预嵌锂多壁碳纳米管的性能

使用稳定锂金属粉末(SLMP)/多壁碳纳米管(MWCNTs)作为负极、以活性炭(AC)作为正极组装锂离子电容器,研究其电化学性能。根据恒流充放电(GCD)和交流阻抗谱(EIS)研究了预嵌锂前后锂离子电容器的电化学性能。结果表明,嵌入适量的SLMP可消除碳纳米管大部分固有的不可逆容量并提高电容器的电化学性能。这种电容器具有较高的能量密度、功率密度和优异的循环性能。电流密度为0.05 A/g时预嵌锂碳纳米管锂离子电容器的比电容达到85.18 F/g,电流密度为0.05~4 A/g时最大能量密度和最大功率密度分别为140.4 Wh/kg和5.25 KW/kg,经过3000次循环后容量保持率仍约为82%。     

负极预嵌锂方式对锂离子电容器性能的影响

研究了不同负极嵌锂方式对锂离子电容器性能的影响,并提出了最佳的嵌锂工艺。研究结果表明,短路嵌锂情况下,负极嵌锂电位为0.05V时制备的电容器性能最好;外部恒电流嵌锂速率越小,即嵌锂时间越长,其负极的嵌锂量越大;嵌锂速率在0.05C、嵌锂最终电压为0.05V时电容器性能最好;相比于恒电流单次嵌锂,负极经3次脱嵌锂后制备的电容器性能较好。     

锂离子电容器预锂化技术评述

当前新能源材料的发展日新月异,锂离子电容器作为一种新型电化学储能技术越来越受到关注,预锂化技术是锂离子电容器的核心技术,直接决定了锂离子电容器的电化学性能,本文从预锂化材料入手介绍了当前比较热门的锂离子电容器预锂化工艺,并简单分析了未来预锂化技术的发展方向.     

碳纳米管用于锂离子电池负极材料的嵌锂机理研究

研究了将纳米碳管用于锂离子电池负极材料的嵌锂机理,包括纳米碳管的充放电容量、充放电前后碳纳米管的IR光谱、循环伏安曲线和充放电过程中的XRD图谱研究。研究结果表明,纳米碳管具有比较高的放电容量,首次放电比容量为649.4mA·h/g,循环20次后充放电效率仍可达94.1%。IR光谱研究表明纳米碳管的充放电过程中在电极界面存在SEI膜;循环伏安法研究表明碳纳米管负极随着循环次数增加,不可逆容量减少,锂离子的嵌入与脱出更加可逆;XRD分析则说明在充放电过程中d002增大,有越层反应发生。     

锂离子电池碳纳米管负极材料储锂性能研究

将碳纳米管用于锂离子电池负极材料,用循环伏安及充放电实验研究了电极的性能.结果表明,碳纳米管用作锂离子电池负极,具有较高的储锂容量,首次放电容量达560mAh/g,但首次不可逆容量损失也大,高达430mAh/g.经过第1次充放电的容量损失后,随后各次的容量损失很小,碳纳米管的循环性能趋于稳定.     

氟化多壁碳纳米管作正极对锂/氟电池性能的影响

通过对多壁碳纳米管(MWCNTs)进行氟化改性,获得氟碳原子比分别为0.28(CF0.28),0.56(CF0.56),0.78(CF0.78)的氟化多壁碳纳米管。将氟化多壁碳纳米管作正极活性物质涂覆于铝箔,金属锂片为对极,组装成锂/氟化多壁碳纳米管(Li/CFx)一次纽扣电池。采用热重分析(TGA)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱分析(XPS)进行结构和性能表征,通过恒流放电检测电池的电化学性能。结果表明:活性物质为CF0.78的正极电极的电化学性能最佳,在电流密度为39mA/g时放电比容量达724mAh/g,同时出现了稳定的放电平台。在0.05C放电倍率时,3种电极的活性物质利用率分别达到73.4%,89.6%,92.9%。相比0.05C,2C放电倍率下的放电比容量衰减率分别为68.8%,34.1%,39.6%,表明提高氟化程度,能够降低放电比容量衰减率,虽CF0.78相对CF0.56的放电化容量衰减率有所上升,但在相同放电倍率时,其放电曲线稳定性是最好的。     

碳纳米管用作锂离子电池负极材料的研究进展

简要概述了碳纳米管的结构、嵌锂机理；通过对比分析，综述了碳纳米管的电化学性能，指出了其作为锂离子电池负极材料的优点与不足；详细介绍了作为负极材料的碳纳米管改性修饰方法及碳纳米管复合材料研究现状；并根据碳纳米管及其复合材料的各种特征和综合分析，指出了其作为一种储能材料的发展方向。     

锂离子电池炭负极材料结构及嵌锂机理研究进展

炭材料取代金属锂作为负极后,锂离子电池在商业应用上取得了成功,并以其高能量密度在各种电子设备上广泛使用.锂离子电池的性能很大程度上取决于炭负极材料的微观结构,不同种类的炭材料其电化学性能有很大差别.对近几年所研究的可逆储锂炭材料进行了综述,着重总结了炭负极材料的种类、结构及其嵌锂机理,并展望了锂离子电池炭负极材料的研究进展.     

