水热碳化法制备碳纳米材料

形态可控的碳纳米材料由于独特的结构和性能而受到研究者的普遍关注,常见的制备方法有化学气相沉积法(CVD)、乳液法和水热碳化法等。水热碳化法是一种重要的碳纳米材料制备方法,具有成本低、反应条件温和、产物粒径均匀且形态可控等特点。综述了近年来以糖类及淀粉等有机物为原料,采用水热碳化法制备各种形态可控碳纳米材料的研究现状,重点介绍了水热碳化工艺条件对合成碳微球、空心碳微球、核壳结构碳复合材料显微形貌的影响,并提出了水热碳化法制备碳纳米材料研究中存在的问题和今后可能的发展方向。     

自支撑纳米硅/石墨烯复合纸柔性电极的制备及其电化学性能的研究

硅作为锂离子电池负极材料具有极高的理论比容量(4200mAh/g),是目前商业化石墨负极材料的数十倍。但是由于在充放电过程中极易发生粉化破碎,导致其循环比容量会迅速衰减。首次通过水热还原的方法制备了自支撑纳米硅/石墨烯复合纸柔性负极材料。SEM表征显示纳米硅颗粒均匀地分散在石墨烯片层中,制得的复合纸电极较纯硅纳米颗粒的电化学性能有大幅度提高,在100mA/g的电流密度下,首周放电比容量4003mAh/g,十分接近硅的理论比容量,且首周库伦效率高达91%。复合纸循环20周后比容量在3300mAh/g左右,50周后仍能维持1000mAh/g左右的比容量。这主要可归功于石墨烯纸电极优异的柔韧性和导电性,有效抑制了纳米硅颗粒的体积膨胀和结构破坏。同时水热还原法较低的还原温度保证了石墨烯纸还原前后厚度变化不大,有利于石墨烯片层与Si纳米颗粒的紧密接触。     

陶瓷中空纤维内表面动态水热合成NaA分子筛膜及其表征

采用动态水热法在氧化铝陶瓷中空纤维内表面原位合成了NaA分子筛膜。利用X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)表征了分子筛膜的物相及微观形貌,通过渗透汽化测试考察了膜的乙醇/水分离性能,研究了合成工艺参数对成膜过程及膜质量的影响。结果表明,动态下合成的分子筛膜,晶体交联紧致,膜层薄且连续性好,厚度约4μm;提高动态速度有利于降低载体内外合成液的温差和浓度差,缩短晶化时间。在温度343K下,分离质量分数90%的乙醇/水体系,膜的渗透通量和分离因子可达1.03kg/(m2·h)和3 781,对乙醇/水表现出良好的分离效果和可重复性。     

CaMoO4:Eu3+纳米荧光粉的尺寸调控及光学性能研究

采用水热法制备了CaMoO₄:Eu³⁺纳米荧光粉.研究了反应温度、反应时间和Eu³⁺掺杂浓度对CaMoO₄:Eu³⁺纳米晶的颗粒尺寸以及光学性能的影响.利用XRD、SEM、FT-IR、UV-Vis和PL对所得样品的相结构、形貌、光学吸收以及发光性能进行了表征.研究结果表明：所合成样品均为四方晶系白钨矿结构的CaMoO₄纳米晶;一方面,随着水热反应温度的降低或者反应时间的缩短,CaMoO₄:Eu³⁺纳米晶都表现出尺寸减小的趋势,荧光强度逐渐减弱,样品的紫外可见光吸收带边发生蓝移;另一方面,随着Eu³⁺掺杂浓度的增加,CaMoO₄:Eu³⁺纳米晶的颗粒尺寸逐渐减小,样品的紫外可见光吸收带边出现红移.同时,在275 nm的光激发下,CaMoO₄:Eu³⁺荧光粉在614 nm处的⁵D₀→⁷F₂跃迁具有最高的荧光强度,观察到红光发射,且发现其荧光猝灭摩尔浓度为6%.     

水热反应法制备纳米粉体的研究进展

介绍了水热氧化、沉淀、结晶、合成和分解等制备纳米粉体的相关技术特点和研究现状,并介绍了水热技术的改进和与其他方法的组合与创新,如微波水热合成、反应电极埋弧法、水热机械化学反应等新技术.指出今后要加强对水热反应机理的研究,在此基础上才能实现对水热产物微观结构的控制;加强对水热温度、pH值和表面活性剂等水热工艺条件的系统、定量研究;加强对水热装置的研究以提高水热反应性能和降低纳米粉体的制备成本.     

