碳纳米管电化学储锂研究进展

综述了近几年来国内外有关碳纳米管电化学储锂的研究进展，对碳纳米管束电化学储锂的基本原理，碳纳米管束平均直径及长度对可逆比容量的影响、碳纳米管不可逆容量及电压滞后研究进展作了详细分析，并对碳纳米管电化学储锂的应用前景作了展望。     

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%.     

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     

六方氮化硼纳米材料的研究进展

以六方氮化硼纳米管为主,综述了氮化硼纳米材料的制备方法、性能和主要应用领域。六方氮化硼纳米结构与碳纳米结构类似,形态呈现多样性,制备方法多种多样,本研究重点介绍了机械剥离法、反应烧结法和化学气相沉积法。以六方氮化硼纳米材料为添加剂,可制备无机或有机高分子复合材料,在导热、介电、生物、贮氢、催化和吸附等方面具有广泛的应用前景。     

碳纳米管填料对相变储能式热沉性能的影响

为了评估纳米复合相变材料在相变储能式热管理技术中的应用潜力,采用实验方法研究碳纳米管填料对相变储能式电子器件热沉瞬态性能的影响.选用十六醇为基底相变材料,以多壁碳纳米管为填料制备了不同质量分数（0.3%、1%和3%）的纳米复合相变材料,对复合相变材料的关键热物性进行表征.在短时较高热流密度（高达7.0 W/cm2）加热条件下,比较热沉（分为有翅片和无翅片2种结构）的瞬态性能随纳米复合相变材料中碳纳米管质量分数的变化规律.实验结果表明,在添加了碳纳米管填料之后热沉的性能较采用纯十六醇的工况有所削弱.虽然加入碳纳米管后纳米复合相变材料的导热系数有所提升,但黏度的急剧增加极大地削弱了熔化过程中的自然对流效应,从而抵消了导热强化所带来的性能提升.     

碳纳米管导电增强聚乙撑二氧噻吩复合材料的研究

采用原位聚合法以三氯化铁作为掺杂剂,过硫酸铵为氧化剂和引发剂制备碳纳米管/聚乙撑二氧噻吩复合材料.通过扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）、红外光谱（IR）对样品形貌及结构进行表征,采用循环伏安测试法（CV）研究碳纳米管/聚乙撑二氧噻吩纳米复合材料的电化学行为.结果表明：聚乙撑二氧噻吩纳米颗粒均匀包覆于多壁碳纳米管的表面,形成核壳结构;随碳纳米管含量的增加,复合材料的电化学性能随之改善,当碳纳米管质量分数为28.6％时,碳纳米管/聚乙撑二氧噻吩纳米复合材料的比电容达到179.8 F/g,且电化学活性最好.     

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。     

碳纳米管和碳微米管的结构、性质及其应用

评述碳纳米管和碳微米管的结构、性质及其应用,指出碳纳米管可看作是石墨烯片按照一定的角度卷曲而成的纳米级无缝管状物,根据层数不同可分为多壁碳纳米管和单壁碳纳米管.由于碳纳米管管壁中的碳原子采用的是sp2杂化,因此碳纳米管沿轴向具有高模量和高强度,可用于增强复合材料的力学性能;而碳纳米管圆筒状弯曲会导致量子限域和σ-π再杂化,这种再杂化结构特点以及π电子离域结构赋予了碳纳米管特异的光、电、磁、热、化学和力学性质;碳纳米管的管腔内部是纳米级中空结构,可作为纳米级分子反应器和存储容器.但碳纳米管的管径尺寸太小、表面缺陷多、团聚严重等问题一直影响着碳纳米管在实际中的应用.而碳微米管的出现弥补了其不足,碳微米管具有与碳纳米管相似的管状结构,在保持纳米级管壁厚度的同时,能拥有微米级的管径,巨大的管壁外表面,相当于一张微米级的石墨烯网状膜,因此碳微米管能同时拥有碳纳米管和石墨烯的独特物理和化学性能.通过对碳微米管各项性能的研究表明,碳微米管的管壁具有规整的石墨烯结构,管腔具有微米级中空管结构,有较高的比表面积,电学和化学性能良好.利用其优良的电学性能,它们能较好地应用在量子导线和晶体管阵列;同时利用其优良的化学和电化学性能,也能广泛用于锂离子电池、超级电容器和储氢材料.     

