简讯

正新型柔性锌-空气电池可编织穿戴近日,天津大学胡文彬教授、钟澄教授、邓意达教授课题组通过一种快速、简单、连续的方法制备出一种可编织的柔性线状锌-空气电池;此外还设计制备了一种具有高效氧还原与氧析出催化性能的原子级厚度的介孔Co_3O_4/N—rGO(介孔四氧     

纤维材料在柔性可穿戴锌电池中的应用进展

为促进安全、低成本锌离子电池在柔性储能装置中的应用,以纤维材料基锌离子电池为研究对象,首先明晰了充放电过程中锌负极氧化反应及过渡金属氧化物或氧正极还原反应机制;其次探索了碳纤维、碳纳米纤维、碳纳米管纱线、金属纤维以及其他无机纤维等纤维材料,在柔性锌电池正极、负极和电解质等领域的应用研究现状,分析并类比了不同制备工艺、微结构、改性方式等对纤维基柔性电池电化学特性的调控效果,明确了影响其性能优劣的主要参数;最后提出纤维材料的结构有序化设计对于提升电池电化学性能具有显著效果,强调了天然纤维基电极材料广阔的发展前景。研究对于加速智能服装的产业化应用,助力“碳达峰、碳中和”愿景的早日实现具有积极的推动意义。     

介孔氧化硅/棉复合纤维对染料的吸附性能

为提高对纺织染料废水的吸附处理能力,利用共缩聚合成法和超支化聚合物修饰制备了复合介孔氧化硅纳米颗粒（HMSN）,通过静电自组装法将HMSN 引入阴离子化改性棉纤维表面,制备出了一种基于纤维素纤维以及功能化介孔氧化硅的复合纤维,实现对水溶液中有机染料的高效吸附;对材料表征并对相关吸附性能进行研究。结果表明,介孔氧化硅纳米颗粒呈现虫洞状介孔结构,复合纤维表面被平均粒径约为40 nm的功能化介孔氧化硅纳米颗粒覆盖,形成富含官能基团的复合介孔氧化硅/棉纤维吸附剂,对于水溶液中的染料刚果红有优越的吸附性能,吸附过程在180 min内达到平衡,平衡吸附容量可达195 mg/g。     

柔性石墨烯/聚苯胺复合纤维的制备及电化学性能

为了开发柔性石墨烯基功能复合纤维材料,分别制备了氧化石墨烯和盐酸掺杂聚苯胺,将两者混合后利用湿法纺丝制备了氧化石墨烯/聚苯胺复合纤维,并通过化学还原得到石墨烯/聚苯胺复合纤维。对所制备的复合纤维结构、力学性能及电化学性能进行了表征和测试分析。结果表明,所制备的石墨烯基复合纤维由石墨烯片堆叠的蜂窝状框架和包裹的聚苯胺颗粒构成,氧化石墨烯/聚苯胺复合纤维断裂伸长率高达14.92%,还原后仍可保持在5.57%,断裂强度为25.55 MPa,其比电容可达72.95 mF/cm 2。说明复合纤维具有良好的柔韧性和优异的电化学性能,为其在柔性电极、智能可穿戴方面提供了开发应用的潜力。     

纤维基介孔SiO2药物载体的构建及其释药性能

为研究纤维基载药介孔SiO₂纳米粒子的释药性能,采用溶胶-凝胶法制备介孔SiO₂,并采用静电纺丝技术制备了负载介孔SiO₂的聚己内酯(PCL)纤维膜,在介孔SiO₂纳米粒子中装载抗菌药物盐酸环丙沙星,于酸性条件下分别探讨了盐酸环丙沙星在纳米粒子和复合纤维膜中的释放性能及释放机制,并对2种药物释放模型进行动力学研究。结果表明:介孔SiO₂纳米粒子的成型受pH值影响较大,在可成型范围内,随着pH值的增大,纳米粒子的粒径逐渐增大;随着介孔SiO₂比例的增加,PCL复合纤维的细度逐渐下降;盐酸环丙沙星在单独纳米粒子和复合纤维膜中的释放都具有初始释放速率大,后期释放缓慢的特点,12 h内在2种载体中的累积释放率分别可达到55.51%和16.53%;扩散是药物在2种载体中释放的主要机制。     

