介质阻挡放电微等离子体分解二氧化碳研究

二氧化碳既是主要的温室气体之一,也是包含碳和氧的资源,把相对惰性的CO₂转化为易于利用的CO是其利用的方法之一。采用介质阻挡微等离子体反应器通过单变量和正交实验探究了反应器参数(放电区长度、放电间距、介质厚度)和工艺参数(输入功率、放电频率和停留时间)对CO₂分解为CO的转化率和能量效率的影响规律。研究结果表明,影响CO₂转化率的大小顺序依次为：放电间距>放电长度>输入功率≈停留时间>介质厚度>放电频率;输入功率60.0 W、放电频率9.0 kHz和停留时间1.5 s、放电区长度60 mm、放电间距0.5 m、介质厚度1.6 mm时,CO₂的转化率为10.6%,能量效率为4.1%。     

Ti3C2Tx超薄纳米片高效率去除废水中重金属的研究

通过刻蚀剥离法制备了Ti₃C₂T_x超薄纳米片，探究了其对废水中重金属离子的吸附特性。通过SEM、XRD、AFM、FT-IR、Raman对Ti₃C₂T_x超薄纳米片的形貌和结构进行了表征，通过ICP-MS对处理前后水体中重金属离子的含量进行了测试。结果表明剥离的Ti₃C₂T_x超薄纳米片表面含有结构缺陷和羟基，当水体中Cu(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)、Cr(Ⅵ)初始浓度为50 mg/L时，47.5 mg Ti₃C₂T_x超薄纳米片对其的去除效率高达90%以上，尤其是对Pb(Ⅱ)的去除效率达到了98.81%,吸附性能远高于大孔树脂、硅藻土和活性炭等常见吸附试剂。在Na(Ⅰ)、Cu(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)、Cr(Ⅵ) 4种离子共存溶液中，Ti₃C₂T_x超薄纳米片对于Pb(Ⅱ)和Cr(Ⅵ)的...     

聚吡咯修饰氧化铁纳米片改善锂硫电池性能

采用酸刻蚀诱导的原位生长法在α-Fe₂O₃纳米片表面修饰聚吡咯,其中对甲苯磺酸起到刻蚀与掺杂的作用,Fe₂O₃纳米片表面被刻蚀出的Fe³⁺作为氧化剂,使得吡咯在Fe₂O₃纳米片表面聚合生长,对甲苯磺酸根作为对阴离子掺杂于聚吡咯分子结构中,得到Fe₂O₃@PPy复合纳米片。通过调节刻蚀环境与Fe₂O₃纳米片的投料量控制聚吡咯的修饰量,制得系列Fe₂O₃@PPy复合纳米片。当对甲苯磺酸和Fe₂O₃摩尔比为12:1时,Fe₂O₃@PPy复合纳米片获得优异的电化学性能。1 C下的初始容量为468.7 mA·h·g^-1,循环500次后仍保持414.5 mA·h·g^-1的容量,容量保持率...     

Mxene增强LiFePO4电池正极材料性能研究

在水热法合成LiFePO₄和HF刻蚀合成Mxene(金属碳/氮化物)的基础上,通过湿化学法制备了不同Mxene含量的Mxene/LiFePO₄复合正极材料,并对其物相、形貌和电化学性能进行了研究。结果表明,Mxene纳米片在LFP颗粒中的负载,使得LiFePO₄和Mxene之间通过“点到面”的导电模式在复合电极中构建高效导电网络,提高LiFePO₄正极材料的电子导电性。同时,Mxene二维层状结构的特点缩短了锂离子在正极材料中的扩散路径。因此,Mxene/LiFePO₄正极材料表现出良好的电化学性能,包括离子导电性和电子导电性等。其中,3%Mxene的负载,在0.1、1和5C充放电倍率下,首次放电比容量分别为159.3、136.8和100.2 m Ah·g^-1,表现出良好的循环稳定性。     

