碳纳米管与还原氧化石墨烯构建高倍率石墨电极

通过在金属铜箔上均匀排布碳纳米管宏观膜(carbon nanotubes (CNTs) macro film,CMF),制成复合集流体(Cu-CMF),从而改善活性物质与集流体的结合性,降低电池界面电阻,在活性材料石墨中掺杂还原氧化石墨烯(r GO),增大了活性物质石墨颗粒间的接触位点,最后获得高比容量和化学稳定性的电池。采用扫描电子显微镜和电化学测试对复合集流体的微观形貌及电化学性能等进行表征。结果表明,基于Cu-CMF复合集流体掺杂r GO的石墨电极,在2 C倍率下发挥101.5 m Ah·g^-1的比容量,是未掺杂基于铜箔集流体的石墨电极(26.3 m Ah·g^-1)的3.7倍以上,表现出优异的倍率性能。     

稀土铈掺杂石墨烯对7050铝合金微弧氧化膜层结构与性能的影响

采用微弧氧化(MAO)技术,以硅酸盐为主要电解液成分,通过加入稀土元素铈以及石墨烯添加剂,在7050高强铝合金表面制备微弧氧化膜层。利用扫描电镜(SEM)、体视显微镜、X射线衍射仪(XRD)、摩擦磨损试验机以及电化学工作站研究微弧氧化陶瓷膜层的形貌、粗糙度、相组成和元素分布以及耐磨性和耐蚀性。结果表明:同时加入4 g/L CeO₂和10 g/L的石墨烯制备的复合膜层表面微孔尺寸明显降低,结构致密,耐磨性较好,粗糙度最低(1516.03 nm),膜层主要由α-Al₂O₃和γ-Al₂O₃组成。且此时的复合膜层自腐蚀电位最大,自腐蚀电流最小,耐腐蚀性最佳。     

氧化石墨烯对Mg-Li合金微弧氧化陶瓷层微观结构及耐蚀性的影响

目的 提高镁锂合金微弧氧化陶瓷层的耐蚀性能。方法 在镁锂合金表面原位生长包覆GO的复合陶瓷层。用SEM观察陶瓷层的表面形貌和截面形貌,用XRD和XPS分别检测陶瓷层的物相及成分组成,并采用动电位极化曲线方法和浸泡试验研究陶瓷层在3.5%NaCl溶液中的腐蚀过程。结果 添加GO制备的复合陶瓷层表面微孔部分堵塞,致密度较高,但厚度略低,其陶瓷层物相主要包括SiO2、Mg2SiO4和MgO。微弧氧化陶瓷层的自腐蚀电流密度较镁锂合金基体降低了3个数量级,其极化电阻值则相应地升高了2个数量级。而加入GO所制备的复合陶瓷层的腐蚀电流密度仅为陶瓷层的57%,其极化电阻值约为7.69×104 Ω?cm2,是微弧氧化陶瓷层的2.5倍。浸泡在NaCl溶液中的复合陶瓷层能够长时间维持较低的腐蚀电流密度。结论 GO添加剂能够堵塞微弧氧化陶瓷层表面部分微孔,增加陶瓷层的致密性,进而阻止腐蚀性离子的渗入,可有效提高陶瓷层的耐腐蚀性能。     

氧化石墨烯对钛合金微弧氧化膜磨损与腐蚀性影响

为改善Ti-5Al-1V-1Sn-1Zr-0.8Mo合金微弧氧化膜的耐磨和耐腐蚀性,向电解液中添加0-1.00g/L的氧化石墨烯制备微弧氧化膜。对微弧氧化膜的厚度、粗糙度、微观形貌及组成进行了表征,并对膜层的耐磨性及耐腐蚀性进行了测试分析。结果表明,随着氧化石墨烯加入量增加,氧化膜厚度从102.3 μm增加为115.3 μm,粗糙度从56.7 μm减少为32.9 μm;未加入氧化石墨烯时,膜层表面的微孔直径大小约为10-60 μm,且有大量微裂纹,随着氧化石墨烯的加入,微孔直径减小,在加入量为0.75 g/L和1.00 g/L时,微孔直径稳定于10-20 μm左右;XRD结果显示,加入氧化石墨烯后,膜层中的金红石相TiO₂含量略有增加,磨损过程中膜层质量损失较未加入时有了显著的降低;加入0.75 g/L的氧化石墨烯后,膜层与基体合金的结合力最大,达到53.3 N,较未加入氧化石墨烯的膜层增加了6.2 N;经盐雾腐蚀480 h后,氧化石墨烯加入量为0.75 g/L和1.00 g/L的膜层具有更好的耐腐蚀性能。     

