结构,对亚甲基蓝的降解过程符合一级动力学方程。其吸附性能远高于g-C₃N₄,150 min对亚甲基蓝的降解率达到96.6%;在重复使用4次后,对亚甲基蓝的降解率仍然可以保持84.3%。     

Fe3O4/Ag/活性炭纤维复合吸波材料的制备及性能研究

本文以活性炭纤维为前驱体,纳米银溶液为银源,先使活性炭纤维吸附纳米银,Fe₃O₄为铁源,再吸附Fe₃O₄制备Fe₃O₄/Ag/活性炭纤维复合吸波材料,经测试其反射率最优为-40d B,具有较为优越的吸波性能。在充分发挥碳材料质轻优势的同时,进一步增强材料的介电损耗和磁损耗,从而提高材料的吸波性能。     

还原氧化石墨烯/粘胶基钒酸铋光催化材料的制备及其性能

针对钒酸铋(BiVO₄)光催化效率低、难回收的缺点,利用硅烷偶联剂KH-560和氧化石墨烯(GO)依次对粘胶非织造布改性,再利用搅拌水热法在其表面生长BiVO₄制备还原氧化石墨烯(RGO)/粘胶基BiVO₄光催化材料。采用扫描电子显微镜、X射线衍射、X射线光电子能谱和紫外-可见吸收光谱对材料进行了表征,并研究了RGO/粘胶基BiVO₄材料的光催化活性、重复使用性能和光催化机制。结果表明:BiVO₄成功负载在RGO/粘胶非织造布表面,得到了RGO/粘胶基BiVO₄光催化材料;在1 kW氙灯照射下,90 min内对活性黑5脱色率达到95%以上,重复5次后仍达到92%以上;自由基捕捉实验表明,光生空穴、超氧自由基和羟基自由基参与了光化学反应,其中羟基自由基的作用最大。     

N-TiO2/聚丙烯复合熔喷非织造材料的制备及其光催化性能

为制备具有光催化功能的聚丙烯(PP)熔喷非织造材料,首先通过溶胶-凝胶法制备氮掺杂二氧化钛(N-TiO₂)光催化剂,然后采用超声浸渍的方法将N-TiO₂均匀负载在PP熔喷非织造材料表面得到N-TiO₂/PP复合熔喷材料,并对其结构和性能进行表征和分析,通过自由基捕获实验确定光催化机制。结果表明：N掺杂量为1%的N-TiO₂的颗粒大小均匀,粒径约为10 nm,在30 min暗吸附和90 min光照条件下,其光催化降解亚甲基蓝(MB)的效率最佳,达到98%;将该N-TiO₂负载在PP熔喷非织造材料表面后,可包裹在PP纤维表面,当负载量超过30 mg后出现团聚现象;负载量为30 mg的N-TiO₂/PP复合熔喷材料的光催化降解性能最优,在30 min暗吸附和90 min光照条件下,对亚甲基蓝(MB)的降解效率达到98%;在光激发下N-TiO₂会产生超氧自由基和羟基自由基,二者共同降解MB。     

基于ZnCo2O4的多孔碳纳米纤维制备及其储能性能

针对锂硫电池循环过程中容量衰减快的问题,采用水热法制备ZnCo₂O₄纳米颗粒,然后与聚丙烯腈(PAN)混合,通过静电纺丝法制备复合纳米纤维并进行炭化处理得到复合多孔碳纳米纤维。借助扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线光电子能谱仪、拉曼光谱仪、比表面积测试仪表征复合多孔碳纳米纤维的微观结构和物化性能,优化得到最佳制备工艺;并将其作为正极硫载体测试电化学性能。结果表明:基于ZnCo₂O₄制备的复合多孔碳纳米纤维存在大量孔孔相连的通道,比表面积高达210.85 m²/g;组装成的锂硫电池具有典型的充放电平台以及明显的氧化还原峰,其初始放电比容量为759.2 mA·h/g,50圈充放电循环后,仍具有74.0%的可逆比容量,相比于不掺杂ZnCo₂O₄的静电纺丝碳纳米纤维具有更高的比容量,更好的倍率性能。     

兔毛基中空碳纤维在锂硫电池中的应用

为开发高性能、低成本的锂硫电池正极储硫材料,利用天然生物质纤维兔毛为前驱体,经预处理和炭化制备了具有杂原子掺杂的兔毛中空碳纤维(RC),并采用热熔融法制得硫/兔毛基碳纤维(S/RC)复合材料。探讨了不同炭化温度对碳纤维形貌结构、S/RC复合材料晶型结构与电导率、锂硫电池的电化学性能及循环充放电稳定性的影响。结果表明:预处理温度为300 ℃,炭化温度为800 ℃时,制备的兔毛基中空碳纤维的形貌结构最好,用其作为正极材料制备的电池首次放电比容量达899 mA·h/g,在0.5C倍率下300次循环后放电比容量为598 mA·h/g,仍保持原始比容量的66.52%;在高倍率条件下该电池仍具有较高的放电比容量,1C和2C倍率下放电比容量分别为543.8和505.4 mA·h/g。     

