铁催化分解二甲硫醚制备碳纳米管的研究

以二甲硫醚为碳源,Fe/MgO为催化剂,采用化学气相沉积法制备了碳纳米管。通过SEM、Raman、XRD、TEM表征方法研究了实验合成条件对碳纳米管产物的形貌和微结构的影响。结果表明,二甲硫醚的蒸汽浓度对碳纳米管的形貌和产量有重要影响。较高的二甲硫醚浓度会使催化剂的活性降低,制备出的碳纳米管较短且石墨化程度也较差。生长碳纳米管的最佳二甲硫醚浓度范围为2.69%～3.86%,且碳纳米管产物中有Y型碳纳米管的生成,并对其生长机理进行了初步讨论。     

碳纳米管负载氮化钴催化剂的制备及其对氨分解反应的活性

采用等体积浸渍法结合程序升温还原技术合成了一系列CoN_x/CNTs催化剂,通过XRD、BET、TGDSC、TPR等手段,结合氨分解反应,研究了它们的表面性质和反应性能,结果表明,CoNx/CNTs催化剂对氨分解反应具有良好的催化活性,在500℃时氨转化率可达到66.46%.     

三维石墨烯-碳纳米管复合材料的制备及其氧还原催化性能研究

采用化学气相沉积法（CVD）制备了硼、氮共掺杂三维石墨烯与碳纳米管复合的非金属电催化材料（B-N-G-CNT）。利用扫描电子显微镜（SEM）、能谱仪（EDS）、透射电子显微镜（TEM）对B-N-G-CNT的形貌、结构及成分进行了表征,结果显示：三维石墨烯－碳纳米管呈有序多孔网状结构,石墨烯与碳纳米管形成稳定的化学结合,具有质量高、缺陷少等优点。运用循环伏安法（CV）、旋转圆盘电极（RDE）、电流时间曲线（i-t curve）等手段测试了B-N-G-CNT在碱性介质中的氧还原电化学性能,结果表明：在浓度为0.1 mol·L-1 的KOH溶液中,B-N-G-CNT复合材料具有比 B-N-G更高的起始电位和半波势能,其电子转移数接近4电子;同时B-N-G-CNT比商业Pt/C具有更高的稳定性。     

碳纳米管负载金属氮化物催化剂的制备及其性能研究

采用等体积浸渍法结合程序升温还原技术制备出一系列负载型过渡金属氮化物催化剂。利用XRD、BET、TPR等表征手段,结合氨分解制氢反应,研究了它们的表面性质和反应性能。发现改性碳纳米管负载的氮化钴催化剂具有较大的比表面积,对氨分解制氢反应的催化活性最高。新鲜态CoNx/CNTs催化剂的比表面积可达151.85m2/g,在650℃时氨转化率为80.3%,850℃达到完全转化。     

CNTs/TiO2复合物制备及光催化性能研究

在不使用表面活性剂的情况下, 采用溶胶-凝胶法成功制备CNTs/TiO₂复合物, 利用XRD、TEM、HRTEM和SAED对样品的结构和形貌进行了表征。选取亚甲基蓝溶液为目标降解物, 利用紫外-可见(UV-Vis)分光光度计考察了CNTs/TiO₂复合物的光催化活性, 系统研究了CNTs掺杂量对催化降解效率的影响。实验结果表明: 经450℃煅烧, 锐钛矿相TiO₂通过C-O-Ti键均匀地涂覆在CNTs表面, TiO₂颗粒尺寸约16 nm。CNTs/TiO₂复合物光催化活性明显高于纯TiO₂, 当CNTs掺杂量为1wt%时, CNTs/TiO₂复合物对亚甲基蓝的催化降解效率最高, 比纯TiO₂提高11.7%。     

单壁碳纳米管的制备及生长特性研究

采用Fe/MgO作为催化剂 ,催化裂解CH4制备了较纯的单壁碳纳米管 ,用TEM和Raman对碳纳米管进行了表征 ,对不同生长温度下制备的碳纳米管Raman径向呼吸振动峰 (RBM)进行了分析 ,研究了生长温度对单壁碳纳米管生长特性和结构特性的影响     

CNTs珠串纳米Cu_2O球的制备及光学性质研究

以Cu(CH3COO)2.H2O和多壁碳纳米管(CNTs)作为前驱体,二甲基甲酰胺(DMF)为溶剂,硼氢化钠(NaBH4)为还原剂,在聚乙烯吡咯烷酮(PVP)援助下得到CNTs珠串纳米Cu2O球。采用XRD、SEM和TEM等手段对CNTs珠串纳米Cu2O球进行了表征。此外,同时也对CNTs珠串纳米Cu2O球复合材料的光学性质进行了紫外-可见吸收光谱分析。     

