新型三维（3,3）碳纳米管聚合体

本文研究了单壁（3,3）碳纳米管束在高压下的结构演变过程。在静水压40 GPa下,（3,3）碳纳米管束会直接聚合形成一种新型六方三维碳纳米管聚合体（命名为六方3D-（3,3）碳）。卸除压力后,它能保持其结构不变,成为一种新型半导体性的超硬碳。该研究为压缩碳纳米管合成新型碳提供了理论依据。     

镍碳修饰的硅亚微米线用于高效能锂离子电池负极

电动汽车、便携式电子设备和储能设备等行业的快速发展,对高能量密度锂离子电池的需求 日益迫切．硅材料由于具有最高的理论储锂容量,目前成为锂离子电池负极材料的研究热点．通过 温和的溶液刻蚀工艺并结合热解还原法制备了镍、碳修饰的亚微米一维结构硅负极材料,并对其进 行结构分析和电化学研究．结果表明：制备所得的硅亚微米线表面实现了镍纳米粒子的均匀修饰和 碳材料的包覆,在１Ｃ的电流密度下表现出９００ｍＡｈ／ｇ的可逆储锂容量．一维结构设计与镍、碳修 饰可以提升硅材料的循环与倍率性能,为高性能锂离子电池负极材料的制备提供可能．     

Z-CoS2-MoS2/rGO的合成及电化学储锂性能

为了研发比容量高和循环性能稳定的电化学储锂电极材料,用二甲基咪唑钴(ZIF-67)作为Co源前驱体,通过一步水热法制备Z-CoS₂-MoS₂/rGO(还原氧化石墨烯)复合材料,研究微观结构和电化学储锂性能. 结果表明,与采用CoCl₂作为钴源制得的CoS₂-MoS₂/rGO相比,Z-CoS₂-MoS₂/rGO复合材料中CoS₂粒子有着更加细小和较均匀的粒径,很好地分散在MoS₂和rGO表面,形成了相应的异质结构. 作为电化学储锂电极材料,Z-CoS₂-MoS₂/rGO的可逆比容量可以达到1 092 mA·h/g,经900次循环后在500 mA/g电流密度下保持了941 mA·h/g的储锂可逆比容量,显示了稳定的充放电循环性能. Z-CoS₂-MoS₂/rGO优异的电化学储锂性能主要归因于该双金属硫化物复合材料具有较多的电化学储锂电极反应电对以及复合材料中CoS₂纳米颗粒、MoS₂纳米片和rGO之间均匀的复合及所形成的异质结构.     

金属Co催化直流碳弧放电产物的研究

在直流碳弧法的阳极棒中掺入金属Co作催化剂生产单壁碳纳米管和碳包Co纳米晶 对产物进行了X射线衍射分析 ,用高分辨电镜观察单壁碳纳米管和碳包Co纳米晶的形貌 ;并比较了碳包Co的含量对Co纳米晶产量和粒径大小的影响 ;研究结果表明阳极棒中Co的加入有利于曲卷状的石墨结构碳纳米管和碳包Co纳米晶的形成 ,而纳米晶粒的粒径大小则随Co含量的增多而增大     

碳纳米管/Fe_3O_4复合电极材料电化学性能研究

针对单独的超级电容器材料,每一种材料都有其自身独特的优点和缺陷的问题,本文通过简便的水热方法合成了多壁碳纳米管与Fe_3O_4纳米粒子的复合物。复合物表现为Fe_3O_4纳米粒子吸附在碳纳米管管壁上组成的网状结构形貌。两种组分协同作用,为这种二元纳米复合物提供了较大的比容量、优异的倍率特性和较好的循环稳定性。实验所得出的结果证明了碳材料CNT对赝电容电极材料电化学性能的改良作用,并且CNT/Fe_3O_4纳米复合物适用于超级电容器电极材料。     

