羰基、羧基和羟基表面官能团对碳纳米管电容量的影响

分别采用混酸、空气、硝酸和高锰酸钾对碳纳米管进行氧化处理,以在其表面引入官能团,进而研究了表面官能团对碳纳米管电化学性能的影响.X-射线光电子谱分析表明:混酸氧化处理引入的官能团主要为羰基和羧基;空气氧化使碳纳米管表面链接较多的羟基,但羰基和羧基的含量最少;而硝酸处理和高锰酸钾处理引入了中等数量的羰基和羧基.经四种处理方法所得碳纳米管具有相近的比表面积和孔结构.通过比较它们的比电容发现:羰基和羧基贡献了最多的准电容,尤其羰基含量与碳纳米管的电容量呈正比关系;而羟基主要增强了双层电容,并未引入明显的准法拉第容量.由于羰基和羧基比羟基具有更低的电荷传递电阻,有利于快速的法拉第反应,从而引入准电容.     

碳纳米管在超级电容器中的应用研究进展

超级电容器是近年来发展起来的一种新型储能装置。碳纳米管由于具有独特的中空结构，良好的导电性和高的比表面积，被认为是超级电容器理想的电极材料之一，引起了广泛的关注。通过介绍碳纳米管在超级电容器中的应用研究进展，评述了碳纳米管、活化碳纳米管、碳纳米管／金属氧化物复合物以及碳纳米管／导电聚合物复合物用做超级电容器电极材料的特点和性能。认为单纯的碳纳米管由于比表面积小，比容量偏低。化学活化可以显著提高碳纳米管的比表面积，增大其比电容。将碳纳米管与准电容材料金属氧化物或导电聚合物复合。可以发挥各自的优势，从而得到低成本、高性能的复合电极材料，将是今后发展的一个方向。     

碳纳米管/聚乙烯醇复合材料的制备及其导电性的研究

在碳纳米管的羧基化改性过程中采用不同的处理条件对羧基化程度进行对比分析,在碳纳米管/PVA复合材料的制备中采用不同的配比进行混合制备,再对此复合材料进行一系列测定以表征其电导性质.通过红外光谱及激光粒径分析仪对产品形态和结构进行了分析和表征,结果表明,所制备的碳纳米管,羧基已经成功接上碳管、表面形态较规整、纯度较高,具有较好的羧基化碳纳米管结构;热性能测试结果显示,复合材料膜的结晶温度有所提高;导电性能测试结果显示,复合材料呈现出典型的金属性导电性能.     

氮/硫共掺杂对纤水镁石模板碳纳米管电化学性能的影响

以天然矿物纤水镁石为模板、蔗糖为碳源制备多孔碳纳米管, 并以硫脲为氮、硫源, 采用水热法制备氮/硫共掺杂的碳纳米管。结果表明, 掺杂碳纳米管继承了纤水镁石模板的柱状结构, 呈现中空管状, 增大了模板炭的比表面积和孔容。在6 mol·L^-1 KOH电解液中, 电流密度为1 A·g^-1时, 未掺杂碳纳米管的比电容为62.2 F·g^-1, 氮掺杂之后碳纳米管的比电容为97.0 F·g^-1, 氮/硫共掺杂的碳纳米管比电容为172.0 F·g^-1, 氮/硫共掺杂后碳纳米管的电化学性能比未掺杂的提高近3倍; 循环1000次电容保持率达89%, 说明掺/硫共掺杂碳纳米管具有良好的电化学性能。此外, 组装的对称型超级电容器同样展示了良好的电容性能。     

乙醛酸改性胶原纤维吸附剂的合成、表征及反应机理研究

为了提高猪皮胶原纤维(CF)对废水中Cr3+的吸附效率,以乙醛酸(GA)为改性剂,对CF进行羧基化改性,制备了一种胶原纤维基吸附材料;采用化学分析法分别测定了改性前后胶原纤维中氨基及羧基含量,并通过zeta电位分析仪对改性前后的胶原纤维的等电点进行了测定。结果表明,改性后胶原纤维氨基含量降低69.23%,羧基含量增加了约52.77%,等电点由原来的6.91降低至5.45;比表面积及空隙率测定结果表明乙醛酸改性可有效增加胶原纤维的比表面积,降低其孔隙率;采用SEM、FT-IR、DSC对改性前后胶原纤维的组织形态、分子结构及热性能进行了表征,通过胶原修饰和氨基酸分析对羧基化改性机理进行了研究。     