碳纳米管薄膜的制备及场发射特性研究

在镀铝硅片上电沉积Ni催化剂,采用催化热解法制备了多壁碳纳米管薄膜,反应气体为乙炔、氢气和氮气。实验表明在电沉积液中加入正硅酸己酯作催化剂载体并进行退火后处理能有效减小碳纳米管管径．分析表明该纳米管直径在50～70nm间。测试了其场发射特性,其开启场强为8V／μm。最大发射电流密度为2mA／cm^2,已基本满足场发射平面显示器对发射电流密度的要求。     

Co3O4-C/KB催化材料的制备及氧还原催化性能研究

以氯化钴为钴源,对苯二甲酸为配体, 科琴黑600（KB600）作为导电碳载体,采用水热法制备前驱体CoMOF,在惰性气氛下煅烧得到产物Co3O4-C/KB。研究了氯化钴和对苯二甲酸用量对产物的氧还原催化性能的影响。研究结果表明,氯化钴与对苯二甲酸的用量变化会影响产物的氧还原催化性能,当两者用量分别为3 mmol和2 mmol时,所得催化剂的氧还原催化性能最佳。     

碳纳米管/PLA复合材料制备及性能

采用溶液共混法制备纯化和酸化碳纳米管(CNTs)/PLA(聚乳酸)复合膜, 并对CNTs的分散性以及材料的结晶形态、 电性能和降解性能进行了研究。结果表明, 通过SEM观察到经过酸化处理的CNTs能较好地分散在PLA基体中; 在偏光显微镜下能观察到CNTs起到成核剂的作用, 明显细化了晶粒; 加入少量的酸化CNTs能够提高CNTs/PLA复合材料导电性, 体积电阻率下降了7个数量级; 同时, 酸化CNTs能够提高CNTs/PLA复合材料的降解性。     

均匀沉淀法制备碳纳米管/氧化锌复合材料的研究

采用均匀沉淀法制备了碳纳米管(CNTs)负栽氧化锌(ZnO)粒子复合材料,并利用扫描电子显微镜(SEM)、X光衍射分析(XRD)以及热失重分析(TGA)手段对复合粒子进行了表征.研究结果表明:锌离子浓度取0.4mol/L至1.0mol/L时,所得复合材料中的氧化锌粒子大小均匀细小,分散性较好,形貌以粒状为主,大小在40nm左右;纳米氧化锌粒子与碳纳米管结合力较强,CNTs/ZnO复合材料在超声作用下能够稳定存在;反应时间越长,氧化锌粒子含量越高,晶粒越大;热解温度越高,热解时间越长,氧化锌晶粒尺寸越大.     

制备方法对Ru/γ-Al2O3与等离子体共活化CO2甲烷化反应的影响

等离子体与催化材料协同作用CO2甲烷化反应为CO2再利用提供了可能,但催化材料的制备方法对其结构和性能有重要影响。本研究以等体积浸渍法制备的Ru/γ-Al2O3为催化材料前驱体,分别采取H2大气压冷等离子体还原和H2热还原方法制备Ru/γ-Al2O3-P和Ru/γ-Al2O3-T催化材料。考察两种方法制备Ru/γ-Al2O3催化材料与大气压冷等离子体共同作用下CO2甲烷化反应中的催化活性,并采用不同测试方法研究制备方法对Ru/γ-Al2O3结构的影响,分析影响Ru/γ-Al2O3催化活性的结构因素,进而探究了Ru/γ-Al2O3-P和Ru/γ-Al2O3-T催化材料的制备机理。研究结果表明:载体γ-Al2O3与大气压等离子体共同作用下CO2转化率为24.8%,主要产物是CO;Ru/γ-Al2O3与大气压等离子体共同作用下的主要产物是甲烷。Ru/γ-Al2O3-T和Ru/γ-Al2O3-P催化材料的CO2转化率分别为66.9%和77.3%。Ru/γ-Al2O3-P较高的催化活性源于其表面Ru还原程度高、Ru/Al原子比高以及Ru单质在载体γ-Al2O3上分散性较好且粒径较小,说明采用大气压H2冷等离子体技术可制备高活性的负载型金属催化材料。     

导电聚偏氟乙烯/碳纳米管复合膜的制备与性能研究

通过浸没沉淀相转化法制备了聚偏氟乙烯/多壁碳纳米管导电复合膜,研究了复合膜的亲水性、导电性、通量、表面形态以及机械性能。研究表明,碳纳米管的加入可以使复合膜中的β相增多,α相减少。扫描电镜表明通过超声分散处理可以使碳纳米管均匀地分散在聚偏氟乙烯基质中,同时由于碳纳米管的加入,复合膜的亲水性、通量、导电性、介电常数以及机械性能都得到了改善。     

