α-N（OH）2/SiO2核壳以及α-Ni（OH）2空心微球的制备及表征

采用以正硅酸乙酯（TEOS）水解为基础的硅溶胶种子生长法制备了粒径约为270nm的近单分散二氧化硅球型颗粒.采用一种新的溶液生长法,以氢氟酸作为溶液中镍离子配位剂,加入氨水调节溶液pH值的同时作为镍离子补充配位剂,60℃水浴条件下在已制得SiO2微球表面均匀包覆α-Ni（OH）2得到Ni（OH）2/SiO2核壳结构,Ni（OH）2壳层厚度约为35nm.结合多步包覆法提高Ni（OH）2壳层厚度,三次包覆后壳层厚度达到约100nm,四次包覆后约为140nm.采用20wt%的强碱NaOH溶液对三次包覆后的Ni（OH）2/SiO2核壳结构进行处理,得到了壳层厚度约为95nm的α-Ni（OH）2空心微球.空心微球具有较大的比表面积为141.06m2/g.     

α-Ni(OH)2/SiO2核壳以及α-Ni(OH)2空心微球的制备及表征

采用以正硅酸乙酯(TEOS)水解为基础的硅溶胶种子生长法制备了粒径约为270nm的近单分散二氧化硅球型颗粒.采用一种新的溶液生长法,以氢氟酸作为溶液中镍离子配位剂,加入氨水调节溶液pH值的同时作为镍离子补充配位剂,60℃水浴条件下在已制得SiO2微球表面均匀包覆α-Ni(OH)₂得到Ni(OH)₂/SiO₂核壳结构,Ni(OH)₂壳层厚度约为35nm.结合多步包覆法提高Ni(OH)₂壳层厚度,三次包覆后壳层厚度达到约100nm,四次包覆后约为140nm.采用20wt％的强碱NaOH溶液对三次包覆后的Ni(OH)₂/SiO₂核壳结构进行处理,得到了壳层厚度约为95nm的α-Ni(OH)₂空心微球.空心微球具有较大的比表面积为141.06m²/g.     

溶液pH对液相沉积氢氧化镍薄膜的影响

采用液相沉积法在不同pH值溶液中制备了多孔氢氧化镍(Ni(OH)₂)薄膜. 当溶液pH值在7.5～8.8之间变化时, 能在基片上形成均匀连续的由Ni(OH)₂纳米棒搭接组成的多孔薄膜, 主要晶型为β-Ni(OH)₂. 溶液pH值的微小变化会引起薄膜中棒状Ni(OH)₂尺寸的显著改变: 当pH=7.5时, Ni(OH)₂纳米棒的长度约为80nm, 直径约为50nm; 当pH=7.8时, Ni(OH)₂纳米棒的长度增大到180nm, 直径约为60nm; 当pH=8.0时, Ni(OH)₂纳米棒的长度显著增大约为300nm, 直径约为70nm. 然而, 当pH=8.3时, Ni(OH)₂纳米棒的长度减小约为230nm, 直径约为80nm; 当pH=8.8时, 纳米棒长度迅速减小约为110nm, 直径减小约为55nm. 结合Ni(OH)₂成核、生长过程和β-Ni(OH)₂晶体结构特点讨论了溶液pH值对Ni(OH)₂薄膜微观形态的影响机制.     

纳米Ni(OH)2的控制结晶法制备

纳米Ni(OH)₂可以有效地提升镍氢电池的性能. 本文以NiSO₄和NaOH为原料, 聚乙二醇为分散剂, 采用控制结晶法制备了纳米Ni(OH)₂的胶体溶液, 控制结晶的pH值和温度分别为11.0 和45℃. 然后用正丁醇进行共沸蒸馏处理. 制备了分散性良好的纳米Ni(OH)₂粉体, 粉体颗粒粒径20nm左右, 团聚体系数为1.07. 并用TEM和XRD对粉体进行了表征. 所制备的样品在 1C倍率放电时电容量达到258mAh·g^-1.     