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。     

纳米纤维素碳气凝胶制备及其电催化性能研究

本研究以纤维素纳米纤丝(CNF)为碳骨架,氮含量高的类石墨相氮化碳(g-C₃N₄)为氮源和造孔剂,成功制备了一种具有分级多孔结构的氮掺杂碳气凝胶(NCA)电催化剂。研究了NCA的物理化学结构与氧还原反应(ORR)活性之间的关系,以及其锌-空气电池性能。该NCA催化剂表现出较高的比表面积(381.77 m~2/g)、分级多孔结构,氮掺杂含量3.27%。ORR测试结果表明,NCA具有优异的ORR催化活性,半波电位可达0.83 V,接近商业铂碳(Pt/C)电催化剂。进一步将NCA作为阴极催化剂用于组装水系锌-空气电池,在电流密度为10 mA/cm~2下可以实现长达110 h的循环充放电,具有良好的电池使用性能。     

专利技术

正专利名称:锌盐/氧化石墨烯纳米复合鞣剂及其制备方法专利公开号:CN105648124B申请人:陕西科技大学摘要:一种锌盐/氧化石墨烯纳米复合鞣剂,由以下材料按照质量份制成:氧化石墨烯纳米片层悬浮液40~50份、分散剂10~20份、锌盐溶液50~60份和去离子水40~50份。这种绿色环保型皮革鞣剂能够用于各种皮革的鞣制,通过锌盐/氧化石墨烯纳米复合     

聚丙烯腈基活性中空碳纳米纤维制备及其性能

为制备具有较高孔隙率的聚丙烯腈(PAN)活性中空碳纳米纤维(AHCNF),以自行制备的PAN为原料,经同轴静电纺丝、预氧化、炭化、活化后制备得到AHCNF,借助X射线光电子能谱仪、扫描电子显微镜、比表面积测试仪研究了致孔剂对其形态与孔结构的影响。结果表明:制备的PAN共聚物环化温度较低,环化放热较缓和,有利于预氧化的进行;炭化过程将PAN表面的碳氧单键转化为碳氧双键,而活化过程将碳氧双键进一步转化为酯基;添加致孔剂和未添加致孔剂得到的PAN活性中空碳纳米纤维横截面呈明显的中空结构,纤维壁较为致密;添加致孔剂后,活性中空碳纳米纤维的总比表面积从55.719 m²/g增加到532.639 m²/g,孔容从0.070 cm³/g增加到0.312 cm³/g,介孔平均孔径从3.408 nm增加到4.309 nm,收率从27.14%降低到9.44%。     

静电纺丝制备氧化石墨烯复合纳米纤维的研究进展

氧化石墨烯（GO）可视为一种非传统形态的软性材料,具有聚合物、胶体、薄膜,以及两性分子的特性。文中综述了近年来国内外通过静电纺丝技术制备氧化石墨烯复合纳米纤维的研究现状,主要介绍了氧化石墨烯-聚丙烯腈（GO/PAN）复合纳米纤维、氧化石墨烯-聚乳酸（GO/PLA）复合纳米纤维、氧化石墨烯-聚偏氟乙烯（GO/PVDF）复合纳米纤维、氧化石墨烯-丝素蛋白-聚乳酸羧基乙酸（GO/SF/PLGA）复合纳米纤维、氧化石墨烯-聚氨酯（GO/PU）复合纳米纤维、氧化石墨烯-纳米氧化锌-蚕丝丝胶（GO/nZnO/SS）复合纳米纤维的研究进展,以及它们在医药领域、过滤材料、水资源处理、压电材料、生物工程等领域的应用。     

