可控负载的纳米Al@CuO核壳结构阵列铝热剂的制备

Al/CuO纳米铝热剂因具有较高的反应速度成为亚稳态分子间复合物的研究热点,但氧化剂/燃料复合均匀性、阵列负载量和热应力问题是制约其在微含能器件中应用的关键。为了制备出结构更为紧密,负载量更高的新型含能材料,通过化学刻蚀与低温(200℃)脱水的方法,以泡沫铜为基底生长出高负载量的CuO纳米线阵列结构,结合磁控溅射法制备出紧密接触的纳米Al/CuO核壳结构阵列铝热剂。利用场发射扫描电镜观测(FESEM)、X线衍射技术(XRD)、X射线光电子能谱分析(XPS)和负载量计算显示:制备的CuO纳米线排列致密,负载量较高,且无Cu_2O的生成;结合热重-差示扫描量热(TG-DSC)和激光点火分析了不同溅射时间Al/CuO纳米铝热剂的能量释放与点火后形貌的改变。该方法条件温和,生成的Al@CuO纳米核壳阵列结构粗长致密,韧性较好,可广泛的应用于纳米铝热剂器件中,为纳米铝热剂的应用提供了新途径。     

含能聚合物/硝基胍复合含能材料的制备及表征

以含能聚合物(EP)和硝基胍(NQ)为原料,采用溶剂/非溶剂法制备了EP/NQ复合含能材料,采用扫描电镜(SEM)、比表面积测试法(BET)和X射线衍射(XRD)对其形貌和结构进行了表征,用热重-差示扫描量热法(TGDSC)对比分析了EP/NQ复合含能材料及其物理共混物的热性能。结果表明,EP/NQ复合含能材料具有三维纳米网络结构,NQ沉积在EP上面,其平均粒径为49~62nm,NQ的长针状结晶消除;与EP相比,EP/NQ复合含能材料的比表面积降低,且随着NQ质量分数由40%增至60%,EP/NQ复合含能材料的比表面积由54.599m2/g降至25.02m2/g;EP/NQ复合含能材料具有单一的热分解峰特性,热分解峰温比NQ提前55~59℃,且随着NQ质量分数由40%增至60%,EP/NQ复合含能材料的热分解峰温由200.1℃升至203.7℃;EP/NQ复合含能材料的分解热显著高于EP/NQ物理共混物。     

Al/2D-MoO_3纳米含能材料制备与性能研究

使用液相超声剥离方法高效、快速、方便的制备了二维三氧化钼(2D-MoO_3),所得2D-MoO_3材料大约为4～6层纳米片;采用超声分散法制备了纳米铝(n-Al)/2D-MoO_3基纳米含能材料,扫描电镜测试表面(SEM)发现,n-Al分散于2D-MoO_3纳米片表面,分散性较好;最后使用差示扫描量热(DSC)方法测定了所得纳米含能材料热行为,发现所制备的含能材料放热较为集中、反应起始早(起始温度低),证实2D MoO_3纳米片能极大增加反应活性,显示2D材料对改善异质含能组分间界面接触具有显著作用。展示了类石墨烯二维材料在纳米含能材料中巨大研究价值,为新型纳米含能材料制备提供了新思路。     

Al/2D-MoO_3纳米含能材料制备与性能研究

使用液相超声剥离方法高效、快速、方便的制备了二维三氧化钼(2D-MoO_3),所得2D-MoO_3材料大约为4～6层纳米片;采用超声分散法制备了纳米铝(n-Al)/2D-MoO_3基纳米含能材料,扫描电镜测试表面(SEM)发现,n-Al分散于2D-MoO_3纳米片表面,分散性较好;最后使用差示扫描量热(DSC)方法测定了所得纳米含能材料热行为,发现所制备的含能材料放热较为集中、反应起始早(起始温度低),证实2D MoO_3纳米片能极大增加反应活性,显示2D材料对改善异质含能组分间界面接触具有显著作用。展示了类石墨烯二维材料在纳米含能材料中巨大研究价值,为新型纳米含能材料制备提供了新思路。     

