NH_4F改性MWCNTs负载Pd纳米粒子的电催化性能研究

以无机物NH4F为改性剂,对NaOH处理后的多壁碳纳米管(f1-MWCNTs)进行共价键表面修饰得到f2-MWCNTs,将前驱体溶液在紫外光照射下边还原边负载于f2-MWCNTs表面,制得Pd/f2-MWCNTs催化剂。利用FT-IR、TEM、EDS、XRD和XPS等手段对其进行表征,结果表明f2-MWCNTs表面形成C—F、C—N等化学键和Pd/f2-MWCNTs表面存在Pd-F配位键,通过这些化学键的相互作用改变了Pd的电子结构,从而提高Pd纳米粒子的负载率和分散性。通过电化学测试发现,Pd/f2-MWCNTs催化剂对甲醇具有优异的催化性能,其质量电流密度是JM公司商业Pd/C催化剂的2.87倍。     

ZrO_2-MWCNTs复合材料的制备及ZrO_2-MWCNTs/环氧复合涂层性能研究

通过水热法将纳米ZrO_2粒子负载于多壁碳纳米管(MWCNTs)表面,成功制备出ZrO_2-MWCNTs复合材料。采用FT-IR、XRD和SEM等方法对ZrO_2-MWCNTs复合材料的结构及形貌进行了表征,结果表明:ZrO_2粒子与MWCNTs通过化学键结合,有效负载于MWCNTs表面。将复合材料通过硅烷偶联剂(KH560)改性并共混分散于环氧树脂,分别制备出1%(wt,质量分数,下同)、3%和5%的ZrO_2-MWCNTs/环氧复合涂层,通过耐磨性测试及电化学交流阻抗谱评价了复合涂层的耐磨性和耐蚀性,结果表明:ZrO_2-MWCNTs高效分散于环氧树脂中,所制备复合涂层的机械性能及耐腐蚀性能均得到改善,并在ZrO_2-MWCNTs含量为3%时达到最大。     

磁性碳纳米管负载铑催化剂在丁腈橡胶氢化方面的应用研究

采用水热合成法,在多壁碳纳米管(MWCNTs)表面原位生成四氧化三铁(Fe_3O_4)纳米粒子,制备碳纳米管磁性载体(MWCNTs@Fe_3O_4),再将铑(Rh)纳米粒子负载在该磁性载体上,形成新型磁性碳纳米管催化剂(MWCNTs@Fe_3O_4@Rh)。采用透射电子显微镜(TEM),X-射线粉末衍射(XRD),X射线光电子能谱(XPS)等手段表征催化剂的结构和形貌,从TEM可以看出碳纳米管缠绕在直径300nm～400nm的四氧化三铁(Fe_3O_4)纳米粒子上,并且表面负载有直径小于10nm的Rh纳米粒子。采用XRD和XPS等手段也证明Fe_3O_4以及Rh粒子的存在。同时对该催化剂在丁腈橡胶(NBR)选择性加氢方面进行探索。在120℃,4.0MPa,8h条件下,得到了氢化率达到98.17%的氢化丁腈橡胶(HNBR),该催化剂对CC双键具有良好的选择性。将制备的MWCNTs@Fe_3O_4@Rh催化剂与传统的MWCNTs负载Rh的催化剂(MWCNTs@Rh)进行循环使用,发现在重复3次之后,新型催化剂仍能达到91.53%以上的氢化度,而传统的催化剂不到40%。     

碳纳米管/石墨烯负载PtRu催化剂对甲醇的电催化氧化

以碳纳米管(CNT)和石墨烯(GNS)混合材料作为载体,采用微波还原法将PtRu纳米粒子负载到混合载体表面,制备了PtRu/CNT-GNS纳米催化剂。透射电镜(TEM)结果显示,PtRu纳米粒子均匀地分散在混合载体表面,粒径分布范围较窄,平均粒径约为2.17nm。电化学测试结果表明,与单一碳载体负载的催化剂PtRu/CNT相比,PtRu/CNT-GNS呈现出更高的甲醇氧化活性和更好的抗中毒能力。     

碳纳米管载体改性条件对Pt纳米粒子电催化氧化性能的影响

利用紫外光照射诱导亚甲基蓝改性碳纳米管(MWCNTs), 是一种工艺简单、绿色无毒的改性催化剂碳载体的新方法。本研究以光照改性时间、改性剂(亚甲基蓝)用量和紫外光波长为主要影响因素, 系统研究了不同因素对MWCNTs改性的影响及其对催化剂催化性能的影响。利用透射电子显微镜(TEM)对不同条件下的催化剂形貌进行了表征, 采用循环伏安法(CV)和时间电流法(i-t)等电化学测试手段对催化剂在碱性介质中催化氧化甲醇的催化活性和催化稳定性分别进行了测试, 研究结果表明: 光照时间为6 h、亚甲基蓝用量为10 mg、紫外光波长采用254 nm时, MWCNTs的改性效果最佳, Pt纳米粒子在改性最佳的MWCNTs表面的负载均匀性最好, 所得催化剂的催化性能也最优, 其催化活性是商业Pt/C催化剂的2倍多, 这种改性方式为高活性、低成本燃料电池阳极催化剂的研究提供了新方法。     