柔性全编织摩擦纳米发电织物的制备

为使柔性摩擦纳米发电机更好地贴合人体,且方便制备,将柔性摩擦纳米发电机进行服饰化。通过锥形 编织的方法将锦纶（PA6）与涤纶（PET）缝纫线分别缠绕在镀银的金属长丝表面,形成2 种皮芯结构的复合导电纤 维绳,其中皮层PA6与PET纤维缝纫线作为摩擦层,芯层镀银金属长丝作为电极层,将2 种复合导电纤维绳经机织 制备成柔性自供能织物作为摩擦纳米发电机,收集人体运动机械能并转化为电能,进而为可穿戴设备供电;同时对 该发电织物的表面形貌和输出性能进行表征。结果表明：这种摩擦纳米发电织物的开路电压为20.0 V,短路电流 为1.50 μA,瞬时功率最大为1.6 mW/m² ;该柔性摩擦纳米发电机由缝纫线编织而成,具有很好的柔性、透气性以及水洗性,材料廉价易得,且制备工艺简单。     

复旦大学开发出可注射植入的柔性纤维电池

近日,复旦大学彭慧胜教授团队报道了一种生物相容的可注射式柔性纤维电池,该电池使用碳纳米管复合纤维作为电极,具有优异的柔性和生物相容性.相关研究成果发表在国际期刊《J.Mater.Chem.A》上. 可注射纤维电池直接利用体液作为其电解质,通过体液中含有的钠离子的嵌入和脱出,实现能量的存储与释放.可注射纤维电池具有低内应...     

C@MnO2复合纳米纤维阴极的制备及在Zn2+电池中的应用

为解决MnO₂在锌离子电池充放电中导电性差的问题，将MnO₂与碳纳米纤维复合以提高MnO₂的导电性，通过微观核壳结构的设计改善MnO₂充放电过程中的溶解问题。以静电纺丝和退火相结合的方法成功制备了碳纳米纤维，采用湿化学方法和水热法使KMnO₄在碳纳米纤维的表面还原为MnO₂。XRD证实了α-MnO₂和β-MnO₂的存在且无杂质产生，SEM照片显示成功制备了核壳结构的C@MnO₂复合纳米纤维。电化学测试结果表明在0.1 A/g恒流充放电下，循环100次仍有83%的容量保持率，且可提供163.89 mAh/g的可观比容量。该长循环性能得益于碳纳米纤维与MnO₂的协同作用，导电性的碳纳米纤维作为骨架促进了电子转移动力学，而MnO₂纳米片提高了活性材料与电解液的接触面积，促进了Zn²⁺扩散。此外，MnO₂与碳纳米...     

石墨烯复合棉织物的制备及其电学性能研究

探讨石墨烯复合棉织物较理想的制备工艺及其电学性能。通过改进的Hummers法制备氧化石墨烯,以棉织物为基底,采用浸渍-烘干方法,将氧化石墨烯附着到织物表面,用NaBH_4对其进行还原,得到石墨烯复合棉织物,对其电学性能进行了测试。结果表明:当氧化石墨烯溶液为1.5 g/L时,经过20次浸渍,织物上氧化石墨烯的负载量较大;还原剂NaBH_4的浓度为0.4 mol/L时,经过6 h的还原,所得到的石墨烯复合棉织物的方阻较好,可达到33.65Ω。认为:所制得的石墨烯复合棉织物可用于研究柔性电容器。     

Fe_3O_4/Au磁性复合材料的制备及表征

本文首先通过多醇法制备粒径可控的四氧化三铁纳米粒子,通过硅烷偶联剂对四氧化三铁纳米粒子进行胺基化修饰,胺基化修饰四氧化三铁纳米粒子与羧基表面的Au纳米粒子通过静电相互作用制备得到Fe_3O_4/Au复合纳米材料。透射电子显微镜、红外光谱仪、能谱仪等表征揭示成功制备具有core-/Satelite结构Fe_3O_4/Au复合纳米材料。     

