二维二硫化钼制备及其对聚碳酸酯热稳定性改性研究

采用液相超声剥离法对块状MoS_2进行剥离,制备片层较薄的MoS_2纳米片,与工程塑料聚碳酸酯(PC)通过溶液共混法制备PC/MoS_2纳米复合材料,通过红外(FTIR)、热重分析(TG)和差示扫描量热仪(DSC)等对复合材料的微观结构和热稳定性进行分析。结果表明,添加MoS_2纳米片可以有效改善PC的热稳定性。     

纳米蛭石片/聚氯乙烯复合塑料的制备及其性能

随着人们环保意识的增强,环保型聚氯乙烯(PVC)塑料添加剂正在不断推进,利用天然矿物蛭石代替非环保PVC塑料添加剂成为行业新趋势。采用液相高速剪切/分级离心法制备了纳米蛭石片悬浮液,通过溶剂置换法制备了纳米蛭石片/PVC复合塑料,研究了纳米蛭石片含量对其紫外、导热性能,阻燃性能、热稳定性和拉伸性能的影响。结果表明：纳米蛭石片尺寸在150 nm～1.1μm,保持了蛭石原有结构特征。纳米蛭石片添加量为15%(质量分数)时,纳米蛭石片/PVC复合塑料的拉伸强度提高了50.8%,极限氧指数提高了7.3%,导热系数降低了17.8%,老化热稳定时间提高了140 min,脱氢热解时间提高了24 min,具有优异的热稳定性能和抗紫外性能。在PVC制品中加入蛭石将会提高复合塑料的各项性能,对于高性能PVC制品制备具有重要的实际意义。     

WS2纳米结构的构筑及其储能性能研究

针对市场对于高性能储锂、储钠负极材料的巨大需求和解决金属硫化物存在的关键制约问题,设计并开发了一系列纳米棒、纳米块和微米球等不同形貌和纳米结构的硫化钨,研究了形貌和石墨烯表面修饰对硫化钨储能性能的影响。研究结果表明：相比于WS₂纳米块和WS₂微米球,WS₂纳米棒比表面积更大、结晶性更好,展现了更好的储能性能。进一步通过冷冻干燥法,在WS₂纳米棒表面包裹上一层石墨烯,有效地提升了所制硫化钨的循环稳定性和倍率性能。在500 mA·g^-1下循环500圈,其储钠放电容量仍保持在65.9 mAh·g^-1,在1 000 mA·g^-1下循环500圈,其储锂放电容量可保持在288.3 mAh·g^-1。     

Pd/WS2二维复合材料的制备及电解水制氢性能研究

首先通过锂离子插层制备了薄层WS_2纳米片,并采用软模板法在纳米片上负载了Pd纳米颗粒,得到Pd/WS_2复合材料。X射线衍射光谱(XRD)和透射电子显微镜(TEM)的结果表明Pd颗粒均匀地负载在了WS_2纳米片上。随后在H_2SO_4水溶液中对该复合材料进行电解水析氢性能测试,线性扫描伏安法(LSV)结果表明:复合材料的析氢起始电位为155 mV,塔菲尔斜率为121.79 mV·dec~(-1),总体催化性能相比于单纯的WS_2纳米片和Pd金属颗粒有很大的改善,也优于当前商用的Pd/C催化剂。采用循环伏安法(CV)测试其稳定性,结果表明Pd/WS_2复合物电极具有优良的电催化析氢稳定性。     

UPR/GF/纳米SiO2复合材料的摩擦学性能和力学性能研究

采用手糊成型室温固化的方法制备纳米SiO2/玻璃纤维(GF)布混杂增强不饱和聚酯树脂(UPR)复合材料,并对UPR复合材料的摩擦学性能和力学性能进行了研究。结果表明,加入纳米SiO2和GF布能大幅提高复合材料的摩擦学性能和力学性能。当复合材料中纳米SiO2含量分别为0.5%(质量分数,下同)和1%时,复合材料的耐磨性分别是纯UPR的5.3倍和3.1倍,拉伸强度是纯UPR的5.8倍和5.1倍,弯曲强度是纯UPR的3.9倍和3.2倍左右。在实验条件下,以含量为0.5%纳米SiO2和GF布混杂填充UPR复合材料的改性效果最好。扫描电镜分析表明,纯UPR的磨损机理是黏着磨损,复合材料磨损机理主要表现为黏着磨损和磨粒磨损。     