活化和氮掺杂炭层包覆碳纳米管载铂催化剂电催化性能研究

利用化学浸渍还原法,以原始和混酸活化碳纳米管,及聚苯胺改性制备的氮掺杂炭层包覆碳纳米管为载体,制备上述碳纳米管负载铂催化剂,研究比较它们作为质子交换膜燃料电池催化剂的电催化性能。透射电镜观察表明,以混酸活化碳纳米管为载体一定程度改善了铂粒子在碳管上的沉积形态和分散性,沉积的铂粒子大小约5~8nm,但铂粒子仍存在较明显的团聚现象;而因聚苯胺改性碳纳米管外层为均匀氮掺杂炭层,铂粒子能均匀分散沉积于氮掺杂层表面,其平均粒径约为2~4nm。电化学分析表明,混酸活化和氮掺杂炭层包覆碳纳米管都能够改善负载催化剂的电催化活性,尤其氮掺杂炭层包覆碳纳米管负载铂催化剂不仅具有最高氧还原活性,其负载催化剂同时展现了良好的循环稳定性。     

纳米Au/C催化剂的制备及催化应用研究

选择柠檬酸钠还原法制备尺寸可控的胶体Au纳米粒子溶液,用TEM和UV-Vis吸收光谱对Au纳米粒子的尺寸及形貌进行了表征。然后将Au纳米粒子负载于活性炭上制得了Au/C催化剂。将Au/C催化剂用于液相催化氧化葡萄糖和乙二醛反应,结果表明Au/C催化剂的催化活性较高,这一制备方法较为成功。并对催化反应机理进行了探讨。     

Au纳米粒子混合“肠状”Pd纳米线的Au-Pd/C催化剂的制备与表征

用化学还原法制备Au-Pd双金属混合纳米胶体溶液,然后负载在活性炭上获得Au-Pd/C催化剂,利用TEM表征了纳米粒子负载前后的尺寸与形态,并用XPS技术表征了纳米Au-Pd/C催化剂上Au、Pd的表面化学状态,讨论了胶体溶液混合前后所得到的催化剂上Au、Pd的结合能变化。结果得到了Au混合“肠状”Pd纳米线的Au-Pd/C催化剂,两者结合产生的协同催化效应同时降低了Au和Pd的结合能。     

Au纳米粒子/双层TiO2周期结构的制备及其对乙醇的电催化性质

利用二次阳极氧化法成功制备了双层TiO₂纳米管周期结构。通过改变氧化电压可以有效地调整双层TiO₂纳米管的管径, 从而控制样品的形貌。通过实验优化确定双层TiO₂周期结构的制备条件为一次氧化电压60 V, 二次氧化电压40 V。利用原位光还原法, 在TiO₂周期结构表面负载了Au纳米粒子并研究了前驱体溶液浓度与光照时间对样品的影响。在0.05 mmol/L HAuCl₄溶液中光照90 min后得到的Au纳米粒子具有最优的形貌与分布。这种绿色的原位光还原法因为避免使用保护剂与还原剂而有效提高了Au纳米粒子的催化活性。制备所得的Au/TiO₂周期异质结构可以直接作为工作电极用于乙醇的电催化氧化, 并表现出了良好的催化活性与稳定性。除了Au纳米粒子, 其他金属纳米粒子如Ag、Pd、Cu等均可通过该方法成功负载于双层TiO₂纳米管周期结构上。这种新型的异质结纳米结构作为燃料电池的阳极材料表现出了巨大的潜力。     

乙酰丙酮铁为催化剂源在碳纤维表面生长碳纳米管的工艺研究

以乙酰丙酮铁为催化剂源,三甘醇为溶剂,通过溶剂热法在碳纤维表面负载催化剂前驱体,在H2与N2中一定温度下进行还原,采用化学气相沉积法在碳纤维表面生长碳纳米管。研究了催化剂的负载条件和碳纳米管的生长条件,采用XRD、FTIR、RAMAN对乙酰丙酮铁在三甘醇中反应在碳纤维表面负载催化剂前驱体产物进行分析,用SEM、TEM对催化剂前驱体粒子及碳纳米管的形貌进行表征。结果表明:催化剂前驱体为粒径30nm左右的Fe3O4颗粒,当催化剂的还原温度为415℃、还原时间为60min时,Fe3O4颗粒还原成纳米Fe颗粒;当碳纳米管的生长温度为750℃、生长时间为30min、气流体积比为V(N2)∶V(H2)∶V(C2H2)=50∶10∶10时能在碳纤维表面生长出形貌均一、管径为30~60nm的碳纳米管。     