千层饼状Cd(OH)2微米结构的合成与表征

以羰基修饰的聚丙烯酰胺(缩写为PAM-COOH)作为形貌控制剂, 采用水相法合成了千层饼状Cd(OH)₂微米结构. 产物结构与形貌用X射线衍射仪(XRD), 扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和选区电子衍射仪(SAED)进行了表征. 研究了不同实验条件(PAM-COOH的浓度、反应物浓度、反应温度和反应时间等)对产物形貌与尺寸的影响. 讨论了PAM-COOH作用下Cd(OH)₂千层饼可能的形成机理. 结果表明, Cd(OH)₂千层饼尺寸约1μm, 每个千层饼由尺寸约为35nm的Cd(OH)₂单晶薄片组成. 反应物浓度、反应温度对Cd(OH)₂尺寸与形貌都有一定的影响, 但起关键作用的是PAM-COOH. 在350℃煅烧Cd(OH)₂ 3h, 得到立方结构千层饼状CdO微米材料.     

纳米级β-Ni(OH)2的制备和放电性能

本文采用均相沉淀法和无水乙醇溶剂法制备出了纳米级β-Ni（OH）₂运用XRD、TG、DTA、TEM及ICP测试对制备的样品作了分析研究．制备过程中表面活性剂、转型条件及后处理温度的选择对样品性质影响很大,对纳米β-Ni（OH）₂进行了充放电实验研究．     

二次干燥法制备高密度α-Ni(OH)2

采用二次干燥的化学共沉淀法制备出了高密度α-Ni(OH)2,研究了烘干温度、陈化时间对其晶体结构和振实密度的影响,XRD图谱结果表明,采用该法所制备的一系列Ni(OH)2均为α型结构,其中在120℃烘干,陈化24h的条件下制备的α-Ni(OH)2晶体结构较为完整,并且在该条件下制备出了密度达到1.70g/cm3的α-Ni(OH)2.     

Ni/PSt/TiO2多层芯-壳结构电磁响应

制得了粒径均匀、兼有电磁响应的镍/聚苯乙烯/二氧化钛(Ni/PSt/TiO₂)三层核-壳结构的复合微球。用红外光谱、X射线衍射及透射电镜对微球进行了表征,研究了包覆前后微粒的沉降性、导电性、耐蚀性、热稳定性以及在电、磁场作用下的运动。结果表明,所制得的镍/聚苯乙烯/二氧化钛(Ni/PSt/TiO₂)复合微球对电磁场有良好的响应性,在相互垂直的电场与磁场作用下排列形成了一种网状花样结构,为利用电、磁场调控排列粒子成三维有序结构提供基础。     

β-Ni(OH)2纳米粉末制备方法的改进

研究了纳米级β-Ni(OH)2粉末的制备方法，使纳米粉末的产率提高了近5倍，达到了85％，并保持纳米粉末的尺寸在50－80nm。制备的β-Ni(OH)2纳米粉末可以提高镍电极容量的10％－12％。     

炭布基底上β-Ni(OH)_2纳米片的水热合成及电化学性能

以硝酸镍、尿素及氟化铵为原料,采用水热法在炭布(CC)表面生长β-Ni(OH)_2纳米片。XPS结果表明酸处理后的炭布(ACC)上含有更多活性官能团,有利于β-Ni(OH)_2纳米片在炭布上的生长。XRD结果表明,炭布表面的β-Ni(OH)_2纳米片结晶良好,晶格完整。通过分时采样的SEM照片,研究炭布表面β-Ni(OH)_2的生长过程。反应初始阶段,炭布表面生长微小β-Ni(OH)_2颗粒或片。随着反应进行,炭布表面的纳米片不断团聚生长。当反应时间为6 h时,炭布表面均匀布满β-Ni(OH)_2纳米片,直径约为1μm,厚度约为10 nm。随着反应的继续进行,β-Ni(OH)_2纳米片堆叠。反应时间为12 h时,炭布表面均匀分布多层的β-Ni(OH)_2纳米片,厚度约为200 nm。反应时间为6 h时所得样品具有优异的超级电容器性能,电流密度为1 A·g~(-1)时,比电容为815.67 F·g~(-1)。循环次数达到4 000次时,比电容仍保留98.1%。     

掺钒二氧化钛中空微球的制备和光催化性能研究

以聚苯乙烯微球为模板,钛酸四丁酯为前驱体制备了掺钒TiO₂中空微球,并用FT-IR,SEM,TEM,XRD,UV-Vis等技术对样品进行了表征. 研究结果表明,掺杂少量钒到体系中,TiO₂微球形貌没有发生明显变化,得到壳层厚度约为20~30nm的TiO₂中空微球. 但钒的引入使得TiO₂中空微球从锐钛矿相向金红石相转变. 随着掺钒量的增加,TiO₂中空微球吸收边向长波方向移动增强. 光催化降解甲基橙溶液实验结果表明,掺杂1.0%钒的TiO₂中空微球表现出更好的光催化性能.     