纳米TiO2改性沥青的制备及其流变性能研究

选定一种纳米TiO₂粉体作为改性剂,制备不同掺量的纳米改性沥青,并对改性后的沥青进行流变指标试验,分析纳米粉体对不同基质沥青的改性效果。研究认为,纳米粉体在改善沥青稠度方面有着明显的效果,远大于普通填料带来的增稠效果。纳米TiO₂的加入对高温性能的改善有限,且对延展性能有消极影响,但可以提高改性沥青耐疲劳性能。以70号、90号沥青为基础的改性沥青中,两种改性沥青均在3.5%TiO₂掺量时体现出最大的疲劳次数。     

纳米PbS-TiO2复合薄膜的制备和摩擦学性能

采用溶胶-凝胶法制备纳米PbS-TiO2复合薄膜，研究了其微结构和摩擦学性能，并探讨了复合薄膜的磨损机制. 结果表明：纳米PbS为面心立方相结构，粒径约15 nm；10%PbS-TiO2复合膜具有良好的抗磨减摩性能，薄膜的磨损机制主要是轻微的擦伤、粘着转移和磨粒磨损.     

纳米TiO2的性能及其研究进展

纳米二氧化钛是一种新型无机材料,它具有光催化活性,能利用太阳光催化降解很多有毒、有害的物质,具有广阔的应用前景,近年来已成为材料研究领域的热点.本文介绍了纳米TiO2膜的光催化机理、电荷传输特性及其制备方法、现阶段国内外研究的热点以及研究进展.     

高分散稳定纳米金刚石润滑油的制备及其摩擦学性能

为了改善纳米金刚石颗粒(NDPs)在抗磨液压油(AHO)中的分散性,制备了酸氧化?高温热处理的NDPs (T-NDPs),将其与添加剂(油胺、聚异丁烯丁二酰亚胺T154和高碱值合成磺酸钙T106)混合后加入AHO中,制得含T-NDPs的AHO。用FESEM及Zeta电位仪、FT-IR和静态沉降法对其分散性进行表征,用四球摩擦磨损试验机、3D激光扫描显微镜和SEM/EDS对含T-NDPs的AHO的摩擦学性能和磨痕区域进行了分析。结果表明,酸氧化?高温热处理后,NDPs的平均粒径从270.2 nm降至153.5 nm,吸附添加剂后的T-NDPs的平均粒径为101.5 nm,添加剂可提高T-NDPs的油溶性并抑制其团聚,因而含T-NDPs的AHO具有良好的分散稳定性;T-NDPs含量为0.04wt%时,AHO的摩擦系数和磨斑直径比不加T-NDPs时分别降低13.2%和17.8%;T-NDPs作为润滑添加剂的减摩抗磨功效归因于其在摩擦界面起到支撑和滚动轴承的作用及在摩擦副表面参与润滑膜形成。     

树枝状纳米铜的制备及其性能研究

采用液相还原法制备得到了树枝状纳米铜,对产物进行了表征。结果表明,在表面活性剂的修饰下产物具备完整的形貌特征。运用四球长时抗磨实验系统地研究了树枝状纳米铜对润滑油性能的影响。考察了其作为润滑油添加剂的抗磨减摩性能及其对钢球磨损表面的修复作用。结果表明在一定实验条件下,添加量为0.5%时,在摩擦表面形成润滑膜对磨痕进行了修复,减小了摩擦系数,降低了磨损量,在一定程度上改善了润滑油的抗磨减摩性能。     

超薄氧掺杂g-C3N4纳米片的制备及其光催化性能

采用H2SO4与KMnO4为氧化剂，通过对热聚合法合成的原始石墨相氮化碳（g-C3N4）超声辅助氧化剥离，制备了超薄氧掺杂g-C3N4纳米片。基于HRTEM、XRD、AFM、XPS表征，考察了超声辅助氧化剥离对原始g-C3N4形貌、结构的影响；通过可见光催化降解刚果红分析了超薄氧掺杂g-C3N4纳米片的光催化性能；通过UV-vis-DRS、EIS、PL分析，探究了超薄氧掺杂g-C3N4纳米片光催化性能的增强机制。结果表明，对原始g-C3N4超声辅助氧化剥离6 h，可获得比表面积为58.45 cm2 g-1、厚度为1.08 nm的超薄氧掺杂g-C3N4纳米片；超薄氧掺杂g-C3N4纳米片（200 mg L-1）对刚果红（20 mg L-1）在120 min内可实现83%的降解，具有良好的光催化性能；与原始g-C3N4相比，超薄氧掺杂g-C3N4纳米片更有利于催化活性位点的暴露与光生载流子的分离传输，从而具有更好的光催化性能。     