Au、Ag/氧化石墨烯复合催化体系的制备及催化性能研究

以氧化石墨(GO)为载体,利用两步法制备了一种表面相对"清洁"的负载型纳米催化剂(Au/GO)。通过控制电解质与纳米粒子的比例,可得到一系列团聚体大小不同的Au/GO。以NaBH4作为还原剂催化还原对硝基苯酚来评价Au/GO的催化活性,并且用紫外-可见光谱仪跟踪测试反应进度。结果表明,经过电解质处理后,负载型Au纳米的表面活性剂量会有所降低并暴露出更多的"活性位点",故Au/GO与未负载的Au相比,催化活性明显提高。更有趣的现象是当纳米团聚体尺寸较小时,Au/GO表现出较高的催化活性,说明了团聚体状态对催化活性有显著的影响作用。     

rGO-AuNPs/n-Si的肖特基接触特性研究

通过水热法制备了还原氧化石墨烯负载Au纳米复合材料(rGO-AuNPs),结合旋涂法,将其涂覆在单晶硅表面,制备出rGO-AuNPs/n-Si肖特基接触。结果表明,rGO-AuNPs的衍射峰以单质Au为主,存在较弱的石墨烯衍射峰,同时纳米Au粒子(Au nanoparticles, AuNPs)较均匀分布在石墨烯表面,表明成功合成了负载Au的还原氧化石墨烯。从电流-电压(Current-voltage,I-V)曲线可以看出rGO-AuNPs/n-Si肖特基接触具有整流特性。在负载量下,随着Au含量的递增,肖特基势垒高度增加,理想因子减小,但漏电流增大,可能是由于氧化石墨烯在还原过程中缺陷的存在,产生了隧道电流和镜像力,降低了肖特基势垒的横向均匀性。     

聚对苯二甲酸乙二醇酯滤料超疏水表面的制备及性能

以聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)滤料为基体材料,正硅酸乙酯(TEOS)和甲基三乙氧基硅烷(MTES)为改性剂,采用溶胶-凝胶法,制备超疏水性PET滤料。在此基础上,采用场发射扫描电子显微镜(FESEM-EDS)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)和接触角测试仪研究PET滤料改性前后的微观形貌、表面组成以及接触角等参数。研究表明:改性前后滤料微观孔隙率基本不变,TEOS改性的PET(T-PET)滤料由于形成大量亲水性的—OH基团,呈现完全润湿性;MTES改性的PET(M-PET)滤料表面存在疏水性的—CH₃基团,呈现高疏水性;TEOS和MTES共同改性的PET (MT-PET)滤料表面由于大量疏水性的—CH₃基团,且有大量的含有—CH₃基团SiO₂纳米粒子沉积在纤维表面,降低了滤料表面能,形成纳米级粗糙、褶皱甚至凸起形态;MT-PET的静态接触角(WCA)为(158.8±1.2)°,流失角(WSA)为(6.9±1.5)°,达到超疏水状态。此外,通过喷涂湿粉尘和水中浸泡(室温)滤料对比试验,表明MT-PET滤料具有良好的自清洁性能与稳定性。综上,本文中MT-PET超疏水滤料的制备,对于高湿环境下的袋式除尘材料的研究开发具有潜在价值。      

碳纳米管/聚砜共混超滤膜的制备与表征

多壁碳纳米管(MWNTs)首先经硫酸/硝酸混酸处理,然后与5-异氰酸酯-异酞酰氯反应,得到改性碳纳米管.将改性碳纳米管分散于N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)中,再与聚砜(PSF)的DMAc溶液混和,以水为凝胶浴,制备碳纳米管/共混超滤膜.共混膜通过全反射红外光谱、扫描电镜、原子力显微镜、渗透性能测试与静态吸附实验测定.结果表明:铸膜液相转化的过程中荷电基团将更倾向于在膜表面聚集,可在温和条件下实现碳纳米管在膜表面的有序排布,使碳纳米管/聚砜超滤膜接触角变小,表面变光滑.     

微米铜粉/纳米TiO_2复合粒子的低温制备及光吸收性能

利用仿生合成的方法在温和条件下制备了微米铜粉/纳米TiO2复合粒子.选择有机胺对Cu粉进行表面处理,XPS分析表明有机胺通过N原子与表面Cu2+络合形成功能层,在Cu粉表面引入NH2和OH等功能基团,对比实验证实功能基团能够诱导无机氧化物的仿生沉积.XRD结果表明铜粉表面包覆的纳米TiO2呈现锐钛矿晶型,漫反射光谱(DRS)分析表明,Cu粉经过有机胺处理后在716.5nm处出现了由Cu2+离子与N配位产生的弱吸收.复合粒子的光吸收性能介于TiO2和Cu粉之间,Cu负载后样品的光吸收阀值从397.5nm红移至448.9nm,红移的原因可归于Cu负载后TiO2导带下出现新能级,光生电子经过这些中间能级发生跃迁,所需激发能量降低至可见光范围.448.9nm处吸收边的存在表明复合粒子具备可见光催化活性.     