制备方法对Al/Fe_2O_3纳米铝热剂性能的影响

分别采用超声共混法、机械球磨法和溶胶-凝胶法制备出Al/Fe2O3纳米铝热剂。研究了3种制备方法对纳米铝热剂晶型、平均粒径、形貌、比表面积和热反应性能的影响。结果表明,超声共混法只能使两组分简单地混合在一起;机械球磨法通过机械作用力使两组分混合均匀,但部分Al颗粒破裂,平均粒径减小;溶胶-凝胶法制备的Fe2O3凝胶均匀包裹着Al颗粒,形成核壳结构的Al/Fe2O3纳米铝热剂,有效地保护了Al颗粒,同时纳米铝热剂具有高的比表面积,固—固反应放热量为896J/g。     

纳米铝/氧化铜复合材料的制备及热性能

以聚乙二醇(PEG)为模板制备了纳米氧化铜。以一种高分子材料为包覆材料自组装制备了纳米铝/氧化铜(Al/CuO)复合材料。采用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射(XRD)等对材料的结构形貌进行了表征。利用热重分析法(TG)和差示扫描量热法(DSC)对比研究了自组装法(含包覆材料)与超声共混法(不含包覆材料)制得样品的热性能。研究了不同Al与CuO摩尔比下Al/CuO复合材料的放热量。结果表明,纳米铝与CuO发生铝热反应的放热峰约为576.4℃,放热量达1 093J/g。含有包覆材料的复合材料比不含包覆材料的复合材料具有更大的放热量。在纳米铝与CuO摩尔比为1.0∶1.2时铝热反应放热量最大,可达1 093J/g。     

负载型纳米FeOZrO2/Al2O3催化剂的制备

主要研究制备以大孔A12O3,为基载体的负载型纳米FeOZrO2/Al2O3,复合载体.采用溶胶-凝胶法制备负载型纳米FeOZrO2/Al2O3,复合载体.利用比表面、透射电子显微镜(TEM)等对载体催化剂进行了表征.结果表明:负载型纳米FeOZrOJhl203复合载体的比表面积达到76.53 sq·m/g,FeOZrO2/Al2O3,中的FeO粒子约为40nm,较Fe0/Al2O3中FeO的粒子(100nm)小且分布均匀.     

多孔Fe_2O_3/Al复合含能材料的制备与表征

用溶胶-凝胶法结合超临界干燥法,制备了Fe2O3/Al复合含能材料。用SEM、XRD、BET等方法对Fe2O3/Al复合含能材料的结构进行了表征。结果表明,超临界法制备的Fe2O3/Al复合含能材料呈明显的纤维网络状结构;其中Al的平均粒径为40nm;比表面积为147.9m2/g,相比空白Fe2O3气凝胶明显下降,平均孔径为8nm,孔径分布比较均匀。     

纳米Al_2O_3和TiO_2对PVDF膜结构与性能的影响

分别将纳米二氧化钛(Ti O2)、纳米氧化铝(Al2O3)颗粒与PVDF复合,采用相转化法制备出PVDF/Ti O2和PVDF/Al2O3复合膜。考察了纳米粒子比例对膜纯水通量、截留率、力学性能的影响。采用傅立叶变换红外光谱仪和X射线衍射仪探究了纳米粒子对PVDF膜结构的影响;采用扫描电子显微镜分析了膜表面、断面和内部的形貌以及成孔情况。结果表明,通过两种纳米材料改性后,膜的孔结构均得到了改善;PVDF/Ti O2复合膜的亲水性优于PVDF/Al2O3复合膜,但力学性能不及后者。     

PAN/β-CD复合纳米纤维膜的制备及吸附性能研究

以聚丙烯腈(PAN)和β-环糊精(β-CD)为原料,以N,N-二甲基甲酰胺为溶剂,通过静电纺丝制备出不同β-CD含量的PAN/β-CD复合纳米纤维膜。采用扫描电镜、傅里叶变换红外光谱仪、X射线衍射仪、孔径及比表面积测定仪、紫外分光光度计对纳米纤维膜的形貌、结构、比表面积以及吸附性能进行了表征。结果表明:PAN/β-CD复合纳米纤维膜中,β-CD和PAN之间为简单的物理共混,β-CD保留了空腔结构;随着β-CD含量的增加,PAN/β-CD复合纳米纤维膜的直径增加,比表面积减小,对亚甲基蓝的吸附率增加;当β-CD相对PAN质量分数为40%时,PAN/β-CD复合纳米纤维膜的纤维直径粗细均匀,比表面积较小,为9.652 m2/g,对亚甲基蓝的吸附率较大,为97.48%。     