MOFs/PEI混合基质膜的制备及CO2分离性能研究

二氧化碳的分离和捕获对可持续发展具有重要意义。聚醚酰亚胺(PEI)具有优异的耐溶剂、耐高温、选择性高等优势,然而CO₂渗透性能低成为限制其进一步发展的关键瓶颈。通过引入2种三维MOFs颗粒[UIO-66和MIL-101(Cr)]及2种二维MOFs纳米片[CuBDC和Zn₂(bim)₄]制备了4种MOFs/PEI混合基质膜(MMMs),对膜的物理化学性质及CO₂分离性能展开深入研究。结果表明MOFs的引入大幅提高了PEI膜的CO₂扩散系数及分离性能,并改善了PEI膜的抗CO₂塑化性能。同时,相比三维MOFs颗粒,二维CuBDC纳米片与PEI表现出更高的相容性,其填料含量为20%时MMMs的CO₂渗透通量相比纯PEI膜提高了3.5倍,其CO₂/CH₄选择性提高了2.2倍。以二维MOFs纳米片为功能性填料制备混合基质膜用于CO₂分离是一种有效的策略。     

表面修饰纳米铜颗粒添加剂的摩擦学性能

采用液相还原两步法制备了表面修饰的铜纳米颗粒,采用美国产UMT-3摩擦试验机进行四球长时抗磨实验,考察了其作为150N基础油添加剂的抗磨减摩性能及对钢球磨损表面的修复作用,用SEM和EDS分析了磨损表面的形貌和元素组成.结果表明,经过表面修饰的纳米铜颗粒作为添加剂能显著改善150N基础油的抗磨减摩性能.含4%纳米铜颗粒...     

液相剥离法制备少层石墨烯及其在去离子水中的摩擦学性能

采用超声直接剥离工艺,在二甲基亚砜中对膨胀石墨进行剥离处理制备出少层石墨烯,并对其结构进行表征和分析。将该少层石墨烯作为润滑添加剂添加到去离子水中,使用MFT-R4000型多功能往复摩擦磨损试验仪对其摩擦学性能进行测试,利用三维形貌测量仪、扫描电子显微镜、能谱仪和X射线光电子能谱等手段分析了磨损表面的形貌、元素组成及典型元素的化学状态。结果表明:该工艺制备出的纳米量级少层石墨烯作为去离子水添加剂,具有良好的减摩抗磨性能,并使摩擦副在去离子水润滑下的磨损机理发生改变,由黏着磨损和严重的腐蚀磨损转变为以磨粒磨损为主,但伴随轻微的电化学腐蚀磨损。其主要原因是少层石墨烯片层在磨损表面形成的吸附或沉积膜、少层石墨烯的层间滑动以及磨损表面生成的摩擦化学反应膜共同作用。     

微乳液法制备纳米SiO2/TiO2及其光催化性能

以无机物聚合硅酸为硅源、硫酸钛为钛源,采用微乳液法制备了SiO2/TiO2复合光催化剂,考察了制备条件对SiO2/TiO2光催化活性的影响,并利用SEM、FTIR、XRD和BET等技术手段对光催化剂进行了表征。结果证明,SiO2和TiO2颗粒之间存在着强的相互作用,形成了Ti-O-Si键,从而抑制了TiO2粒径的增大,延缓了TiO2由锐钛矿相向金红石相的转变。对甲基橙等染料的光催化降解实验结果表明,SiO2/TiO2的光催化活性并非随着TiO2的含量增加而提高,当硅与钛物质的量比为1∶1并在160℃的温度下水热合成2.5 h时,SiO2/TiO2光催化剂在紫外光照15 min后对甲基橙的脱色率为85.5%,与同等条件下制备的TiO2相比具有更好的光催化活性和更大的比表面积。     