Ag/WO3纳米复合材料可见光催化还原废水中六价铬的研究

以钨酸钠和硝酸银为原料，采用水热法合成得到Ag/WO₃纳米复合材料。XRD和SEM结构分析表明，Ag纳米颗粒掺入到WO₃结构中，增加了孔隙率和粗糙度，增强了纳米复合材料表面的活性位点，提高了有效比表面积。光催化实验表明，分别以WO₃和Ag/WO₃为光催化剂处理模拟废水中的Cr(Ⅵ)离子，对应在155 min和130 min的可见光照射后，Cr(VI)离子被完全去除。通过考察Ag/WO₃对实际工业废水中Cr(Ⅵ)的光催化还原能力，结果表明，该光催化剂在还原工业废水中的Cr(Ⅵ)方面具有良好性能。     

基于多孔硅纳米线的含能材料的制备及性能调控

纳米多孔硅由于其海绵状的孔隙结构，氧化剂很难充分填充，导致多孔硅复合含能材料多为富燃料体系；同时其孔隙率难以调节，无法精确控制氧燃比。针对以上问题，以紧密排列的单层聚苯乙烯微球为模板，通过反应性离子刻蚀(Reaction Ion Etching, RIE)技术结合金属辅助化学刻蚀(Metal-Assisted Chemical Etching, MACE)制备得到了形貌结构可控的多孔硅纳米线，通过控制RIE时间能够精准调节多孔硅复合体系的氧燃比，同时二维线状结构非常有利于氧化剂的高效填充。结果表明，在RIE时间为80s,即硅纳米线直径为150nm左右时，复合含能体系达到最佳化学计量反应平衡，能量输出最佳。同时，选用不同电阻率的硅片制备得到不同结构形貌的硅纳米线，电阻率越低，纳米复合含能体系中的硅纳米线结构越疏松多孔，不仅能够有效缩短传质传热距离，降低反应活化能，有利于增强反应放热；而且能提升燃烧性能，有利于点火，为硅基含能材料的发展提供了新的思路。     

含氧缺陷V2O5纳米棒制备及其储锌性能研究

通过退火VS₄制备得到富含氧缺陷的纳米棒状V₂O₅,研究了退火温度对材料结构、形貌和电化学性能的影响。结果表明,退火温度为500℃时,样品呈现出富含氧缺陷的纳米棒状结构,同时具有最大的比表面积、良好的结晶性和最优的电化学性能。所组装的Zn‖O_d-V₂O₅电池在0.1 A/g电流密度下表现出560 mAh/g的高放电比容量,并在10 A/g电流密度下循环4 000圈仍有151 mAh/g的高放电比容量。这种构建纳米结构和引入氧缺陷的方法,为提高锌离子电池容量提供了一种新思路。     

ZrO2粒径对盐助燃烧合成纳米ZrC微观结构的影响

采用盐助燃烧合成工艺制备了纳米碳化锆(ZrC)粉体,研究了原料氧化锆(ZrO₂)粒径对纳米ZrC粉体微观结构的影响规律和作用机制。结果表明,在ZrO₂-Mg-C体系中,随着ZrO₂原始粒径减小(200→10 nm),碳锆体系反应活性增强,ZrC中的游离碳含量逐渐减少,ZrC粉体的平均粒径随ZrO₂粒径的减小而减小,当加入粒径为10 nm的ZrO₂时,ZrC粉体的平均粒径为48 nm,且类球形形貌更加均匀。原料ZrO₂粒径减小,比表面积增大,提高了反应活性和渗碳速度,从而减小了反应时间、反应温度对晶粒生长的影响,获得了分布均匀的高纯纳米ZrC粉体。     