氧化石墨烯对纳米金属陶瓷复合镀层组织性能影响

目的 提高纳米金属陶瓷复合镀层硬度、耐磨性,以及耐蚀性。方法 在镀液中添加了氧化石墨烯(GO),在合金的基体上制备了Ni-TiN-GO的复合镀层,并对镀层组织结构、成分、显微硬度、耐磨性和耐蚀性进行表征及分析,探究GO的添加量对其组织性能的影响,确定最适宜的GO添加量。结果 最适宜GO含量为0.3 g/L,所得镀层表面平整致密,与基体结合良好,厚度为8.64 μm。晶面表现为双择优取向,晶粒尺寸最小,显微硬度最大,分别为22.8 nm和1 529.1HV。摩擦磨损测试表明摩擦因数为0.8,主要以磨粒磨损为主,具有良好耐磨性能。Ni-TiN-0.3g/LGO复合镀层自腐蚀电流密度较基体和Ni-TiN镀层下降1个数量级,在经过96 h的盐雾试验后,镀层未见开裂,只附着少量腐蚀产物,表现出良好的耐蚀性。结论 当GO的添加量为0.3 g/L时镀层表面最为致密,缺陷减少,并且通过其较大的比表面积可阻碍腐蚀离子通过,进而提高镀层耐蚀性。GO通过在镀液中与Ni²⁺结合形成复合物共沉积到孔隙缺陷处,同时GO弥散分布于镀层,提供了大量的形核位点,镀层晶粒尺寸下降,因此镀层硬度提高,并且由于GO具有一定自润滑能力,镀层的耐磨性提高。     

氧化石墨烯掺杂对机械镀锌层腐蚀性能的影响

为了增强传统机械镀锌层的耐腐蚀性能,采用机械镀方法,在Q235基体表面制备了Zn-GO纳米薄片复合镀层。利用拉曼光谱、场发射扫描电镜和X射线衍射等表征了复合镀层的表面、截面形貌;采用极化曲线、电化学阻抗谱(EIS)分析了复合镀层浸泡在3.5%NaCl溶液中的电化学行为,并通过中性盐雾加速腐蚀试验测试复合镀层的耐腐蚀性能。结果表明:GO薄片以吸附、镶嵌、夹杂3种方式与锌颗粒共沉积。与未添加GO的镀层相比,GO细化锌粉团使复合镀层更加紧密,同时GO起到电连接作用,可使复合镀层发生钝化现象,自腐蚀电位从-1.189 V正移到-1.130 V,腐蚀电流密度从749μA/cm~2降低到398μA/cm~2;GO具有很好的化学惰性和屏障效应,线性极化电阻增大了5倍;耐盐雾腐蚀试验出现白锈和红锈时间比纯锌镀层分别延长了12 h和140 h。因此,一定含量的GO掺杂能提高锌基镀层的耐腐蚀性能。     

石墨烯在镁合金表面防护技术中的研究进展

简要介绍了石墨烯及其氧化物在镁合金表面防护技术中的应用现状,分别对化学转化技术、微弧氧化技术、电化学沉积技术和有机硅烷技术制备的石墨烯及其氧化物复合膜层的表面结构和耐蚀性进行了综述,分析了不同复合方法的特点,并指出了石墨烯及其氧化物复合膜层在镁合金表面防护处理技术中的研究发展方向和建议。     

微弧氧化后Mg-8Li合金表面MgLiAlY-LDHs@GO膜层的生长及耐蚀性能

目的 提高Mg-8Li合金的耐蚀性能。方法 首先在Mg-8Li合金表面制备微弧氧化膜(MAO),然后使用原位水热法在微弧氧化膜表面原位生长掺杂氧化石墨烯(GO)的四元(MgLiAlY)层状双羟基金属氧化物(LDHs)智能自修复膜层。采用SEM、XRD、FT-IR、EDS、ICP等手段研究MgLiAlY-LDHs@GO膜层的形貌、结构以及成分。通过EIS、Tafel以及浸泡试验等研究膜层的耐蚀性能,分析膜层的腐蚀行为,阐释其耐蚀机理。结果 GO的掺杂可以促使LDHs纳米片生长得更加致密,主体层板中具有缓蚀作用的Y³⁺可以提高涂层的耐蚀性,四元LDHs的生长所需要的Mg²⁺、Li⁺、Al³⁺等离子来源于镁锂合金基体以及微弧氧化膜的溶解,其中Li⁺也可以促进LDHs纳米片生长得更为均匀细密。膜层的腐蚀电流密度为6.03×10^–7 A/cm²,比MAO膜层降低了1个数量级,提高了镁锂合金的耐蚀性能。结论 GO的负载使LDHs的耐蚀性能和膜层稳定性均有一定程度的提升,引入稀土元素Y会改变LDHs的骨架,造成晶格畸变,使得LDHs微观形貌呈现褶皱状,剩下部分以Y(OH)3形式存在于涂层表面,可进一步提高膜层的耐蚀性能和稳定性。     