单分散单壁碳纳米管的制备

对电弧放电法合成的单壁碳纳米管样品进行硝酸氧化处理,经过离心分离后得到纯化的单壁碳纳米管。在超声波的作用下,向提纯后的样品中加入表面活性剂,制得单壁碳纳米管的分散体系。通过再一次的高速离心,将单壁碳纳米管管束和少量的石墨纳米粒子等杂质除去。UV-vis-NIR吸收光谱的研究表明,我们成功地制备了在水中分散的碳纳米管。     

基于碳纳米管的三维纳米结构及其力学性能预测

为了充分发挥碳纳米管优异的性能,在理论上设计出一种碳纳米管三维纳米结构,该三维纳米结构通过小直径碳纳米管和大直径碳纳米管连接而成.利用第一性原理对其进行了稳定性验证,通过分子动力学对不同直径的碳纳米管构建的三维纳米结构的拉伸和压缩力学性能进行了预测,发现该三维纳米结构的弹性模量可以达到185~260 GPa,强度可以达到67~97 GPa;由于支撑管的存在,压缩载荷作用下该三维纳米结构相较于无支撑结构更加稳定.     

燃烧合成-维纳米结构AIN及其生长机理研究

以铝粉（A1）和NH4F为主要原料,Nb为添加剂,在N2压力小于0．5MPa的条件下采用高温自蔓延燃烧法（SHS）合成了一维纳米结构的AlN粉体,并通过差热分析（TG／DSC）分析了Al—N2体系的热力学机理,运用X-射线衍射仪、场发射扫描电子显微镜（SEM）分析了所合成一维纳米结构AlN的物相组成和显微结构．结果表明,当Al：NH4F为4：1（wt％）时,在添加剂Nb的作用下,合成的产物主要为一维纳米结构六方长针状AlN,该粉体纯度高、晶体结构完整,且沿（100）存在明显择优取向;所合成的一维纳米结构AlN的生长机理属于SLS生长机理．     

碳纳米管的电镜图象

运用Ｘ－６５０扫描电镜、Ｈ－８００透射电镜等对各种碳纳米管的形貌和结构进行了观察,发现碳纳米管呈纤维状,且有一定的弯曲;碳纳米管管端始终是封闭的,管子四周被碳纳米颗粒包围;纯化后的碳纳米管管壁四周的碳纳米颗粒消失,管口同时被打开,此外,还对其形成原因进行了分析。     

氢键和π-π堆积构筑的二维超分子配合物[Cd（phen）_3]（H_2 abtc）·0.5（H_4 abtc）·CH_3OH的结构与荧光光谱

利用3,3＇,4,4＇-偶氮苯四甲酸、邻菲啰啉与醋酸镉反应得到了一种新型超分子配合物[Cd（phen）3（]H2abtc）.0.5（H4abtc）.CH3OH（1）（phen=邻菲啰啉,H4abtc=3,3＇,4,4＇-偶氮苯四甲酸）,并通过X-射线单晶衍射分析、元素分析和荧光光谱对它进行了表征。结果表明,配合物1的镉原子与三个邻菲啰啉的六个N配位构成一个扭曲的八面体结构,配体3,3＇,4,4＇-偶氮苯四甲酸未参与配位。分子间通过氢键构成了1D的Z字链结构,而1D链之间通过O-H…O和C-H…O形成2D的网络结构。     

氮化硼球形纳米粒子的制备及影响因素分析

高温下硼酸乙酯与氨气在氩气氛围中进行化学气相沉积反应，制备出BN纳米粒子，XRD及傅里叶红外分析显示产物主要组成为六方氮化硼（h-BN）。SEM表明氮化硼颗粒呈球形形貌，粒径在80～120nm左右，ED6分析显示氨化前的反应产物中含有碳、氧等杂质。结果表明可通过控制反应条件来调节氮化硼纳米球粒中碳、氧的质量分数，h-BN表面存在微量的碳、氧有利于改善BN纳米球粒的表面化学活性，由此可制备出氮化硼／有机物纳米杂化材料。     

糊精及聚乙二醇水溶液放电制备洋葱状富勒烯

考察了不同有机介质对制备碳纳米材料的影响,以糊精（C6H10O5）n．xH2O）水溶液为放电介质,石墨做电极,成功制备了纳米洋葱状富勒烯（Onion—like Fullerenes：OLFs）和多壁碳纳米管。利用场发射扫描电子显微镜,高分辨透射电镜和X-射线衍射对所得产物进行了表征。结果表明：OLFs和多壁碳纳米管富含在阴极沉积物中且形貌规则,石墨化程度高;漂浮在糊精溶液表面的产物中没有OLFs和碳管的生成。以聚乙二醇水溶液为放电介质,未发现洋葱状富勒烯,但有大量的碳管和碳球存在,研究表明利用无毒有机介质水溶液制备碳纳米材料是可行的。     