水热合成硅酸钙微孔球形颗粒

动态水热合成生成的硅酸钙微孔球形颗粒的空隙率可高达90%以上,颗粒由无数纤维状硬硅钙石晶体构成.讨论了合成工艺参数对形成球形颗粒的影响.反应物中SiO2 和CaO的比例需保持1∶1,否则反应最终产物中可能出现其它硅酸钙矿物.搅拌对形成球形颗粒起着决定性作用,在搅拌作用下C-S-H凝胶表面受到切向剪切力矩的作用,片状的凝胶被卷成为球形颗粒.在水热合成过程中加入矿化剂能够降低凝胶粒子ζ的绝对值,促进C-S-H凝胶形成大的团聚体,矿化剂的存在提高了由C-S-H凝胶团聚生成硬硅钙石的温度,从而保证C-S-H凝胶团聚有充足的时间形成大的球形团聚体.     

LaMn_2O_5的水热合成及磁学性能

以La(NO3)3、KMnO4和MnCl2为反应原料,用KOH调节pH,在水热条件下合成了LaMn2O5晶体。利用X射线粉末衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对产物的结构和形貌进行了表征,用超导量子干涉仪对产物的磁学性能进行了测试。所制备的产物为纯相,具有正交相结构;产物为大颗粒晶体,呈四方柱和四方双锥组合而成的聚形晶体,晶体最长的对角线长度约为32μm;在低温50K附近,发生了ZFC和FC的分离,化合物进入了自玻璃状态。     

ZnTCPP/TNTs的制备及其对次甲基蓝的吸附性能研究

以(四-羧基苯基)锌卟啉(ZnTCPP)和钛酸四丁酯为底物,通过溶胶凝胶法得到ZnTCPP/TiO2凝胶,并进一步水热合成ZnTCPP/TNTs.利用扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)检测ZnTCPP/TNTs是管状结构;N2吸附试验表明ZnTCPP/TNTs的比表面积为335.3 m2/g;X-射线衍射(XRD)研究了ZnTCPP/TNTs的晶型结构.吸附实验表明ZnTCPP/TNTs对次甲基蓝(MB)的吸附动力学符合一级动力学模型.重复性试验进行5次之后,其吸附率仍可达87.56％,重复使用率高.     

水热法合成条件对氧化锆晶相影响的光谱研究

以硝酸锆为前驱物,用水热法分别合成了纯单斜相、四方相以及四方和单斜混合相的氧化锆纳米粒子.应用XRD、拉曼光谱和TEM探讨了水热过程中前驱体浓度、晶化温度和晶化时间对ZrO2晶粒尺寸和相变的影响.结果表明,水热制备过程中上述合成条件均影响ZrO2晶粒尺寸,其中晶化温度对其影响最大,但是晶化温度对ZrO2的形貌影响不大.延长晶化时间有利于单斜晶相的形成,而且随着晶化时间延长,ZrO2的晶化程度增加.在水热合成过程中采用较低的前驱体浓度、较高晶化温度及延长晶化时间有利于控制合成单斜相ZrO2.     

双峰纳晶介孔TiO2的制备及在染料敏化太阳电池中的应用

采用水热法,以三嵌段共聚物聚氧化乙烯-聚氧化丙烯-聚氧化乙烯(EO20PO70EO20,P123)为模板剂,钛酸四丁酯为前驱体,制备了双峰纳晶介孔TiO2,分别利用X射线衍射(XRD)、比表面积与孔径分析、场发射扫描电子显微镜(SEM)以及透射电子显微镜(TEM)对制备的介孔TiO2的相结构、比表面积、孔径和形貌进行了表征,探讨了P123用量对纳晶TiO2微结构的影响。以双峰纳晶介孔TiO2作为染料敏化太阳电池的光阳极材料组装的太阳电池的光电转化效率达5.18%,与相同条件下以P25作光阳极材料组装的电池效率(4.02%)相比提高了28.85%,初步显示了双峰纳晶介孔TiO2在太阳电池领域中的应用潜力。