氧化石墨烯对锂基润滑脂摩擦学性能的影响

目的 研究氧化石墨烯(GO)作为添加剂对润滑脂摩擦性能的影响.方法 将鳞片石墨利用经典的Hummers氧化法氧化得到GO,并表征了GO,再分别以不同的质量分数(0.1％、0.3％、0.5％、1.0％、1.5％)与润滑脂复配.同时增加了空白润滑脂与石墨粉复配的润滑脂作为对比.利用Optimol SRV型摩擦磨损试验机评价...     

氧化石墨烯对近α型高温钛合金非等温氧化行为的影响机理

采用热重-差热分析仪对未添加氧化石墨烯(GO)和添加质量分数0.5%GO的近α型高温钛合金(Ti150)进行室温～1500℃的非等温氧化试验,分析氧化增重规律和氧化产物组织特征,揭示GO对非等温氧化行为的影响机理。结果表明:添加GO的Ti150钛合金的非等温氧化过程包括基本无氧化(≤800℃)、氧在α相缓慢溶解(800～1160℃)、氧在两相区加速溶解(1160～1300℃)、氧在β相快速溶解(1300～1330℃)和氧化层剧烈生长(1330～1500℃)5个阶段,氧在β相的溶解和氧化层的生长是非等温氧化增重的主要原因;非等温氧化温度升高至1500℃时,添加GO的Ti150钛合金的氧化增重和氧化层厚度比未添加GO的合金分别降低10.8%和17.9%;GO提高Ti150钛合金的抗非等温氧化性的主要机理包括两个方面,一是GO提高了合金的β转变温度,推迟了氧在β相中的快速溶解,减少了氧的溶解量;二是GO细化了合金晶粒,增加了晶界数量,使Al和Sn离子更容易向外扩散形成连续致密的富Al₂O₃层和富Sn层,增强了对氧和金属离子的阻隔作用。     

氧化铜纳米棒/氧化石墨烯的制备及催化性能测试

氧化铜纳米棒/氧化石墨烯（CuO-NRs/GO）新型复合材料通过在氧化铜纳米棒上静电吸附氧化石墨烯而制备出来。通过XRD、TEM、SEM以及FT-IR对其结构和形貌进行了表征,并研究了其在超声条件下对罗丹明B的催化降解性能。结果表明：CuO-NRs/GO对罗丹明B有很好的催化降解性能。     

纳米氧化钌的制备及其碳纳米管复合电极的超电容特性

利用氯化钌和碳酸氢钠为反应前驱体,采用溶胶凝胶方法制备了粒径小于70nm的超细氧化钌电极材料。将材料在210℃下加热烧结处理后,材料具有良好的表面特性和最大电化学比容量541F·g-1。当烧结温度在250℃以上时,氧化钌材料明显晶化,同时材料比容量迅速降低。伏安特性测试表明以碳纳米管作为基体制备复合电极可以显著改善氧化钌的容量特性,其中碳纳米管质量分数为20%的复合电极其比容量可以达到860F·g-1。恒流充放电测试证明氧化钌/碳纳米管复合电极组成的超电容器具有良好的大电流放电特性。还综合采用扫描电子显微镜、X射线衍射、热失重分析等手段探讨了烧结温度对氧化钌材料的表面特性、材料结构以及电化学特性的影响。     

氮化硼包覆碳化硅纤维表面CVD法生长碳纳米管研究

目的 通过调节化学气相沉积（CVD）的工艺参数,实现碳纳米管（CNTs）在氮化硼（BN）包覆的碳化硅纤维（SiCf）表面的可控生长。方法 通过控制单一变量,采用扫描电子显微镜、热重分析、X射线光电子能谱等表征手段,系统地研究了CVD工艺参数和BN表面改性对CNTs形貌、长度、含量的影响。结果 通过改变CVD工艺参数,实现了对CNTs形貌、长度、含量的调节与控制,获得了CNTs和BN协同改性的SiC纤维（SiC@BN-CNTs）。其中,SiC@BN-OH在反应温度为700 ℃、反应时间为20 min等参数下具有最大的CNTs产率（质量分数为10.6%）,且形貌良好、含量较高。结论 浸渍催化剂和缩短碳源与载体的距离对生长CNTs有积极影响,增加了CNTs的长度和生长密度;通过调节反应温度和时间能够实现对CNTs长度、含量的精确控制,从而获得高质量、高结晶度的CNTs;在反应器中,气体和催化剂的含量相互影响,在制备过程中需要考虑气体和催化剂的比例,按比例同时增加气体和催化剂的流入速率能够获得更好的结果。BN表面羟基化改性处理增强了BN对催化剂的吸附,促进了催化剂颗粒的分散,提高了CNTs的产率。     