聚丙烯腈基多孔碳纳米纤维的制备及其结构与性能研究

以聚丙烯腈(PAN)为碳源,聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为造孔剂,采用静电纺丝法制备出PAN/PVP复合纳米纤维,经水洗处理以及预氧化和碳化处理制备出PAN基多孔碳纳米纤维,采用扫描电镜、傅里叶变换红外光谱仪、差示扫描量热仪以及X射线衍射仪对碳化前后纤维的形貌和结构进行了表征,采用比表面和孔径分布分析仪、电化学工作站对多孔碳纳米纤维的比表面积、孔径分布及电化学性质进行了研究。结果表明:在预氧化和碳化处理过程中PAN基多孔纳米纤维的结构发生了变化,形成了碳碳键的环状结构;随着PVP含量的增加,多孔碳纳米纤维的比表面积增大,比电容增大;当加入PVP的质量分数为20%时,PAN基多孔碳纳米纤维的比表面积和孔体积可以达到216.684 m2/g和0.102 m3/g,扫描速率为5 m V/s的条件下其比电容可达154.36 F/g,电极电阻为3.64Ω。     

RDX/GAP纳米复合含能材料的制备及热性能

以聚叠氮缩水甘油醚(GAP)和六亚甲基二异氰酸酯(HDI)为原料,二月桂酸二丁基锡(T-12)为催化剂,通过溶胶-凝胶法及溶液结晶法制备了RDX/GAP纳米复合含能材料。用BET法、X-射线粉末衍射、扫描电镜对其结构进行了表征,用TG/DSC分析了其热性能。结果表明,RDX/GAP纳米复合含能材料具有纳米网孔结构,与GAP干凝胶相比,其比表面积下降,平均粒径为20~50nm。RDX/GAP纳米复合含能材料中的RDX热分解峰温明显提前,分解热显著高于RDX/GAP物理共混物的分解热。     

SF/PHBV复合纳米纤维膜的制备及其性能研究

研究了丝素蛋白/聚羟基丁酸戊酸酯(SF/PHBV)复合纳米纤维膜的性能,探讨了该纳米纤维作为组织工程支架的可行性。通过静电纺丝技术制备了三种质量比例的SF/PHBV复合纳米纤维膜,采用扫描电子显微镜、傅里叶红外光谱、差示扫描量热仪和单立柱材料试验机研究了它们的形态结构、热学及力学性能。结果表明:三种质量比例的SF/PHBV复合纳米纤维膜均具有多孔、比表面积大、结构稳定、热稳定及力学性能良好等特性,且随着SF组分的增加,SF/PHBV复合纳米纤维膜孔隙逐渐变小,纤维膜成形效果更好,熔点逐渐降低,断裂强度降低,断裂伸长率增大。     

沉积沉淀法制备氧化钼纳米带负载的钼酸铁催化剂

在Fe_2(MoO_4)_3/MoO_3异质负载结构的基础上,为进一步调变负载Fe_2(MoO_4)_3的尺寸,强化Fe_2(MoO_4)_3与MoO_3的接触,采用沉积沉淀法在MoO_3纳米带上载铁,并进一步焙烧形成钼酸铁催化剂。通过ICP原子发射光谱(ICP-AES)、X射线衍射(XRD)、傅立叶红外光谱(FT-IR)、N_2物理吸附和扫描电子显微镜(SEM)等手段表征了催化剂的组成、结构和形貌特征,评价了催化剂在甲醇氧化制甲醛反应中的性能。结果表明:沉积沉淀法制备的催化剂以Fe_2(MoO_4)_3和MoO_3为主要成分,且Fe_2(MoO_4)_3微粒呈群岛状密布于MoO_3纳米带表面,不同于浸渍方法形成的聚团状Fe_2(MoO_4)_3。沉积沉淀法催化剂在反应中表现出显著的高活性和较好的甲醛选择性。进一步研究表明沉淀过程的终点pH值对催化剂的组成和形貌有显著影响。提高终点pH值可以增加催化剂中的Fe_2(MoO_4)_3,提高催化剂活性,但可能导致副产一氧化碳增加,最优的选择性对应沉淀终点pH值在2.5～3.0。以此得出结论:减小Fe_2(MoO_4)_3微粒的尺寸并且令其与MoO3紧密接触的结构特征有利于改善铁钼催化剂的性能。     