乙醛酸改性胶原纤维吸附剂的合成、表征及反应机理研究

为了提高猪皮胶原纤维(CF)对废水中Cr3+的吸附效率,以乙醛酸(GA)为改性剂,对CF进行羧基化改性,制备了一种胶原纤维基吸附材料;采用化学分析法分别测定了改性前后胶原纤维中氨基及羧基含量,并通过zeta电位分析仪对改性前后的胶原纤维的等电点进行了测定。结果表明,改性后胶原纤维氨基含量降低69.23%,羧基含量增加了约52.77%,等电点由原来的6.91降低至5.45;比表面积及空隙率测定结果表明乙醛酸改性可有效增加胶原纤维的比表面积,降低其孔隙率;采用SEM、FT-IR、DSC对改性前后胶原纤维的组织形态、分子结构及热性能进行了表征,通过胶原修饰和氨基酸分析对羧基化改性机理进行了研究。     

碳纳米管的空气和二氧化碳活化及其对双电层电容器性能的改进

对碳纳米管粉体在高温下进行空气和二氧化碳活化处理,并用于制作双电层电容器极板.结果显示:空气和二氧化碳活化可以有效的剥离和消除非晶碳,打开缠绕成团的管束和碳管端帽,腐蚀管壁,提高粉体分散性,改变碳纳米管的本征结构,使碳纳米管的比表面积增加.由活化后的碳纳米管制成的双电层电容器的比电容明显提高,等效串联电阻下降,性能得以改进.     

氧等离子体对碳纳米管改性的分子模拟研究

采用密度泛函理论研究了氧等离子体改性前后的(8,0)碳纳米管的性能,比较了改性前后结合能、能带结构及态密度之间的差异,结果表明改性后碳管的结合能变小,其表面的分散性提高,从而可以稳定存在。另外,尽管碳管的能隙Eg非常小,但其价带顶和导带底均未穿过费米能级,验证了(8,0)碳纳米管是半导体管的理论。改性后碳纳米管的几何结构受到羟基和羧基的影响很大,横截面C-C间距增大,比表面积增加;同时,羟基和羧基使得费米能Ef以及费米能级上的态密度明显增大,而且羧基的作用更显著,这表明氧等离子体增强了碳纳米管的化学活性,是一种有效的改性方法。     

改性Hummer法制备高羧基化多壁碳纳米管及其性能研究

采用了1种新的三成分氧化体系(浓硫酸/高锰酸钾/过氧化氢)对多壁碳纳米表面进行羧基化改性,并对比分析了反应过程中采用超声辅助的方式对碳纳米管羧基化程度的影响。红外和X射线光谱分析结果证实了改性多壁碳纳米管表面引入了含氧官能团如—COOH、—OH、—C=O等,且采用超声辅助的氧化体系氧化效果更好,所改性的羧基化多壁碳纳米管中氧含量高达20.98%(原子分数),明显高于文献中及市场上的羧基化多壁碳纳米管氧元素含量;通过对比改性前、后多壁碳纳米管在乙醇水溶液的分散性,结果表明采用本研究中的氧化体系进行改性的多壁碳纳米管的分散性有明显的提高;场发射扫描电镜观察改性后多壁碳纳米管的表面形貌进一步表明改性前、后的多壁碳纳米管结构长度未发生明显的缩短,而且羧基化过程中采用超声辅助获得的多壁碳纳米管未发生明显的团聚现象。     

多孔碳化聚苯胺纳米片的制备及其性能研究

先通过原位聚合制备聚苯胺(PANI),然后经过碳化处理制备了多孔的碳化聚苯胺(C-PANI)纳米片。分别利用TEM、FT-IR、XRD、全自动比表面及孔隙度分析仪及恒流充放电等对其形貌、表面结构、晶体结构、比表面积及电容性能进行表征,并对该纳米片的形成机理进行了探讨。同时,电容性能测试结果表明该纳米片显示较理想的电容值,这可能归因于碳化聚苯胺纳米片拥有较大的比表面积,有利于电解液离子的传输和渗透;碳化聚苯胺中氮元素的存在使其又具有赝电容效应,也有助于电容性能的提高。