水热法氧化钒纳米管生长过程的研究

以十二胺和五氧化二钒为原料通过水热反应合成了氧化钒纳米管，并用X射线衍射仪(XRD)和高分辨透射电子显微镜(HRTEM)进行表征。实验结果表明，用这种方法合成的氧化钒纳米管转化率很高，可以实现宏量制备；纳米管内管径分布很窄，约为20nm；纳米管结构独特，十二胺内嵌入管壁层间成为支撑管子的骨架，并影响管壁层间距；水热反应时间显著影响氧化钒纳米管的生长，理想的水热反应时间为6～8天，因此纳米管热稳定性差。     

碳纳米管表面处理技术的研究

对催化裂解法制备的碳纳米管（CNTs)分别进行了酸处理，高温石墨化及酸处理结合高温石墨化的综合处理。利用透射电镜，拉曼光谱仪，红外光谱仪等手段对处理前后的CNTs进行了分析。结果表明，石墨化和酸煮对CNTs表面的去除非晶碳，提高晶态化程度的作用都具有明显的效果，而2种方法相结合则对碳纳米管晶化程度的提高作用效果更加显著。     

碳纳米管承载氧化锆纳米粒子的研究

在液相沉淀法制备超细粉的工艺中引入碳纳米管，作为ZrO2的承载体。TEM观察发现添加表面活性剂可以实现碳纳米管对ZrO2的有效承载，未加表面活性剂出现了两者的分离。液相中Zeta电位分布的变化表明表面活性剂的添加有利于碳纳米管在水相中的分散，对工艺机理的研究揭示了表面活性剂其疏水基吸附在碳纳米管表面，而其亲水基与ZrO2水合物结合，在碳纳米管承载氧化锆纳米粒子复合材料制备中起到了桥接作用。     

碳纳米管在表面工程中的应用

综述了碳纳米管的结构、制备方法及其潜在的应用领域.着重讨论了碳纳米管在表面工程中的应用方面的研究现状及其进展.     

氧化石墨烯接枝碳纤维及其树脂涂层在不同载荷下的摩擦学性能

目的 提升碳纤维(CF)在水性聚酰胺酰亚胺(PAI)树脂涂层中的界面性能,从而使PAI复合涂层获得优异的摩擦学性能.方法 以硅烷(KH550)为偶联剂,制备氧化石墨烯(GO)化学接枝CF增强体(CF&GO),研究CF接枝前后的热稳定性和添加CF&GO的PAI复合涂层在不同载荷下的摩擦学行为和磨损机理.利用红外光谱仪(F...     

多壁碳纳米管/氧化铕复合材料的制备

利用混合酸对催化裂解法制备的多壁碳纳米管进行纯化,然后先后用氨水和柠檬酸对纯化后的多壁碳纳米管进行修饰,最后利用共沉淀法和热处理制各了碳纳米管氧化铕复合材料,并使用红外光谱、X-衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)研究了碳纳米管及氧化铕复合材料的结构和形貌.光谱结果表明:经过混合酸纯化后,碳纳米管表面拥有丰富的羟基和羧基等官能团,而且能够在纯化后的多壁碳纳米管表面引入氨基和柠檬酸分子.电子显微图像显示,在450℃下热处理,获得了多壁碳纳米管/氧化铕纳米线复合材料;在750℃下热处理,获得了多壁碳纳米管/纳米氧化铕复合材料.     

碳纳米管对LaNi5稀土合金电化学性能的影响

采用LaNi5稀土合金作为催化剂，用化学气相沉积法(CVD)制备了碳纳米管。研究了含有5％碳纳米管的LaNi5稀土合金电极样品的电化学性能。测定了碳纳米管电极的电化学储氢性能。实验发现：含有碳纳米管的LaNi5稀土合金的电化学放电容量更高，当放电电流密度为100mA／g时，其电化学储氢量高达385mAh／g。其循环寿命也得到了较大改善。循环100次，放电容量仅下降15％。