基于第一性原理的金属掺杂WS2增强气体传感器性能研究

对于驾驶舱空气安全质量问题越来越受到人们的关注,而空气质量检测与传感器相关。本文通过第一性原理方法系统的研究金属(Au、Pt、Ag)掺杂二维材料WS₂提升气体CO、NO、SO₂的检测性能和性质,包括吸附行为、吸附能和电荷转移。结果表明,Ag、Au掺杂WS₂单层后的电子性质具有金属属性,吸附能相应的增加;另外气体距离基底的距离变小;除Pt掺杂吸附NO气体,基底作为电子的受体,其余基底均作为电子的供体。通过分析得到了Ag、Au掺杂的WS₂单层对于检测三种有害气体非常有效,气敏性能为NO₂大于SO₂大于CO。本研究从理论角度研究了二维材料WS₂掺杂Au、Pt、Ag检测气体CO、NO、SO₂的灵敏性,为气体传感器的开发提供新的思路和途径。     

二维蒙脱石纳米片对石蜡的包覆封装及其储热调温性能EI北大核心CSCD

相变储能材料应用于建筑保温领域,以实现温度峰值荷载转移、降低建筑能耗的目的。制备了高度分散的二维蒙脱石纳米片,利用其孔(空)腔表面吸附作用包覆封装储能材料-石蜡形成了薄壳结构。研究了石蜡浓度和十六烷基三甲基溴化铵浓度等对蒙脱石纳米片及其包覆封装效果的影响规律。分析了相变储能复合材料的热存储性能。将相变储能复合材料应用到建筑保温板中,通过对相变储能保温板的力学性能和储热调温性能的测试,表明二维蒙脱石纳米片/石蜡复合相变材料能够在保持保温板力学性能的同时,有效提升其热阻,并能延迟峰值温度的出现,提升了室内居住环境的舒适性。这对新型建筑节能材料的研发和应用具有重要的理论和实践意义。     

硅烷/纳米CeO2·ZrO2复合膜层的制备及其性能研究

针对低温多效海水淡化过程中金属换热管路的腐蚀问题,采用硅烷（APS）、纳米氧化锆（Zr O₂）及纳米氧化铈（Ce O₂）在铝合金表面制备硅烷/纳米Zr O₂·Ce O₂复合膜层,研究其抑制金属腐蚀的效果。结果表明,当纳米Zr O₂、纳米Ce O₂添加浓度为50 mg/L时,复合膜层的综合性能较好;通过动电位极化法和电化学阻抗法探究了复合膜层在不同温度下的耐蚀性能,结果表明硅烷/纳米Zr O₂·Ce O₂复合膜层的防护效果较单一硅烷膜层有明显提升。随着溶液温度的升高,硅烷/纳米Zr O₂·Ce O₂复合膜层的耐蚀性能降低较少,纳米Zr O₂、纳米Ce O₂的协同作用使得硅烷膜更能适应高温高盐环境。     

表面修饰铁纳米颗粒的制备及其摩擦性能

以次亚磷酸钠为还原剂,双烷氧基二硫代磷酸铵盐为修饰剂,在四氢呋喃-饱和食盐水的两相体系中合成了表面修饰的铁纳米颗粒,采用红外光谱仪、热分析仪等仪器对其进行了结构表征;在透射电子显微镜下观测所制备的铁纳米颗粒的形貌;在四球摩擦试验机上测试了其摩擦性能,并在扫描电子显微镜和能谱分析仪上对钢球表面进行了形貌观测和表层成分分析。结果表明,铁纳米颗粒在低极性有机溶剂中具有良好的分散性,并具有良好的抗磨和承载能力。磨斑的表面分析表明,铁纳米颗粒添加剂在边界润滑下形成了一层含Fe、S、P和O元素的表面膜是其具有良好摩擦学性能的主要原因。     

环氧树脂/纳米SiO2复合材料摩擦学性能与正电子湮没谱的研究

利用超声波和偶联剂处理的方法，将不同比例的纳米SiO2与环氧树脂相复合，制备了环氧树脂／纳米SiO2复合材料并测定了其显微硬度。用摩擦磨损试验机评价了试样在干摩擦条件下的摩擦学性能，用正电子湮没寿命技术(PALT)测试了试样的微观结构。结果表明，纳米SiO2可有效地改善环氧树脂的摩擦性能；摩擦后试样的自由体积孔穴尺寸比摩擦前大，随着SiO2含量的增加，自由体积孔穴尺寸呈增大趋势，而自由体积孔穴浓度呈减少趋势。