超声频率对碳纳米管结构及其负载PtRu催化剂催化活性的影响

在浓硝酸和浓硫酸混合液中,采用频率分别为25、40、60和80kHz的超声波对碳纳米管(CNTs)进行官能团化处理,运用X射线衍射(XRD)、傅立叶红外(FT-IR)、热重分析(TG)等手段,考察了超声处理对碳纳米管晶相结构、表面基团、含氧基团含量的影响.以不同超声频率处理的碳纳米管作为载体,制备了一系列碳纳米管负载PtRu催化剂,并用X射线衍射技术对催化剂的晶体结构进行了表征.采用循环伏安法(CV)测试了催化剂对甲醇电氧化反应的催化活性.结果表明,采用超声频率为60Hz处理的碳纳米管具有较高的含氧基团含量,用其作为载体制备的PtRu/CNTs60催化剂具有最佳的甲醇电氧化催化活性.     

蒙脱土/碳纳米管组成对聚乙烯复合材料性能的影响

将改性的纳米蒙脱土(MMT)和官能化的多壁碳纳米管(MWCNTs)进行复合,然后负载TiCl4催化组分,制备出纳米载体Ziegler-Natta催化剂,最后进行乙烯原位聚合得到含有多维纳米材料的聚乙烯基复合材料。通过调控纳米载体中两种材料的组成,研究蒙脱土/碳纳米管组成对纳米复合材料性能的影响。结果表明:纳米蒙脱土、改性碳纳米管复合作为催化剂的载体,能够得到高活性的乙烯聚合催化剂。两种纳米材料组成的改变,会影响聚乙烯复合材料的力学性能。当多壁碳纳米管与蒙脱土比例为1∶1时,所得到的复合材料的拉伸强度为38.7MPa。     

微波法合成Co1-xNix/MWCNTs纳米复合材料及磁性研究

采用微波法在不加表面活性剂的条件下合成碳纳米管负载组成可控的Co1-xNix/MWCNTs(x=0.2、0.5、0.6、0.8)纳米复合材料,通过XRD、TEM、SAED和EDX等技术进行表征,用VSM测试了样品的磁性.结果表明,Co1-xNix纳米粒子均匀地负载在碳纳米管表面;当x=0.2、0.5、0.6、0.8时,...     

硅钛杂化介孔球负载金纳米粒子及其催化性能调控

以能源开发(如光解水制氢)及环境保护(如有机物降解)应用为目标, 负载型贵金属催化剂在设计、制备及理论研究方面已取得了长足的发展。本工作以具有特异形貌及结构的树枝状二氧化硅纳米球载体为基础, 通过溶胶-凝胶法在其孔道引入二氧化钛纳米颗粒形成硅钛杂化结构。通过有机改性技术, 在树枝状硅钛杂化纳米球表面接枝氨基官能团。然后, 通过浸渍法和硼氢化钠还原手段, 在杂化纳米球孔道负载超细金纳米粒子。不同手段表征结果显示实验成功制备了树枝状硅钛杂化纳米球负载金纳米颗粒复合材料。在模拟太阳光下, 所得催化剂光解水产氢量及速率为69.08 μmol·g^-1和13.82 μmol·g^-1·h^-1, 约为对比样催化剂(树枝状二氧化硅纳米球负载金纳米粒子)的7倍。在无光条件下, 其降解对硝基苯酚的表观动力学常数为6.540×10^-3 s^-1, 约为对比样的17倍(0.372×10^-3 s^-1)。由此可见, 设计合成的新型催化剂展现出优越的多功能催化活性。     

微波法制备组成可控Cu1-xNix/MWCNTs复合材料及其磁性能

在不加表面活性剂的条件下,采用微波法制备碳纳米管负载组成可控的Cu1-xNix/MWCNTs (x=0.5,0.6,0.8)纳米复合材料,其结构和形貌通过XRD,TEM,SEM,EDX,FT-IR等技术进行表征,用VSM测试了材料的磁性能.结果表明:组成可控近似球形的Cu1-xNix合金纳米粒子均匀地负载在碳纳米管表面;Cu1-xNix合金为面心立方结构,当Ni含量增加时合金的晶格常数和粒径都逐渐减小;随着铜镍合金中Ni含量的增加,Cu1-xNix/MWCNTs复合材料的饱和磁化强度(Ms)增大,矫顽力(Hc)减小.另外,探讨了纳米复合材料的形成机理.