静电纺丝法制备碳包覆分级多孔Na3V2(PO4)3/C纳米纤维及电化学性能研究

Na₃V₂(PO₄)₃具有稳定的高共价三维骨架和高钠离子电导率，能够满足高性能钠离子电池正极材料的大多数要求。然而，聚阴离子基团的宽带隙特性导致其电子导电率低，极大地限制了其倍率性能。针对此问题，本工作通过静电纺丝法对Na₃V₂(PO₄)₃进行碳包覆和纳米化改性，制备出具有分级多孔结构的复合纳米纤维。研究发现，热处理的时间是构建稳定碳结构框架及控制纳米颗粒在纤维内部的尺寸和分散的关键因素。碳化时间为4 h制备的复合纳米纤维由均匀直径的200 nm左右纤维组成，表面有丰富的孔洞，Na₃V₂(PO₄)₃颗粒被纤维包裹在内部。该复合纤维表现出优异的电化学性能：在1 C倍率下，初始放电比容量为95.5 mAh g^-1,600次循环后，容量保持率为83.4%；在50和100 C的高倍率下，其放电比容量也能分别高达4...     

工艺参数对选择性激光烧结PS/SBS/纳米CaCO3制件弯曲强度影响

针对聚苯乙烯(PS)粉末选择性激光烧结(SLS)成型件强度较低的问题,采用机械混合法制备了PS/苯乙烯–丁二烯–苯乙烯嵌段共聚物(SBS)/纳米CaCO₃复合粉末,通过单因素实验分析了SLS工艺参数对成型件弯曲强度的影响,并通过正交试验和极差分析获得了最优工艺参数组合。实验结果表明,烧结件的弯曲强度随着激光功率的增大而升高,随着扫描速度、扫描间距和分层厚度的增大而降低;激光功率对PS/SBS/纳米CaCO₃复合粉末烧结件弯曲强度的影响最大,分层厚度对弯曲强度的影响最小,扫描速度和扫描间距的影响介于两者之间;最佳工艺参数组合为:激光功率27 W,扫描速度1300 mm/s,扫描间距0.24 mm,单层厚度0.22 mm。在此工艺参数组合下PS/SBS/纳米CaCO₃复合粉末烧结件的弯曲强度为13.38 MPa;改性纳米CaCO₃与PS和SBS的相容性较好,能有效起到增强的作用。     

多针电晕放电协同Ag/TiO2纳米催化剂脱除空气中低浓度甲苯研究

采用多针电晕放电与Ag/TiO₂纳米催化剂的原位耦合构建等离子体催化系统，对系统的放电特性进行诊断，并对催化剂进行表征研究；研究等离子体催化系统对空气中低浓度甲苯的脱除性能，并监测系统脱除甲苯过程中产生的有害副产物臭氧；探讨等离子体催化系统脱除低浓度甲苯及控制副产物臭氧生成的内在机制。研究结果表明，当放电电压高于7.0 kV时，等离子体可弥散于整个放电间隙内，Ag/TiO₂纳米催化剂的涂覆未影响放电的正常进行，利于反应气体、等离子体及催化剂间的相互作用；Ag/TiO₂纳米催化剂的Ag粒子粒径约为6.5 nm，可以创造大量高活性Ag-TiO₂界面位点，并能吸收利用等离子体辐射的紫外-可见光；当放电电压为7.5 kV时，单纯多针电晕放电所得甲苯转化率与CO₂选择性分别为21%与7%，等离子体催化系统则使二者分别提升至83%与61%，并将过程中副产物臭氧的浓度由5.12 mg/m³降至0.02 mg/m³以下；多针电晕放电协同Ag/TiO<...     

高氮链状含能纳米颗粒尺寸效应的理论研究

为了揭示凝聚态炸药的尺寸效应对炸药稳定性和感度的影响机制，采用DFTB和DFT方法，研究了不同氮链长度含能材料N₄、N₈和N₁₀的纳米颗粒、单分子和晶体的能量及电子特性。结果表明，粒径0.6nm的N₄、N₈和N₁₀纳米颗粒的额外能为99.18、95.90和93.56kJ/mol,粒径3.0nm的N₄、N₈和N₁₀纳米颗粒的额外能为40.39、34.20和29.20kJ/mol,表明其额外能随粒径或氮链长度增加而减小；粒径1.2nm的N₄、N₈和N₁₀纳米颗粒的表面能为108.35、101.44和98.36mJ/m²,粒径1.4nm的N₄、N₈和N₁₀纳米颗粒的表面能为115.08、102.22和93.48mJ/m²,表...     

