碳化硅纳米纤维改性C/C复合材料的力学性能

以电镀Ni颗粒为催化剂,采用催化化学气相沉积(CCVD)法,在单向炭纤维(CF)表面原位生长碳化硅纳米纤维(SiCNF),制备出SiCNF/CF共增强毡体。以此共增强毡体为前驱体,化学气相沉积碳后得到密度为1.7g/cm3的SiCNF改性C/C复合材料。复合材料力学性能测试表明,SiCNF改性可使C/C复合材料的抗弯强度、抗压强度和显微硬度明显提高。扫描电子显微镜和偏光显微镜观察表明,SiCNF改性处理改变了C/C复合材料中基体炭的结构,使其成为类似粗糙层(RL)或高织构的结构。     

碳化硅纳米纤维/炭纤维共增强毡体的制备

以电镀Ni颗粒为催化剂,采用化学气相沉积(CVD)法,在炭纤维表面原位生长SiC纳米纤维(SiC-NF),制备出SiC纳米纤维/炭纤维共增强毡体.XRD和SEM分析表明生成的SiC纳米纤维物相为β-SiC,平均长度可达几十微米,直径在几十到几百个纳米之间.通过改变电镀镍的时间,研究了催化剂Ni颗粒的大小、形态及分布对SiC-NF生长情况的影响,研究结果表明,催化剂Ni颗粒分布越细小、均匀,催化活性越大,所生长的纳米SiC纤维也越细长,分布越均匀.     

制备温度对热解炭包覆磷酸铁锂/气相生长炭纤维复合正极材料的影响

采用微波化学气相沉积法一步合成了热解炭包覆磷酸铁锂/气相生长炭纤维复合正极材料. 借助X射线衍射仪、场发射扫描电子显微镜、高分辨透射电镜和电化学测试仪等测试手段研究了不同制备温度对材料晶体结构、显微形貌和电化学性能的影响. 结果表明, 当制备温度由500℃升至600℃时, 磷酸铁锂主晶相的颗粒尺寸没有发生明显变化, 而原位VGCF的网络程度却明显增加, 材料的放电比容量随之提高; 当制备温度进一步升高到700℃时, 磷酸铁锂颗粒异常生长现象加剧, VGCF直径较大且粗细不均, 材料的电化学性能变差. 研究发现, 当温度为600℃时, 材料表现出较优的电化学性能, 25℃在0.2C、0.5C、1C和3C倍率下的放电比容量分别可达163、159、153和143mAh/g.     

Fe掺杂钛基SnO2/Sb电催化电极的制备及表征

为了改进钛基SnO2/Sb电极的电催化性能,采用高温热氧化法制备了Fe掺杂钛基SnO2/Sb 电极.采用SEM、EDX以及XRD等方法对所制备电极的表面形貌、元素组成及结构进行分析,并以苯酚为目标有机物,研究了所制备电极对有机污染物的电催化降解能力.结果表明,适量Fe的掺杂有利于晶粒细化和导电性的提高;但过量Fe的掺杂可能导致SnO2晶格的混乱程度增大,甚至使晶格破坏,从而使电极性能降低;掺杂0.5?的SnO2/Sb电极对苯酚的降解效果优于未掺杂Fe的电极;电解3 h后,苯酚去除率和化学需氧量(COD)去除率分别达到100.0%和92.0%.     

GaN/Al_2O_3(0001)上Ge薄膜的CVD外延生长

本工作采用化学气相淀积方法,以GcH4为反应气源,以InN/CaN/Al2O3(0001)复合衬底作陪片,在CaN/Al2O3(0001)复合衬底上外延生长了Ge薄膜,并对生长机理进行了探讨.研究结果表明直接在N2气氛下外延得到了多晶Ge薄膜,表面较平整,由吸收光谱得出其带隙宽度为0.78 eV;经过H2预处理,CaN/Al2O3复合衬底表面出现金属In的沉积,外延Ge薄膜沿(111)方向择优生长,晶体质量较高.     

炭纤维网布/螺旋碳纤维复合材料制备及电磁性能研究

以炭纤维网布为基体,通过电镀工艺在炭纤维网布上形成Ni催化剂膜,采用化学气相沉积方法原位合成炭纤维网布/螺旋纳米碳纤维复合材料,采用扫描电镜(SEM)、Raman光谱和X射线衍射仪(XRD)对生长的螺旋纳米碳纤维的形态和结构进行表征。考察主要反应因素—温度对螺旋纳米碳纤维生长的影响,并就生长过程进行了讨论;对其制备出的炭纤维网布/螺旋纳米碳纤维复合材料在8.2～12.4GHz频段的电磁性能进行分析,考察其吸波性能。结果表明制备出的炭纤维网布/螺旋纳米碳纤维复合材料比单一的螺旋纳米碳纤维具有更高的电磁损耗角正切,电损耗正切值由0.7提高到3.8,表明复合材料具有较好的吸波性能。     

不同催化剂作用下生长的碳纳米管和碳纳米纤维复合膜的电吸附性能

采用低压低温气相沉淀法在不同催化剂(Fe和Ni)作用下制备碳纳米管-碳纤维复合薄膜,并研究其电容去离子行为,结果表明:在Ni催化作用下石墨上生长的碳纳米复合薄膜电极的去离子能力比Fe催化作用下生长的碳纳米复合薄膜电极的强;并且碳纳米复合薄膜的电吸附遵循langmuir单层等温吸附.     