基于DFTB法的碳纳米管（CNT）储氢机理的探讨

碳纳米结构材料（C60，CNT）被认为是氢能的主要载体而备受关注，但近几年来的报道不尽一致。基于DFTB分析法，结合相关的研究成果，从氢与碳纳米结构的原子相互作用入手，探讨CNT储氢的可行性，并介绍了氢化的C60—H和CNT—H结构和电化学特性。理论分析表明，H2分子直接穿透碳结构网进入内部（C60笼，碳纳米管）的趋势受到来自碳纳米结构本身势垒的抑制，而通过转换极性，利用电化学的方式储存与释放氢气是可行的。     

对苯二酚在金纳米粒子/碳纳米管修饰玻碳电极上的电化学行为

制备了金纳米粒子/碳纳米管复合膜修饰的玻碳电极(GNP/CNT/GC),研究该电极上对苯二酚的电化学行为。结果表明:复合膜修饰玻碳电极综合了碳纳米管和金纳米粒子的电催化活性,提高了对苯二酚电化学反应的可逆性,增强了电化学信号,与空白玻碳电极相比,氧化电流增加6倍;对苯二酚在GNP/CNT/GC电极上的电化学反应:低浓度(5×10~(-5)mol/L)时对苯二酚的电极反应受扩散过程控制,而高浓度(5×10~(-4)mol/L)时对苯二酚的电极反应受吸附过程控制。此外还研究了碳纳米管用量,复合膜的层数,扫速等条件对电化学响应信号的影响。     

碳纳米管负载银修饰电极杂交链式反应检测DNA

将银纳米粒子固定在碳纳米管修饰的玻碳电极表面,同时利用杂交链式反应进行放大,以邻菲罗啉钴为指示剂,制备了一种新的灵敏度高的DNA电化学生物传感器。通过循环伏安法(CV)和交流阻抗法(EIS)对修饰电极进行表征。由于碳纳米管和银纳米粒子的修饰,大大增强了玻碳电极的有效表面积及导电性能,提高了该电化学生物传感器的灵敏度。对目标DNA的检测线性范围为1.0×10-10~1.4×10-9 mol·L-1,检测限为1.35×10-11 mol·L-1(S/N=3)。     

定向MWNTs/PMMA的原位聚合制备及耐磨损性

采用原位聚合方法制备了定向碳纳米管/聚甲基丙烯酸甲酯复合材料,并且研究了该复合物的耐磨损性.对定向碳纳米管及其复合物进行了傅立叶红外吸收光谱分析、扫描电镜及光学显微镜观察.采用砝码质量法评价了复合物的耐磨损性.分析结果表明,混酸处理后定向碳纳米管附带了-OH、-COOH基等极性基团.混酸处理后定向碳纳米管束状结构被破坏,定向碳纳米管可以单管形态分散于基体中,碳纳米管表面包覆着PMMA.砝码质量法耐磨损性测试结果表明,定向碳纳米管的加入可提高PMMA复合物的耐磨损性和耐划痕性,当定向碳纳米管用量为0.7%时,复合物的耐磨损性能提升了54%.     

碳纳米管-介孔碳/硫复合材料的制备及其电化学性能

以碳纳米管作为基体、葡萄糖作为水热碳源,制备具有介孔结构的同轴碳纳米管-碳材料,再将硫负载到该碳基材料后得到碳纳米管-碳/硫复合材料,然后将其用作锂硫电池正极材料。利用SEM、TEM、XRD、TGA、BET等对该碳材料进行形貌结构表征。结果表明:该材料具有介孔结构,将其作为锂硫电池正极材料可有效地限制活性物质的损失。对所制备电池进行电化学测试,在0.2 C的倍率下碳纳米管-碳/硫电极首圈放电比容量为1295 mAh/g,经循环200圈后的放电比容量为653 mAh/g,每圈容量衰减率为0.24%;当充放电倍率增加到1.0 C时,首圈放电比容量为823 mAh/g,循环200圈后放电比容量高达569 mAh/g,表明该材料作为锂硫电池正极具有优异的高倍率性能。采用该方法制备的介孔碳材料有效地缩短了离子和电子的传输路径,为实现大倍率充电、降低活性物质损失提供了新的解决思路。     