PET/SiO2复合材料的发泡温度窗口研究

为研究纳米二氧化硅(SiO₂)对聚对苯二甲酸乙二酯(PET)复合材料发泡温度窗口的影响规律，制备了不同SiO₂含量的PET复合材料，并以二氧化碳为发泡剂，利用釜压发泡制备了PET/SiO₂复合发泡材料。然后，利用扫描电子显微镜研究了在不同温度下制备的PET/SiO₂复合发泡材料的泡孔结构，并统计和计算出泡孔尺寸、泡孔密度和膨胀倍率，再结合泡孔结构和膨胀倍率，界定出不同SiO₂含量的PET复合材料发泡温度的上下限，并得出发泡温度窗口，还研究了PET/SiO₂复合发泡材料的光反射率。结果发现，SiO₂对PET复合材料具有显著的气泡异相成核作用，随着SiO₂添加量的增加，泡孔尺寸减小、泡孔密度增大、膨胀倍率先增大后减小；发泡温度上限先升高后降低、下限升高，使得发泡温度窗口先变宽后变窄，这与SiO₂的气泡异相成核作用、对膨胀倍率的调节作用及对基体黏弹性的影响密切相关。随着SiO₂     

基于分子动力学模拟的Fe2O3纳米颗粒烧结机制研究

氧化铁是化工、冶金和能源等领域重要的原料,其在高温下的烧结性对产品性能至关重要。通过分子动力学模拟(MDS)研究了不同温度、粒径与空位缺陷浓度条件下Fe₂O₃纳米颗粒的烧结机制。结果表明,Fe₂O₃纳米颗粒粒径由3 nm增加至5 nm,烧结后收缩率由25.0%降低至10.8%,相对颈部宽度由96.6%降低至49.5%。当温度由900 K升高至1300 K,烧结过程原子扩散系数由1.758×10^-3 nm²/ps增至4.303×10^-3 nm²/ps,增大1.45倍。高温下(1300 K)原子迁移使颗粒部分结构由HCP和BCC结构转变为非晶结构,非晶原子比例为66.7%。含10.0%初始空位缺陷浓度纳米颗粒烧结过程的扩散活化能相比完美晶体(0空位浓度)降低约63.5%,原子迁移性及烧结致密化程度增强。研究结果对氧化铁颗粒高温热处理工艺优化具有指导意义。     

石墨相氮化碳纳米片膜研究进展

石墨相氮化碳（g-C₃N₄）纳米片由于具有本征孔、高孔密度、高稳定性、高力学强度、大比表面积、化学环境可调节等特性,在气体分离、渗透汽化、脱盐等膜分离工艺中具有独特的优势,从而引起了研究人员的广泛关注。本文介绍了g-C₃N₄纳米片的结构和性质,总结了g-C₃N₄纳米片的制备方法,阐述了不同形式的g-C₃N₄纳米片基分离膜,讨论了g-C₃N₄纳米片膜在分离中的应用,提出了g-C₃N₄纳米片膜的存在的问题和未来的发展趋势。     

基于分形维数对纳米二氧化硅颗粒分散性的量化表征研究

开发了一种基于分形维数来表征纳米颗粒团聚行为的方法，通过对纳米SiO₂颗粒的透射电子显微镜的图片进行分析，并借助冷冻切片技术对硅橡胶中的SiO₂分布状态进行观测和分形维数的计算，探究了分形维数与吸油值、表面羟基数、力学性能等的关系。结果表明：纳米颗粒的团聚程度越大其分形维数越大；通过对纳米SiO₂补强硅橡胶的超薄切片的分形维数的计算可知，在聚合物中的纳米颗粒的团聚也呈现相同的规律，即分形维数越大团聚程度越大；此外，分形维数越大，纳米SiO₂的吸油值越小，表面羟基数越少，硅橡胶片的拉伸强度、撕裂强度及邵尔A硬度则越大。     