预处理方法对多壁碳纳米管双电层电容器的影响

对化学气相沉积法制备的多壁碳纳米管(MWCNTs)依次进行球磨、化学活化和氨化预处理,探讨预处理方法对MWCNTs双电层电容的影响。结果表明,球磨、化学活化可剪短MWCNTs,提高比表面积和孔容,氨化则降低已活化MWC-NTs的比表面积;电化学性能测试显示经过球磨、化学活化和氨化处理,MWCNTs的导电性依次提高,球磨和化学活化由循环伏安测得的比容量相当,高于氨化;放电电流密度由5mA/g增至100mA/g,球磨、化学活化和氨化预处理后MWCNTs的放电容量分别衰减了17%、27%、13%。     

羟基化多壁碳纳米管掺杂抑制锂硫电池的穿梭效应

为了抑制锂硫电池的“穿梭效应”,改善锂硫电池的电化学性能。正极片掺杂羟基化多壁碳纳米管（MWCNTs—OH）,利用亲水性羟基官能团对多硫化物的吸附作用,阻止多硫化物的扩散,增加有效物质的利用率,抑制穿梭效应的产生,提高锂硫电池的容量和循环性能。利用TEM、SEM和EDS等进行结构和性能表征。电化学测试结果表明,掺杂MWCNTs—OH的锂硫电池,放电容量明显提高。在0.1 C倍率,首次放电比容量达到1 281 mAh/g,首次库伦效率接近96.7%,循环10次后比容量还保持在882 mAh/g。在0.2 C、0.5 C和1 C倍率下充放电时,电池首次放电比容量分别达到794.2 mAh/g、712.2 mAh/g和557.3 mAh/g,显示出极佳的倍率性。      

Graphite-to-amorphous structural transformation of multiwalled carbon nanotubes under proton beam irradiation

The graphite-to-amorphous structural transformation of multiwalled carbon nanotubes (MWCNTs) was investigated under 70 keV proton beam irradiation at room temperature. It was found that under proton irradiation some amorphous structure homogeneously covers the inner tube walls with graphite structure in irradiated MWCNTs. Moreover, the amorphous structure continuously proceeds and the graphite structure is reduced during the proton irradiation until the irradiated MWCNTs become amorphous nanowires with a hollow structure. The proton irradiation induced structural transformation of MWCNTs was a unique graphite-to-amorphous structural transition from the outer walls to the inner walls of the irradiated MWCNTs. The structural evolutionary mechanism of proton-beam-irradiated MWCNTs has been discussed.     

Ageing effect on the field emission reproducibility of multiwalled carbon nanotubes

The ageing effect on the field emission (FE) reproducibility of multiwalleded carbon nanotubes (MWCNTs) synthesised by plasma enhanced chemical vapour deposition was investigated by scanning electron microscopy. To investigate the ageing effect on the physical state of the MWCNTs, a scanning electron microscope (SEM), a Raman spectrometer, an X-ray photoelectron spectroscope and an X-ray diffractometer were used to characterise the MWCNTs comprehensively before and after the ageing. Through ageing, the FE reproducibility became better because the larger number and more evenly distributed shorter MWCNTs – (resulted from the local vacuum breakdown of higher MWCNTs due to Joule heating and oxidisation) – became the dominating emitters.     

多壁碳纳米管/聚亚苯基苯并二噁唑复合材料的微结构与性能

以甲基磺酸(MSA)为溶剂通过溶液共混法制备了不同多壁碳纳米管(MWNTs)含量的多壁碳纳米管/聚亚苯基苯并二噁唑(MWNTs/PBO)复合材料, 用扫描电镜(SEM)对热处理前后复合材料的微结构进行了分析, 并对其导电、力学和耐热性能进行了研究。结果表明: MWNTs能均匀地分散在聚合物基体中, 并能形成一定的网络结构, 热处理后的复合材料较热处理前的结构更致密, 导电性能和力学性能都有所改善, 其中MWNTs质量分数为10％的热处理后复合材料与纯PBO聚合物相比, 体积电阻率降低约9个数量级, 而拉伸强度和拉伸模量分别提高了95％和53％, 耐热性能也有一定的提高。      

多壁碳纳米管超疏水涂层的制备和性能

以硬脂酸钠(SST)和多壁碳纳米管(MWCNT)为原料,采用溶液混合法制备了碳纳米管超疏水涂层。首先将硬脂酸钠与碳纳米管制备成分散溶液,然后过滤。硬脂酸钠可以和乙酸反应生成硬脂酸(STA),使得碳纳米管的表面附着上硬脂酸这种疏水物质。通过扫描电镜(SEM)观察发现薄膜表面有类似于荷叶结构的微小凸起,通过接触角测试仪测得薄膜的接触角为162°,表现出良好的超疏水效果。这种制备超疏水材料的方法简单易行,可重复性好,在需要大面积使用超疏水涂层的领域具有广阔的应用前景。     