Si/TiO2复合碳纳米纤维的制备及其性能

为改善硅/碳纳米纤维的形貌结构并提升其储能性能,将球磨均匀的Si/TiO₂粉末和聚丙烯腈(PAN)通过静电纺丝制得Si/TiO₂/PAN纳米纤维膜,然后分别在氩气和氢气氛围中炭化得到Si/TiO₂复合碳纳米纤维;优化了Si与TiO₂的最佳配比与最适炭化温度,分析了纤维形貌、分子结构、元素分布对复合碳纳米纤维储能性能的影响。结果表明:在Si和TiO₂质量比为1∶2以及900 ℃炭化条件下,Si/TiO₂复合碳纳米纤维具有良好的导电性,其纤维结构与形成的TiO₂无序框架可有效缓解Si的体积膨胀和团聚,并显著提高锂离子电池的容量与循环稳定性;在0.2 mA/g电流密度下进行120次循环后,在氩气和氢气条件下炭化制备的复合碳纳米纤维的放电比容量分别为942和1 212 mA·h/g,在氢气条件下炭化制备的复合碳纳米纤维拥有更加优异的倍率性能。     

玻璃纤维/碳纤维织物基复合材料的电磁屏蔽性能

为增强碳纤维织物复合材料对电磁波的阻抗匹配性,减少二次反射,采用玻璃纤维调控碳纤维织物组织结构,并将其与水性聚氨酯复合,设计并制备了5种玻璃纤维/碳纤维(G/C)织物复合材料。借助超景深显微镜、矢量网络分析仪、模拟日光氙灯光源系统、红外热成像仪对G/C织物复合材料的形貌结构、电磁屏蔽性能、介电性能以及光热转化性能进行表征和分析。结果表明：在12.1 GHz下,纬纱采用2根玻璃纤维和单根碳纤维交替排列织造的G/C织物复合材料的屏蔽效能高达38.7 dB;G/C织物复合材料的组织结构变化可有效调控多种介电极化弛豫机制;G/C织物复合材料表面温度在模拟日光氙灯光源照射下响应速度快,其中玻璃纤维和碳纤维单根交替排列的G/C织物复合材料在2 kW/m²光照强度下照射300 s时,其表面温度可达71.8℃。     

丝瓜络基碳材料的电磁波吸收性能

为开发具有电磁损耗的新型纤维状电磁波吸收材料,采用天然丝瓜络作为碳质纤维的基材,通过原位杂化将Fe₃O₄负载到纤维的表面和内部孔隙中。借助扫描电子显微镜、X射线光电子能谱仪、磁滞回线和电磁参数分析等对材料的结构和性能进行表征。结果表明:丝瓜络基碳材料具有特殊的中空结构,生成的Fe₃O₄颗粒在纤维表面和内部孔隙中均匀分布,介电损耗、磁损耗和纤维结构间的协同作用增强了材料的电磁波损耗;当FeCl₃浓度为2 mol/L,处理温度为700 ℃时,在2~18 GHz范围内,厚度为3 mm的试样在9.97 GHz处的电磁波损耗达到了-24.37 dB,在7.33~10.33 GHz频段内电磁波损耗小于-10 dB。丝瓜纤维通过合适的炭化及磁性颗粒负载工艺,可制备出性能优异的电磁波吸收材料。     

织物基CNT/BiVO4光催化材料的制备及其在可见光下对染料的降解

利用钒酸铋(BiVO₄)具有无毒、降解效率高等优点,研究采用酸化碳纳米管(α-CNT)对BiVO₄进行改性,制备α-CNT/BiVO₄复合催化剂,采用泡沫法将α-CNT/BiVO₄复合催化剂处理在棉织物上,对亚甲基蓝(MB)溶液进行降解。结果显示:可见光照射90 min的降解效率高达95.8%,更容易降解有机污染物,同时还能解决催化剂颗粒在废水处理中难以回收利用的问题,对处理印染废水具有广阔的应用前景。     

活性炭载羟基铁协同H2O2类芬顿降解活性艳红X-3B

以活性炭为媒介,采用浸渍法制备了活性炭载羟基铁催化材料(FeOOH@AC),并协同双氧水类芬顿降解活性艳红X-3B染料。在pH=7、FeOOH@AC质量浓度1 g/L、H₂O₂浓度10 mmol/L的反应条件下,FeOOH@AC+H₂O₂体系对活性艳红X-3B的降解率达98.2%,相较AC和FeOOH@AC体系提高了17.2和3.7倍。初始pH试验表明,对活性艳红X-3B,FeOOH@AC+H₂O₂体系不仅在酸性条件下具有很好的降解能力,在碱性条件下(pH=9)的降解率可达83.6%,表现出较宽的pH适用范围。另外,4次循环试验后,FeOOH@AC对活性艳红X-3B的降解率仍大于60%。对其用盐酸洗脱并重新负载FeOOH,可再生。     

模拟太阳光下金属酞菁/多壁碳纳米管催化降解染料

为拓宽芬顿体系pH值的使用范围以高效降解水体中的染料,采用回流法制备多壁碳纳米管负载的十六氯铁酞菁 (FePcCl₁₆/MWCNTs)催化剂,以双氧水(H₂O₂)为氧化剂,在模拟太阳光照的作用下催化降解酸性橙7(AO7) 染料。借助扫描电子显微镜、透射电子显微镜、红外光谱仪、热重分析仪和X射线衍射仪等对催化体系的催化性能、影响因素和催化机制进行研究。结果表明:催化体系在酸性、无机盐及尿素环境中,对AO7的降解率均为100%,在中性环境中为97%,在碱性条件下为75%;该催化体系经5次循环使用后,对AO7的降解率仍在95%以上;催化体系中降解AO7的主要活性种为羟基自由基和超氧自由基,光照可促进活性种的产生而提高体系的催化性能。