磁场协同氮等离子体改性聚砜膜及等离子体诊断

通过改变磁场强度、位置、放电时间、射频功率以及压强,探究磁场协同等离子体改性前后聚砜膜的亲水性及其抗污染性能的变化情况。结果发现在射频功率为80 W,放电时间为120 s,压强为20 Pa时,将3块磁铁放置在距离电圈15 cm处,出现最佳改性效果。对比了改性前后超滤膜亲水性及抗污染性能,结果表明:聚砜膜的水接触角由原始膜的80°降至30°,提高了聚砜膜的亲水性从而进一步提高了其抗污染性能。通过朗缪尔探针及光谱仪诊断氮等离子体并结合改性效果,得出改性效果最好时电子温度为1.92×104 K,电子密度为2.90×1015 m-3,此时等离子体氛围中电子、离子浓度较低,自由基浓度较高,刻蚀作用微弱,聚合物表面生成了较多的亲水性基团。     

湿法纳米研磨制备药物纳米晶体——铝碳酸镁

低溶出速率和溶解度严重影响其生物利用度和药效, 是造成药物研发候选化合物不能成药的首要因素。近年的研究发现,当颗粒粒径减小到100～200nm,其溶出速率和溶解度会出现显著提升。本文研究了利用湿法纳米研磨技术制备铝碳酸镁药物纳米晶体的工艺。铝碳酸镁是治疗胃病的有效药物,其纳米颗粒悬浮液抗酸效果更好,起效速度更快。本文选择了六偏磷酸钠为分散剂,利用湿法研磨机,考察了分散剂用量、研磨转速、铝碳酸镁含量、研磨时间等参数对颗粒粒度分布的影响规律,获得了在最佳的工艺操作条件为研磨转速3000r/min、研磨时间105min、主药体积分数2%、分散剂为固含量质量分数的1.5%时,成功得到粒径D₁₀(76.4nm)、D₅₀(161nm)、D₉₀(352nm)的铝碳酸镁纳米悬浮液。制酸力实验结果证明纳米铝碳酸镁悬浮液比微米级悬浮液在盐酸中的溶出速率快5倍以上。     

MnOx@Fe3O4复合材料制备及其对苯酚处理性能研究

首先采用两步法设计制备磁性纳米复合材料MnO_x@Fe₃O₄,然后测量其粒度的分布状态，再通过扫描电镜(SEM)、X-射线衍射(XRD)和红外光谱(IR)3种方法表征其结构形态；初步研究了纳米复合物分子MnO_x@Fe₃O₄结构与组成，深入分析了该磁性纳米复合材料的添加量和改变苯酚的初始浓度对该复合材料活化PMS分解苯酚性能的影响，并研究了纳米复合材料MnO_x@Fe₃O₄循环使用的效果。结果表明，纳米复合材料MnO_x@Fe₃O₄是α-MnO₂表面负载四氧化铁(Fe₃O₄)的复合材料，平均粒径为247.3 nm,磁分离性好；纳米复合材料MnO_x@Fe₃O₄有较好的活化PMS分解苯酚的效果，在处理初始浓度...     

多孔掺杂型钛系离子筛的制备及吸附性能

用52.40 nm的PMMA纳米微球作模板,用配制好的前驱液进行填充,并通过程序升温焙烧的方法去除模板,合成多孔掺杂型的Li₄Ti_4.98Zr_0.02O₁₂离子筛;用0.100 mol·L^-1的盐酸对离子筛进行酸改型,并用XRD、SEM、饱和交换容量、pH滴定曲线等进行表征,考察离子筛的结构以及选择吸附性能。结果表明：制备的离子筛为尖晶石结构,平均孔径约为50 nm;酸改型后其尖晶石结构未被破坏;离子筛对Li⁺的饱和交换容量为6.43 mmol Li⁺·g^-1,对Li⁺有较高的选择吸附性。