核壳结构纳米复合材料的制备及催化应用研究进展

核壳结构纳米复合材料，即一层或多层的无机或有机材料借助某种相互作用力包覆在无机或有机颗粒的外表面所形成的具有核壳结构的纳米材料。核壳结构纳米复合材料可以改善外壳和内核的不足，提高材料的光、电、磁、催化等特性。根据核和壳层的不同可划分出多种分类，且制备方法多样。核与壳之间的相互作用促使核壳结构纳米复合材料呈现出多种优异的功能特性，广泛应用于诸多领域。在催化中，核壳结构纳米复合材料不但表现出良好的耐化学侵蚀特性还能有效减少纳米粒子的团聚、烧结等问题。该文综述了核壳型纳米复合材料的分类、制备方法及在催化领域中的应用，简单阐述了其形成机理，并对其未来发展方向进行了展望。     

ZnO基核壳结构纳米复合材料的研究

将纳米ZnO与其他物质复合,制备成核壳结构纳米复合材料,可使材料具有更多优异的性能。综述了近年来光催化材料、光电子材料、抗紫外材料等领域ZnO基核壳结构纳米复合材料的研究,并展望了未来的发展。     

核-壳结构ZnO/TiO2复合材料的制备及其光催化性能研究

采用电化学阳极氧化法制得结构规则、有序的TiO2纳米管,以TiO2纳米管为基质,在一定水热条件下合成核-壳结构的TiO2/ZnO复合纳米材料。利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、紫外-可见光谱(UV-VIS DRS)等分析手段对所得材料的结构、形貌及光催化性能进行分析和表征。实验结果表明:TiO2/ZnO复合纳米材料的光催化性能较单一TiO2、ZnO纳米材料有所提高。当前驱体溶液加入量为20 mL,甲基橙溶液初始pH为3时,TiO2/ZnO复合纳米材料的光催化效率最高。     

核壳结构纳米复合材料在催化中的应用

核壳结构纳米复合材料因其独特的结构而呈现出诸多新奇的物理、化学特性,在催化、生物、医学、光、电、磁以及高性能机械材料等领域具有广阔的应用前景。其中核/壳型结构的催化剂不仅可实现可控催化反应,还可以保护芯材不受外界环境的化学侵蚀,解决纳米粒子的团聚等问题,成为近年来催化领域的研究热点。本文系统综述了核壳型纳米复合材料在催化中的最新研究进展,详细介绍了金属-金属、金属-氧化物、氧化物-氧化物等核壳结构型的纳米复合材料在燃料电池中的电催化氧化反应、有机物加氢、选择性氧化、还原、环境催化及光催化降解等反应中的应用,并对今后核壳结构型的催化剂的研究方向进行了展望。     

核壳结构纳米复合材料的制备及催化应用研究进展

核壳结构纳米复合材料,即一层或多层的无机或有机材料借助某种相互作用力包覆在无机或有机颗粒的外表面所形成的具有核壳结构的纳米材料。核壳结构纳米复合材料可以改善外核和内壳的不足,提高材料的光、电、磁、催化等特性。根据核和壳层的不同可划分出多种分类,且制备方法多样。核与壳之间的相互作用促使核壳结构纳米复合材料呈现出多种优异的功能特性,广泛应用于诸多领域。在催化中,核壳结构纳米复合材料不但表现出良好的耐化学侵蚀特性还能有效减少纳米粒子的团聚、烧结等问题。该文综述了核壳型纳米复合材料的分类、制备方法及在催化领域中的应用,简单阐述了其形成机理,并对其未来发展方向进行了展望。     

核壳结构米粒状FeS2/C纳米材料制备及储锂性能研究

通过阴离子置换反应制备出具有核壳结构的米粒状FeS₂/C纳米材料。所制备材料具有较高的离子和电子电导,优异的电解液浸润特性,以及缓冲材料体积变化的能力。在作为锂离子电池负极材料时,FeS₂/C电极具有较高的可逆比容量以及优秀的倍率性能,100 mA·g^-1电流密度下可逆比容量高达1100 mA·h·g^-1,在2 A·g^-1的大电流密度下,依然有866 mA·h·g^-1可逆比容量。研究结果为其他核壳材料的制备提供了新的思路和方法。     