ZnFe_2O_4/石墨烯纳米片复合材料光催化染料废水脱色研究

采用改进的水热-共沉淀法将ZnFe2O4负载在石墨烯纳米片表面,制备ZnFe2O4/石墨烯纳米片复合光催化剂,采用XRD和SEM等对该复合材料的结晶和微观形貌进行表征,考察了ZnFe2O4/石墨烯纳米片复合光催化剂对水中刚果红的去除效果,探究了复合材料对刚果红光催化脱色的机理.结果表明:复合材料中铁酸锌为尖晶石结构,与石墨烯能够均匀复合.在模拟太阳光照射下,经过4 h处理后,复合材料对刚果红染料的去除率可达92%,且4次循环使用后去除率仍保持在88%以上,表明ZnFe2O4/石墨烯纳米片是一种对印染废水稳定有效的光催化剂.自由基清除剂的试验表明,·OH自由基、光生电子和h+,特别是光生h+,共同支配了ZnFe2O4/石墨烯纳米片对刚果红的光催化降解过程.     

石墨烯/微球导电纳米纤维传感纱线的制备及性能北大核心

为制备高灵敏的柔性纱线型压力传感器,利用共轭静电纺纱和静电喷雾技术一步制备出嵌入氧化石墨烯(GO)片和聚苯乙烯(PS)微球的纳米纤维传感纱线,进一步结合化学还原工艺得到石墨烯/微球导电纳米纤维传感纱线,并组装成纱线型压力传感器。试验表征了传感纱线的形貌、力学性能和导电性能,并测试了传感器的压力传感性能和应用性能。结果表明:该传感器具有良好的柔性和可拉伸性,在0.01~0.05 N、0.05~0.50 N和0.50~2.00 N三个压力范围内的灵敏度分别为32.51 N^(-1)、16.485 N^(-1)和2.712 N^(-1),具有良好的压力响应循环稳定性和可靠性,可应用于监测呼气、手指运动等信号和摩斯电码,在智能纺织品、健康监测、人工智能等领域具有广阔的应用前景。     

纳米纤维膜基柔性压力传感器的优化设计制备

为获得一种灵敏度高、制备工艺简单、轻薄透气的柔性压力传感器,采用静电纺丝热塑性弹性体聚氨酯(TPU)纳米纤维膜为基底和介电层,以碳纳米管导电油墨为电极涂料,通过超声波焊接方式制备三明治结构的纳米纤维膜基柔性压力传感器,并研究其压力传感性能与纳米纤维膜厚度和微观结构之间的关系。结果表明:随着纺丝时间增加,TPU纳米纤维膜厚度增加,拉伸应力增大,断裂伸长率减小;在9.8~49 000 Pa压力范围内,TPU纳米纤维膜基柔性压力传感器灵敏度随纺丝时间增加而减小,当纺丝时间为1 h时,其灵敏度高达4.97 kPa^-1,该纳米纤维膜基柔性压力传感器具有灵敏度高、响应范围广的特点。     

二氧化锰/石墨烯/棉织物复合电极的制备及其电化学性能

为研究并增强柔性织物电极的电化学性能,采用改进Hummers法制备得到高浓度氧化石墨烯水溶胶,并通过干涂层法将氧化石墨烯涂覆于棉织物表面,经化学-微波两步还原法还原氧化石墨烯,制备了石墨烯/棉织物。进一步采用电化学沉积法将二氧化锰沉积在石墨烯/棉织物上,得到二氧化锰/石墨烯/棉织物复合电极材料。借助扫描电子显微镜、X射线衍射仪和红外光谱仪对复合电极材料的形貌和结构进行表征。研究结果表明:复合电极材料在0.25 A/g的电流密度下比电容达到490 F/g,1 000次电容放电后电容保持在95.5%,能量密度达到17.01 W·h /kg。     

纺织基柔性锌离子电池研究进展

综述近几年国内外纺织基柔性锌离子电池的研究进展。详细分析了纺织基集流体、电极材料及电解质的发展现状。结合近几年试验研究中所采用的制备工艺,对纺织基柔性锌离子电池现存的问题进行了分析探讨,并将其对未来的研究方向进行了总结与展望。认为:对纺织基柔性锌离子电池的研究取得了较大的进步,但其发展仍然处于初级阶段。