石墨烯与碳纳米管氢吸附性能的分子模拟

在293.15 K、101.30 kPa的条件下,测定了氢气在石墨烯、单壁碳纳米管和多壁碳纳米管中的储氢密度,对比了同等条件下采用不同力场计算得到的数据,筛选了3种碳材料的最佳计算力场。在此基础上,进一步计算了3种碳材料在0~1 000.00 kPa、77.00~573.15 K条件下的储氢密度。结果表明,Dreiding力场是计算石墨烯吸附储氢密度的最佳力场,Universal力场是计算碳纳米管吸附储氢密度的最佳力场;在给定条件下,3种材料吸附储氢能力强弱排序为石墨烯>单壁碳纳米管>多壁碳纳米管,储氢能力与材料的比表面积及其与氢气的弱结合力紧密相关。该研究结果可为分子模拟碳材料吸附储氢和储氢材料设计提供数据和理论支撑。     

煤基碳负极材料在锂离子电池中的应用研究进展

随着碳达峰、碳中和成为全球共识,电化学储能技术和相关产业得到了飞速发展,与此同时电极材料的需求也与日俱增。因此,如何利用来源广泛、成本低廉的前驱体制备高性能负极材料成为国内外研究的热点。煤炭因具有碳含量高、储量丰富和价格低廉等特点成为最有潜力的负极材料前驱体。近年来,研究者以煤炭为原料制备了无定型碳、石墨、碳纳米管和石墨烯等负极材料,并对其在锂离子电池中的应用进行了深入研究。总结了三类典型的煤基碳负极材料在锂离子电池中应用的研究进展,并对其合成方法、优化改性及电化学性能等方面进行了综述,最后对煤基碳负极材料的发展及应用进行了展望。     

Storage of hydrogen in floating catalytic carbon nanotubes after graphitizing

Hydrogen storage under moderate pressure (~10 MPa) and ambient temperature (~25℃) in multi-walled carbon nanotubes (MWNTs) prepared by the floating catalyst method is investigated. The capacity of hydrogen adsorption is evaluated based on both the nanotubes diameter and morphology. Indirect evidence indicates that hydrogen adsorption not only occurs on tube surface and interiors, but also in tube interlayers. The results show that the floating catalytic carbon nanotubes might be a candidate hydrogen storage material for fuel cell electric vehicles.     

多壁纳米碳管的压力储氢研究

采用催化热解法制备了多壁纳米碳管，并对其进行酸化、灼烧、掺杂等一系列预处理后，在室温及氢气的压力分别为9，12MPa的条件下研究了多壁纳米碳管的储氢性能。通过对纳米碳管的不同处理可以提高纳米碳管储氢容量，掺杂金属锂后，纳米碳管的储氢量增加最大。     

碳纳米管/羧甲基纤维素钠杂化材料修饰电极的制备及其电化学性能研究

伴随着纯电动汽车、利用清洁能源的高效储蓄和便携式电子产品的飞速发展,寻找具有高功率密度、低成本、高可靠性、环保且寿命长的新型电化学储能材料与器件迫在眉睫.纤维素是一种自然形成的有机聚合物,其自身良好的生物相容性和可降解性使其在新能源材料应用上备受关注.近年来,天然纤维素微纳化与新型纤维素衍生材料制备的工程化,显著扩大了纤维素基材料在新能源领域的应用范围.通过杂化、物理共混、化学改性、掺杂与互穿等方式,构建与制备纤维素基高性能绿色环保储能材料具有理论研究价值和应用潜力.将羧甲基纤维素钠作为碳纳米管的分散剂构建杂化体系,使碳纳米管的电化学性能得以充分发挥,通过对溶剂配比、PH酸碱度等影响因素的探索,得到制备电化学性能优异的杂化体系的最佳实验条件,该杂化体系修饰后的电极材料具备构建超级电容器的巨大潜力.     