碳纳米流体特性及其在重力热管内的传热

采用阿拉伯胶辅助分散法制备了一种新型的纳米流体--碳纳米管 水纳米流体,并以其为工质在以铜为管壳的一种新型重力热管内进行了传热实验研究.制备和实验结果表明,碳纳米管 水纳米流体的导热系数比基液水约增加了30％～50％,导热能力明显增强;这种纳米流体黏度低,流动性好,制备过程简单,可用于大规模生产;纳米流体重力热管加热段沸腾换热弱化了纳米流体的稳定性对热管传热性能的影响,实现了纳米流体与重力热管的优势互补;以该纳米流体为工质的重力热管的内热阻比水小,并且随着传输功率的提高,热管总热阻逐渐减小,传热性能逐渐提高.     

氮化硼对水性膨胀型防火涂料性能的影响

对六方氮化硼和立方氮化硼分别进行了剥离和羟基化改性,并采用X射线衍射、红外光谱分析、BET比表面积分析和热重分析对其结构进行了表征。将剥离前后的六方氮化硼,以及羟基化改性前后的立方氮化硼作为功能性填料应用于水性膨胀型防火涂中,研究了这4种氮化硼对水性膨胀型防火涂料性能的影响。结果表明,它们均能明显提高膨胀型防火涂料的阻燃性能,其中剥离后的六方氮化硼的阻燃效果最好。羟基化改性以及剥离均可提高氮化硼阻燃性能。剥离不仅可以提高六方氮化硼的阻燃性,还可以提高其涂料的耐水性,可能是因为剥离后的六方氮化硼纳米尺寸更小,更趋近于片状（层数减少）,利于在涂料以及碳层中的均匀分散,但羟基化改性由于提高了立方氮化硼的表面亲水性,因而降低了其涂料的耐水性。     

不同氮碳比纳米管的合成与结构特性

以插层状四氧化三铁为催化剂在1073K下催化裂解合成了多壁纳米碳管,比较了苯、N,N′-二甲基乙二胺和乙二胺为碳源合成碳管的形貌和结构特性、氮碳比及产率。实验表明：两种含胺碳源均能催化合成出“竹节状”结构的碳纳米管;随着氮碳比的增加,碳管的管壁变得粗糙,管身变得更加弯曲,竹节的规整性下降,密度增加,碳管产率增加。进而从催化机理和含氮竹节状碳纳米管的生成机理上解释了产生这种现象的原因。     

碳纳米管纯化技术研究

以碱为分散剂进行预处理,以混酸为氧化剂对碳纳米颗粒进行氧化,研究了一种新的碳纳米管纯化方法,从热力学角度对氧化反应的可行性进行了分析,考察了混酸比,温度,反应时间等因素对反应的影响,确定了最佳工艺条件;混酸比（浓硫酸与浓硝酸的体积比）为３：１,反应时间０．５ｈ,同时对纯化机理进行了探讨。     

超薄纳米薄膜的划痕硬度评价方法及应用

纳米压痕是一种常用的薄膜硬度评价方法.然而,当薄膜厚度10 nm时,该方法难以去除基体对薄膜硬度的影响,因而无法获得薄膜自身的硬度,限制了纳米结构与硬度之间关系的认知,阻碍了超薄纳米结构薄膜的应用.本研究提出一种基于纳米压痕硬度标定下的纳米划痕硬度评价方法,并将其应用于纳米结构碳膜的硬度研究.首先,利用自行设计搭建的纳米刻划装置,通过对比碳膜在纳米划痕和纳米压痕方法下的残余变形深度,分析不受基体影响的临界薄膜厚度,得到纳米划痕深度不受基体影响的临界薄膜厚度.其次,采用压头形状等效接触模型,利用划痕的残余顶角、宽度和深度,通过计算压头前端的接触压力分布得到硅基体的纳米划痕硬度,与纳米压痕硬度标定结果一致.最后,将纳米划痕硬度方法应用在电子回旋共振等离子体溅射方法制备的3种不同纳米结构碳膜上,得到交联结构碳膜和非晶碳膜的硬度分别约为19. 1 GPa和14. 6 GPa,高于硅基体11. 2 GPa的硬度,而石墨烯嵌入式碳膜的硬度约为2. 7GPa.分析不同纳米结构碳膜的刻划机理表明,在sp2含量较高的纳米结构碳膜中,sp3含量并不是决定碳膜力学特性的唯一因素,小尺度、多石墨烯层间交联结构能够有效增加层间的剪切强度,薄膜展现出较好的耐刻划特性.研究结果有助于进一步拓展纳米划痕方法的应用,也为不同纳米结构碳膜的应用提供了理论基础.