聚氨酯/碳纳米纤维复合材料的结构和抗凝血性能

分别采用溶液共混和熔融共混的方法制备出聚氯酯／碳纳米纤维复合材料，研究了碳纳米纤维对聚氯酯的热行为和表面微观化学组成的影响，并观察和测定了血小板在复合材料表面的粘附以及血液中血红蛋白浓度、纤维蛋白原浓度的变化，分析了碳纳米纤维对聚氯酯血液相容性的影响．结果表明，引入碳纳米纤维后，聚氯酯复合材料的表面氧含量有不同程度的提高，玻璃化转变温度及熔融温度都发生了改变；血小板在复合材料表面的粘附受到明显的抑制；经血泵循环4h后，在与聚氯酯复合材料表面接触的血液中，血红蛋白和纤维蛋白原浓度的变化相对减小；复合材料的血液相容性提高．     

反应温度对碳纳米管的影响

本文利用化学气相沉积( CVD)法,以乙烯为碳源气体,二茂铁为催化剂,在二氧化硅上制备出一系列碳纳米管,并通过拉曼光谱和扫描电子显微镜( SEM)对其形貌、结构和组分进行表征,分析反应温度对碳纳米管的影响.研究发现:当反应温度为860℃时,有均匀的碳纳米管薄膜生成,其管径和长度分别达到104 nm和95 μm,同时结构缺陷少,非碳管杂质较少,纯度较高.     

甲烷催化裂解制备毛线状炭纤维及其微观结构

以甲烷为碳源，硫酸亚铁为催化剂前驱体，通过化学气相沉积在石墨基板上制得毛线状炭纤维。扫描电子显微镜观察得知所制炭纤维具有毛线状结构，由许多直径更小的子纤维交叉合并而成。单束毛线状炭纤维的直径为4μm-8μm。高分辨透射电子显微镜显示构成纤维的碳层排列不平直，存在偏转角，有序排列的碳层被分割成许多有序微晶区域。进一步采用X射线衍射和激光拉曼光谱等分析手段对其微观结构进行表征，表明毛线状炭纤维中碳层排列有序度较高，石墨微晶尺寸较大（La≈5nm），层间距较小（d002=0．340nm）。推测毛线状炭纤维生长机理符合“吸附-扩散-析出”过程，形成毛线状结构主要由催化剂颗粒直径决定。     

Kinetics of chemical vapor infiltration of carbon nanofiber-reinforced carbon/carbon composites

Preforms containing 0, 5, 10, 15 and 20 wt.% carbon nanofibers (CNFs) were fabricated by spreading layers of carbon cloth, and infiltrated by using the technique of isothermal chemical vapor infiltration (ICVI) at the temperature of 1100 °C under the total pressure of 1 kPa and with the flow of the mixture of propane/nitrogen in a ratio of 13:1. The infiltration rates increased with the rising of CNF content, and after 580 h of infiltration, the achievable degree of pore filling was the highest when the CNF content was 5 wt.%, but the composite could not be densified efficiently as the CNF content ranged from 10 to 20 wt.%. An analysis of the results, based on the effective diffusion coefficient and on the in-pore deposition rates, shows that the CNFs, due to their higher aspect ratio, accelerate overgrowth at pore entrances and thus lead to incomplete pore filling.     

石墨/聚丙烯复合板与碳纸间的接触电阻

应用模压工艺制备了质子交换膜燃料电池(PEMFC)用石墨/聚丙烯树脂复合板,研究了接触压力、聚丙烯树脂含量、熔融流体指数(MFI)和模压工艺条件对复合板与碳纸间接触电阻的影响.结果表明,复合板中石墨与碳纸间所形成的接触点数目是决定接触电阻大小的重要因素.接触压力的增大使石墨与碳纸间接触点的数目增大,导致接触电阻减小.而随着聚丙烯树脂含量的增加,接触电阻增大.随着MFI值的增大,模压压力的增大和模压温度的升高,接触电阻都缓慢增大.     

用作气相催化反应体系CNF/泡沫炭催化剂载体的合成

以中间相沥青为碳质前躯体,采用自发泡法制得泡沫炭.为了提高比表面积,泡沫炭经质量分数65％的HNO3氧化后,采用化学气相沉积法在其表面生长一层纳米炭纤维(CNFs).泡沫炭表面生长一层CNFs后,其比表面积和导热系数分别由40m2/g、107W/mK相应提高到198 m2/g、125W/mK.这种结构的CNFs/泡沫炭复合材料可以用作气相催化反应体系的催化剂载体.     

Synthesis of carbon nanofiber films and nanofiber composite coatings by laser-assisted catalytic chemical vapor deposition

Uniform carbon nanofiber films and nanofiber composite coatings were synthesized from ethylene on nickel coated alumina substrates by laser-assisted catalytic chemical vapor deposition. Laser annealing of a 50 nm thick nickel film produced the catalytic nanoparticles. Thermal decomposition of ethylene over nickel nanoparticles was initiated and maintained by an argon ion laser operated at 488 nm. The films were examined by scanning electron microscopy and by transmission electron microscopy. Overall film uniformity and structure were assessed using micro-Raman spectroscopy. Film quality was related to the experimental parameters such as incident laser power density and irradiation time. For long irradiation times, carbon can be deposited by a thermal process rather than by a catalytic reaction directly over the nanofiber films to form carbon nanocomposite coatings. The process parameters leading to high quality nanofiber films free of amorphous carbon by-products as well as those leading to nanofiber composite coatings are presented.     

Fabrication of a-Si1−xCx:H thin films for solar cells by the Cat-CVD method using a carbon catalyzer

We propose a new approach to fabrication of hydrogenated amorphous silicon carbide (a-Si_1−xC_x:H) thin films for solar cells by the catalytic chemical vapor deposition (Cat-CVD) method using a carbon catalyzer, which is more stable than tungsten or tantalum. It was found that by using the carbon catalyzer, undoped and boron-doped a-Si_1−xC_x:H films were easily obtained from a SiH₄, CH₄ and B₂H₆ mixture without any change in the catalyzer surface, even after deposition for longer than 30 h.