球磨对多壁纳米碳管束电化学容量的影响

为了提高纳米碳管电极在电化学双电层电容器（EDLC）中的电化学性能，研究了球磨处理对高纯度多壁纳米碳管(MWNT)束电极电化学容量的影响.将球磨处理前后的两种MWNTs分别制作成电极,并组装成模拟EDLC，利用循环伏安法和恒流充放电法，测试MWNT电极的电化学可逆容量.研究结果表明，MWNT粗产品的纯度达到了97%以上.经过3 h的球磨处理后，大多数MWNTs束被打散或打断，其比表面积由球磨前的238 m2/g提高到了340 m2/g. 用MWNTs制备的EDLC电化学容量由球磨前的36 F/g提高到了72 F/g.与球磨前的MWNTs束相比，球磨后的样品更适合作为EDLC电极材料.     

Al^（3＋）掺杂α-Ni（OH）2复合CNTs电极材料的高温性能

采用化学共沉淀法制备Al^（3＋）掺杂α-Ni（OH）2粉体,将其复合碳纳米管（CNTs）制成镍电极材料并研究其在高温下的电化学性能。结果表明：以混合CNTs（w=0.5%）的Al掺杂α-Ni（OH）2样品材料为活性物质制成镍电极,由其组装的MH-Ni电池在65℃高温环境下,采用0.2和1.0 C充放电制度的放电比容量分别为391.1和366.4 mAh·g^-1;经40次充放电循环,放电比容量衰减率分别为6.8%、11.98%,表现出较好的高温环境电化学性能。     

聚吡咯纳米管对抗坏血酸的电化学检测

为了改善导电聚吡咯对于抗坏血酸的电化学检测性能,采用以甲基橙为软模板,制备了聚吡咯纳米管。利用扫描电子显微、红外光谱、X射线衍射、X射线光电子能谱对产物的结构与微观形貌进行了表征。分别将聚吡咯纳米管与聚吡咯纳米颗粒对抗坏血酸进行电化学检测。循环伏安测试结果表明,聚吡咯纳米管和聚吡咯纳米颗粒对于抗坏血酸都有明显的电化学响应,同时聚吡咯纳米管的比聚吡咯纳米颗粒的响应电流更大,表明聚吡咯纳米管具有更好的电化学检测能力。差分脉冲伏安法研究发现抗坏血酸浓度在0.5 mmol/L~20 mmol/L和20 mmol/L~45 mmol/L范围内,与峰值电流呈良好的线性关系。这表明聚吡咯纳米管作为电化学传感器材料有很好的应用前景。     

不同结构碳纳米管吸附胆红素的研究

研究了3种不同型号的碳纳米管（MW、LMW和SW）的胆红素吸附性能。X射线衍射（XRD）谱图显示,3种碳纳米管的管径大小排序为LMW>MW>SW。扫描电子显微镜（SEM）和比表面积测试（BET）结果表明,MW型分散性最好,且具有较大的比表面积、最大的孔径和孔容。胆红素吸附实验结果表明,当温度为37 ℃、吸附时间为40 min时,碳纳米管吸附胆红素的性能最佳。当胆红素质量浓度大于0.5 g/L时,MW型碳纳米管吸附容量最大,最大胆红素吸附量达到208 mg/g。增大NaCl浓度、牛血清白蛋白质量浓度和提高pH均不利于胆红素在溶液中的吸附。与传统吸附剂相比,3种碳纳米管对胆红素均表现出吸附时间短、吸附容量大的优良性能,为后期制备碳纳米管共混微滤膜及其吸附胆红素提供了实验基础。     

多孔碳材料的制备及其在锂离子电池中的应用

利用溶剂热法,将前驱体ZIF-8通过高温在氮气保护的气氛下进行碳化,得到高比表面积的多孔碳材料.通过X射线衍射仪分析材料的物相,比表面积分析仪检测材料的比表面积和吸脱附情况,用扫描电镜来观察材料的微观形貌;最后,对多孔碳材料在锂离子电池中的电化学性能进行了测试,0.1C条件下测得的比容量为284.61 mAh/g,且循...