阴离子(NO_3~-/Cl~-/SO_4~(2-))对Ni(OH)_2晶型及其结构稳定性的影响

采用超声波辅助沉淀法分别在单元掺杂、二元掺杂和不掺杂三种情况下制备了三种不同镍源的纳米氢氧化镍,研究三种阴离子(NO-3,Cl-,SO2-4)对产物晶相结构及稳定性的影响。结果表明:未掺杂时,半径较大的SO2-4离子有利于α-Ni(OH)2的形成;在单掺杂Co(Ni 2+∶Co2+=1∶0.20)时,NO-3离子不仅有利于α-Ni(OH)2的形成,而且可以使α-Ni(OH)2在碱液中保持较高的稳定性;当复合掺杂Co/Cu(Ni 2+∶Co2+∶Cu2+=1∶0.15∶0.05)时,三种镍源制得的样品均为纯α-Ni(OH)2结构,但以Ni(NO3)2为镍源的α-Ni(OH)2在碱液中结构稳定性较高,NiCl2次之,NiSO4较差。可见,α-Ni(OH)2结构及稳定性既与掺杂情况有关,也与阴离子密切相关。     

C/SiO2同轴复合纤维的制备及性能研究

以SiO₂溶胶为壳层,聚丙烯腈(PAN)溶液为芯层,采用同轴静电纺丝法制备了PAN/SiO₂同轴复合纤维. 经过预氧化,炭化处理,得到1μm的C/SiO₂同轴复合纤维. 采用傅立叶红外分析仪(FTIR)、X射线衍射分析仪(XRD)、扫描电镜(SEM)表征了同轴纤维结构和纤维截面形貌,表明利用同轴静电纺丝技术在碳纤维上制备了厚度约20nm的SiO₂涂层. 采用网络分析仪研究了同轴复合纤维的吸波性能,纤维质量分数为20％时,同轴复合纤维介电常数实部和虚部均比未涂层碳纤维低. 根据电磁参数采用RAMCAD软件计算了3mm厚材料反射率,在2～18GHz频率范围内,材料的最低反射率达到-17dB,对应的频率为12GHz,<-10dB的带宽为3.3GHz. 热重(DTA-TG)分析表明同轴复合纤维的抗氧化性能较未涂层碳纤维有所提高.     

旋涂法制备纳米有机/无机复合膜成膜过程的研究

以醋酸镍为原料采用改进的溶胶-凝胶法制备了PEG6000/纳米Ni(OH)₂复合溶胶,粘度法确定了溶胶的稳定区域,稳定溶胶有两种流型:牛顿体和假塑体.以稳定溶胶牛顿体配方采用旋涂法制备了纳米NiO薄膜.研究表明,在旋转涂膜过程中旋转角速度(ω)、旋涂液表观粘度(η)、纳米Ni(OH)₂含量(M)是影响薄膜厚度(d)的主要因素,符合关系式:d=K((η^0.74M^2.1)/(ω^0.54)) .溶胶的流变型影响薄膜质量:以牛顿体制备的薄膜表面较平整,而以假塑体制备的薄膜表面起伏不平. Ni(OH)₂和PEG6000的相对含量主要影响薄膜表面孔隙度,Ni(OH)₂含量低而PEG6000含量高,则薄膜表面纳米NiO粒子排列较为稀疏,反之则排列较为紧密.多次涂膜可得均匀致密的薄膜.     

微波水热法制备α-Ni(OH)_2及其超电容性能研究

以六水合硝酸镍为原料,尿素为沉淀剂采用微波水热法合成了Ni(OH)_2.X射线衍射(XRD)证明材料为纯相α-Ni(OH)_2,扫描电子显微镜(SEM)显示α-Ni(OH)_2呈现直径约0.5～3.0μm的花球形貌,分散较均匀,沉淀剂的用量对花球的大小和团聚程度有影响.采用循环伏安以及恒电流充放电等技术对材料进行了电化学性能测试.结果表明,当尿素与六水合硝酸镍的摩尔比为3:1时所得到的α-Ni(OH)_2具有最大的初始比电容,而尿素与六水合硝酸镍的摩尔比为2:1时所得到的α-Ni(OH)_2具有更好的循环储能性能.     