钼钛氧化物的合成表征及性能研究

鉴于MoO_3的带隙能小于TiO_2的带隙能,且Mo~(6+)与Ti~(4+)的离子半径相近的原因,Ti掺杂的MoO_2、MoO_3光催化剂成为研究热点。研究分别以P25、TiCl_4为钛源,采用水热合成法制备Ti掺杂的MoO_3纳米光催化剂,并对其进行X射线粉末衍射(XRD)、BET比表面积测试等表征。通过加入硫脲等表面活性剂研究Ti掺杂的MoO_3纳米催化剂吸附性能及对水体污染物的光催化降解性能。结果发现,该催化剂对罗丹明B有很好的光降解活性,并且硫脲的加入能显著提高催化剂的吸附能力。     

三维In_2S_3/TiO_2纳米复合材料的制备及光电性能

采用阳极氧化法在钛网基底上制备出TiO_2纳米管阵列,利用连续离子层吸附法(SILAR)将半导体In_2S_3沉积到TiO_2纳米管表面,制备In_2S_3/TiO_2纳米复合材料。利用扫描电子显微镜(SEM)、X-射线衍射仪(XRD)及紫外-可见漫反射光谱(DRS)对材料的形貌和结构进行表征,并通过荧光光谱仪以及光电信号对不同沉积圈数的In_2S_3/TiO_2纳米复合材料的光电性能进行测试。结果表明,制备的In_2S_3纳米颗粒均匀沉积在TiO_2纳米管上,并且不会堵塞纳米管的管孔。沉积不同圈数的In_2S_3/TiO_2纳米复合材料表现出不同的光电化学性质。     

Al基纳米复合含能材料的自组装

从Al基纳米复合含能材料的能量方面着手分析比较了各种制备方法的优劣,凸显出了自组装法制备Al基纳米复合含能材料的优势。自组装制备方法能够有效控制Al基纳米复合含能材料中粒子的排布,增加粒子各自的分散性和组分粒子之间的接触,缩短了粒子之间的传质和传热距离,提高了Al基纳米复合含能材料的燃烧速率、反应活性和能量利用率。将目前报道的Al基纳米复合含能材料的自组装制备方法分为两类(直接组装法和间接组装法)进行论述总结,最后提出了自组装法在含能材料制备中的发展方向。附参考文献41篇。     

水热合成CoMoO4@MnO2核壳纳米阵列及电化学性质研究

超级电容器是最有前途的可再生能源材料之一,纳米核壳阵列是一种新型多组分无粘结电极材料。采用一种简单的化学方法能够在泡沫镍(NF)表面制备Co MoO_4复合材料。通过水热合成法制备出Co MoO_4@MnO_2核壳纳米阵列,通过引入MnO_2导电材料组成的复合材料,形成多孔柱阵列。这种水热合成法简单操作简便,速度快,成本低,免后处理,显示出能够产业化生产且具有巨大潜力的应用价值。通过扫描电镜、循环伏安法测试分析,结果表明Co MoO_4@MnO_2具有十分优异的非均相催化活性及稳定性。     

Fe_2(MoO_4)_3/MoO_3纳米棒催化剂的制备及应用

通过水热法合成具有一维纳米结构的MoO_3纳米棒,利用MoO_3纳米棒的尺寸约束作用,以MoO_3纳米棒和铁盐为原料,采用浸渍法及高温焙烧下发生的固相反应,在经典Kirkendall效应影响下合成Fe_2(MoO_4)_3/MoO_3纳米棒催化剂。以空气氧化甲醇制甲醛为目标反应,评价其催化性能。结果表明,以Mo与Fe原子比2.2∶1制备的Fe_2(MoO_4)_3/MoO_3纳米棒催化剂催化性能较佳,甲醇转化率≥99.5%,甲醛选择性≥96.0%。     

ZnO基复合材料的改性研究

通过恒温水浴法制备了ZnO纳米墙,以ZnO纳米墙为限域生长模板,通过化学气相沉积法将固态碳源(樟脑)气化沉积在ZnO纳米墙上形成石墨烯@ZnO纳米墙复合薄膜。制备的石墨烯@ZnO纳米墙复合薄膜结构比较稳定。与传统的ZnO/石墨烯材料相比,材料垂直生长,具有更大的比表面积,不易发生团聚等优点。