纳米碳管与活性炭复合电极电吸附脱盐性能的研究

为考察纳米碳管（CNTs）、活性炭（AC）及其复合电极的电吸附脱盐性能，将其粉末压制成电极，组装成脱盐器，比较电极电吸附脱盐能力和脱盐能耗。结果表明，在活性炭电极中添加纳米碳管有效地降低了电极电阻和脱盐能耗，少量纳米碳管的添加能在一定程度上提高其电极比表面积、孔容以及在盐水中的比电容；当复合电极中纳米碳管的含量为10％时，其电极在盐水中的电吸附比电容达到113.5F/g，其电极脱盐效果最为显著，其脱盐耗能比活性炭电极降低约67％左右。     

New route for bromination of multiwalled carbon nanotubes under mild and efficient conditions

A short study on bromination of multiwalled carbon nanotubes (MWCNTs) through new and convenient methods was reported. Bromine (Br) is chemically attached on MWCNTs surfaces through electrophilic addition and radical reactions using N-Bromosuccinimide (NBS), NH₄NO₃/NBS and Br₂ under thermal and UV conditions. Functionalized CNTs with Bromine groups, were characterized by Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), thermo gravimetric analysis (TGA), scanning electron microscopy and X-ray diffraction (XRD) methods.     

PMMA/Cu碳纳米管复合材料热学特性实验

CNT的准一维中空特性和优异的长径比让其成为优异的导热材料。利用酸化的多壁碳纳米管,分别采用原位聚合和粉末冶金的方法制备MWCNTs/聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA),MWCNTs/铜(Cu),以及MWCNTs/Cu/PMMA复合样品。实验结果表明,1.3%(质量分数)MWCNTs/PMMA和1.3%(质量分数)MWCNTs/1.3%(质量分数)Cu/PMMA相比纯PMMA的导热率分别提高8%和29.14%;2%(体积分数)MWCNTs/Cu相比纯Cu的导热率提高8.47%。利用SEM图观察到MWCNTs分散在基底中,并从Raman光谱得到MWCNTs的G带和D带峰。     

辣根过氧化物酶在多壁碳纳米管——壳聚糖膜中的电化学和生物传感性质

采用壳聚糖包裹的多壁碳纳米管膜固定辣根过氧化物酶(HaP)于玻碳电极表面,实现了HRP的直接电化学并以此酶膜制备了NO生物传感器.在磷酸缓冲溶液中固定在电极表面的HRP氧化还原式电位为-0.354 V(us.SCE),直接电子转移速率常数为4.24±1.02 s-1.研究结果表明,固定在电极表面的HRP能保持其对一氧化氮还原的生物电催化活性,该传感器在NO浓度为1.0×10-4~1.4×10-3 mol L-1范围内存在线性响应,响应时间小于11 s,NO的检出限为7×10-4 mol L-1.多壁碳纳米管特殊的电学性质和壳聚糖良好的生物相容性性使得构筑的HRP生物传感器呈现了良好的应用前景,尤其适用于痕量NO的检测.     

Supported Pt-particles on multi-walled carbon nanotubes with controlled surface chemistry

Multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs) were functionalized by HNO₃ hydrothermal oxidation at 200 °C. The degree of surface functionalization was described by an exponential function in terms of HNO₃ concentration. Very small Pt particles, with mean particle size of 1.7 ± 0.3 nm, could be supported on the surface of pristine MWCNTs and also on MWCNTs treated with HNO₃ concentrations up to 0.20 mol L^− 1, while a broader range of particle sizes, and larger Pt particles (3.4 ± 1.3 nm) were obtained on the MWCNTs treated with a higher HNO₃ concentration (0.30 mol L^− 1). Therefore, the amounts of surface groups and Pt particle sizes can be selected by tuning the HNO₃ concentration used in the hydrothermal treatment.     

多壁碳纳米管/尼龙6复合材料的液相共混法制备及其性能

通过液相共混法制备了多壁碳纳米管/尼龙6(MWCNTs/PA6)复合材料, 研究了不同MWCNTs改性方法及添加量对复合材料热性能和结晶性能的影响。利用场发射扫描电子显微镜(FESEM)、FTIR、DSC、XRD 和 TG对MWCNTs/PA6复合材料进行表征。结果表明: MWCNTs的加入提高了PA6的热稳定性, 且胺功能化的MWCNTs(d-MWCNTs)表现尤为明显; 当d-MWCNTs的质量分数为7.5%时, MWCNTs/PA6复合材料结晶度从48.09%提高到56.62%, 聚合物大分子之间的缠绕度最低。