液相法合成针状镁铝水滑石纳米晶的研究

研究了合成条件(原料种类、加料次序、NaOH浓度和合成温度)对液相法制备镁铝水滑石试样的相组成的影响.以MgCl₂为镁源、NaAlO₂为铝源、NaCO₃和NaOH为沉淀剂,在常压下采用液相法制备了长度约100nm、直径约10nm的Mg₆Al₂(OH)₁₆CO₃-4H₂O针状纳米晶体.并且发现:可溶性原料的选取、最后加入MgC_l2的加料次序、>45℃的合成温度和保证反应溶液的pH>12,是瞬间生成镁铝水滑石纳米晶的充分必要条件.提出镁铝水滑石纳米晶核形成的过程是:均匀分布于溶液中的Al₁₃(OH)₃₂⁷⁺迅速吸附于带羟基OH-的无定型态的Mg(OH)₂表面,并进行Al³⁺扩散,为平衡电价,CO₃^2-也扩散进入Mg(OH)₂,从而在瞬间完成镁铝水滑石晶核的形成.     

纳米金红石型TiO2粉体的制备及其表征

纳米金红石型二氧化钛是一种重要的新型无机功能材料,其制备及其应用在当代愈来愈受到重视．本文利用ZnCO₃包覆Ti（OH）₄沉淀,500℃预焙解,使ZnCO₃转变为ZnO;Ti（OH）₄转变为H₂TiO₃．然后溶去97wt％的包覆ZnO粉体,800℃焙烧,最终制得粒径约20～60nm的金红石型二氧化钛粉体．利用TEM、XRD、ICP对粉体粒子的形貌、大小、物相及化学组成进行了分析．     

以明胶为模板制备复合空腔微球

以明胶微球为模板, 采用层层自组装技术制备了明胶/SiO₂/PAH复合微球, 并用热水溶解模板得到了SiO₂/PAH复合空腔微球. 通过用ζ电位、TEM、IR、TG等测试手段对其样品进行表征分析. 结果表明, SiO₂/PAH有效地组装在明胶微球上, 形成了核壳式结构, 模板去除后得到空腔结构. 在溶解模板的过程中, 通过对明胶水解产物氨基酸含量的测定, 发现SiO₂/聚电解质的存在具有一定的缓释性.     

SiO_2空心纳米微球的合成

为了改善聚合物粒子与SiO2粒子之间的亲和力及SiO2粒子在聚合物粒子表面的吸附,首先使用共单体4-乙烯基吡啶(4VP)功能化苯乙烯(PS)粒子,合成了聚(苯乙烯-共-4-乙烯基吡啶)(P(St-4VP))粒子。然后在NH4OH/乙醇介质中,将溶胶-凝胶法生成的SiO2粒子包覆在P(St-4VP)粒子表面,聚合物核被溶解得到SiO2空心纳米微球。随着P(St-4VP)粒子中共单体4VP含量以及正硅酸乙酯(TEOS)用量增加,SiO2空心纳米微球的壳层厚度增加,且壳层表面变得粗糙。随着PVP用量增加,SiO2空心纳米微球的平均尺寸下降,其壳层从松散粗糙变得致密光滑。NH4OH用量增加对SiO2空心纳米微球尺寸和形态的影响不大。     

Al掺杂Ni(OH)2的结构及充放电性能

为了改善Ni(OH)2的电化学性能,提高锌镍电池的充放电效率,用简便的化学共沉淀法合成了Al掺杂的Ni(OH)2.用XRD、FTIR表征了合成掺杂Al的Ni(OH)2样品的晶体结构及IR光谱特征;测试了用Al掺杂的Ni(OH)2为正极活性物质的Zn/Ni实验电池的充放电性能.研究结果表明:所合成的Al掺杂Ni(OH)2具有α-Ni(OH)2的晶体结构;Al掺杂Ni(OH)2活性物质在充放电过程中转移电子数目大于1,Al掺杂Ni(OH)2作为正极活性物质的Zn/Ni试验电池的第二次循环放电比容量为362.9mAh/g.