镁-镍合金催化剂制备及纳米碳管生长模式研究

采用多元醇法制备镁-镍合金纳米粉末,并以此为催化剂制备纳米碳管,利用比表面和孔径分布测定仪、X射线衍射仪和透射电镜,研究镁-镍合金催化剂的性能和纳米碳管的生长模式。结果表明:Mg∶Ni值对镁-镍合金催化剂特性影响较大,其中Mg∶Ni为1的催化剂颗粒比表面积较大且平均粒径较小;聚乙烯吡咯烷酮(PVP)用量增大,有利于提高催化剂颗粒的比表面积、减小平均粒径,但用量过大不利于Mg2Ni合成。在以镁-镍合金为催化剂制备碳纳米管的过程中,首先在催化剂表面形成碳膜,随后形成的碳膜将前期形成的碳膜及催化剂颗粒向外推挤,催化剂颗粒移动后遗留下中空隧道,最终形成碳管,由于纳米碳管尖端的催化剂颗粒反应后失去催化活性,碳管的生长动力主要来自碳管根部。     

聚吡咯/碳纳米管复合纳米材料的制备、表征及其气敏性能

通过原位化学氧化聚合法成功制备了聚吡咯(PPy)包裹酸处理多壁碳纳米管(F-MWCNTs)的复合材料(PPy/F-MWCNTs). 对所制备的PPy/F-MWCNTs纳米复合材料, 分别采用傅里叶变换红外光谱分析(FT-IR)、紫外-可见漫反射(UV-Vis DRS)、热重分析(TGA)、X射线衍射(XRD)、比表面分析(BET)、场发射扫描电镜(FE-SEM)和透射电镜(TEM)进行表征. 实验结果表明: 在F-MWCNTs表面均匀包覆了一层约25~40nm厚的PPy, PPy/F-MWCNTs的比表面积较单一的聚吡咯提高了近3倍. 基于PPy/F-MWCNTs的气敏元件在室温下对NH₃的气敏性能较单一聚吡咯和碳纳米管具有更高的灵敏度, 更短的响应时间以及更好的稳定性, 其中对体积浓度为200×10^-6的NH₃的灵敏度能达到1.9, 响应时间为135s. 另外与PPy包覆未经酸处理的MWCNTs相比, PPy/F-MWCNTs的灵敏度更高.     

浸渍-沉积法制备一维Au/TiO_2的光催化性能研究

以钛酸纳米管为载体、HAuCl4为金前驱体,通过浸渍-沉积法制备一维金修饰TiO2光催化剂(Au/TiO2)。通过X射线衍射和紫外-可见漫反射吸收光谱研究材料的结构和性质。以甲基橙溶液作为模拟废液,研究Au/TiO2材料在紫外光条件下的光催化活性。研究表明,由于金可以接受电子,从而促进光生电子和光生空穴的分离,使TiO2的光催化活性提高;Au/TiO2的光催化活性还与金的含量密切相关,金的最佳负载量为1%(质量分数)。     

新型三元锂离子正极材料Li_2Ru_(1/3)Co_(1/3)M_(1/3)O_3的合成及其电化学性能

利用高温固相反应法制备了新型三元锂离子电池正极材料Li2Ru1/3Co1/3M1/3O3(M=Mn、Ni、Fe)。通过X射线衍射技术和电化学性能测试对Li2Ru1/3Co1/3M1/3O3的微观结构及其电化学性能进行了表征。研究结果表明,Li2Ru1/3Co1/3Ni1/3O3和Li2Ru1/3Co1/3Fe1/3O3为六方层状结构,空间群为R-3M,而Li2Ru1/3Co1/3Mn1/3O3保持了单斜结构;电化学性能测试表明Li2Ru1/3Co1/3Mn1/3O3的电化学性能优于掺杂Fe和Ni的三元材料,该材料具有良好的循环性能,在电流密度为16 m A/g情况下,首次充电容量达到190 m Ah/g,首次放电容量为171 m Ah/g,50次循环后容量保持率为98%。     

基于三元金属催化剂制备碳纳米管/三维石墨烯复合材料及电容性能

通过均匀沉淀法合成Ni-Mg-Al三元金属氧化物（TMO）,再通过一步化学气相沉积法（CVD）以CH₄为碳源、Ar为保护性气体,在原位还原的Ni上生长碳纳米管（CNTs）,在Mg和Al的金属氧化物上生长石墨烯（GR）,利用水热法刻蚀掉TMO,制备CNTs/三维石墨烯（3DGR）复合材料。基于CNTs与GR两种组分生长动力学的差异,通过控制Ni、Mg和Al三种金属离子的摩尔比、生长温度、生长时间,调控和优化CNTs/3DGR复合材料的结构及电容性能。借助TEM、SEM、EDS、Raman和XRD对CNTs/3DGR复合材料的结构、形貌、组分进行表征。结果表明,CNTs与GR协同作用为CNTs/3DGR复合材料提供了更多电子运输通道,可大幅提高导电性能,实现电容性能的提升,CNTs/3DGR复合材料的比电容最高可达20 F/g。