金-氧化硅核-壳结构复合球的制备

采用商用金溶胶(颗粒大小约20nm．金的质量分数为0．01％)和正硅酸乙脂为先驱物，以氨水为催化剂，用H2N(CH2)3Si(OCH3)3和HSCH2CH2OH作为金的表面改性剂，制备金纳米颗粒的氧化硅包层，以获得金-氧化硅(Au—SiO2)核-壳结构的复合球。用透射电子显微镜(transmission electron microscope，TEM)研究复合颗粒的大小和形状及氧化硅对金颗粒的包敷情况。实验表明：同时使用2种表面改性剂，可制备出球心只含1个金纳米粒子的Au—SiO2核-壳结构复合球(大小约200nm)。要获得单分散的Au—SiO2核-壳结构的复合球，还需要对优化制备工艺条件进行深入研究。     

核壳结构纳米TiO_2/PU/PMMA复合材料制备及其光催化性能研究

采用纳米TiO2有机化改性、加成及原位乳液聚合,制备了纳米TiO2、聚氨酯(PU)、聚丙烯酸酯(PMMA)的复合材料。透射电镜形貌表明:合成了以纳米TiO2为核,PU与PMMA为壳的核壳结构的复合材料。研究了该复合材料的光催化性能。     

核-壳结构的TiO_2/ZnO纳米材料的制备

采用电化学阳极氧化法在含氟溶液中制得结构规则、有序核-壳结构的TiO2纳米管,再以上述TiO2纳米管为基质,在一定条件下水热合成制得TiO2/ZnO纳米复合材料,对所制备的纳米复合材料进行表征。在阳极氧化电压为60 V、反应时间9 h、溶液pH=6时制得的TiO2纳米管形貌最佳,当锌浓度为0.2 mmol/L时制得TiO2/ZnO纳米复合材料的包覆明显且清晰;同等条件下采用SDS制得的纳米材料尺寸比用CTAB的小。     

核壳结构S/MnO2复合材料对锂硫电池性能的影响

锂硫电池是下一代高能量密度二次电池的首选,但目前实际能量密度远未达到预期水平,构建高硫负载量下依旧能让锂、硫多相电化学反应高效进行的硫正极是关键之一.将纳米片状MnO2包覆在纳米硫球外表面,制备S/MnO2核壳结构复合材料,通过壳层MnO2来抑制穿梭效应、促进电化学反应,以优化多孔硫正极中表观电化学反应过程,改善锂硫电...     

单质硅基复合材料:表面与界面调控及其电化学性能

单质硅(Si)是非常具有应用前景的一类锂电池负极材料,因为它具有最高的理论容量(Li4.4Si=4 200mA·h·g-1)、低的放电电压、原料丰富等优势。但是单质硅电极材料在实际的应用过程中仍有许多瓶颈问题急需解决,主要原因是硅在充放电时锂离子的嵌入和脱出过程中造成巨大的体积变化(≈400%),使得电极材料的脱落以及不良的电极-电解液接触,最终导致循环性能差、倍率性能不佳和固体电解液界面的不稳定性。东华大学材料科学与工程学院结构功能一体化团队围绕着硅基核壳纳米结构的设计、界面的优化及其在锂离子电池中的应用,取得了一系列进展和成果     

单分散核壳结构SiO2磁性微球的制备及性能

采用溶胶-凝胶法、酸碱两步催化法和乳液成球法制备单分散核壳结构的SiO2磁性微球,利用Leitz光学显微镜、场发射扫描电镜、X射线衍射仪、能谱仪和振动样品磁强计分别对微球的形貌、粒度分布、物相组成、化学成分和磁性能进行了表征.结果显示:采用酸碱二步催化乳液成球法制备的SiO2磁性微球显示出良好的核壳结构,粒径分布在20 μm左右,主要物相是无定形的SiO2和尖晶石型的FegO4,保持了Fe3O4磁性粒子的超顺磁性,是一种优异的生物磁性材料.     

RF/AP纳米复合材料的制备与表征

采用溶胶凝胶法经冷冻干燥制备了不同AP含量的RF/AP纳米复合材料.用FTIR、XRD、SEM 、BET比表面积分析仪及TG/DSC对RF/AP纳米复合材料进行了表征.结果表明,溶胶-凝胶制备过程对AP结构及晶型未造成破坏.当AP质量分数小于60％,随着AP含量的增加,RF/AP纳米复合材料的比表面积由11.23m2·g-1下降至0.29 m2·g-1.且RF/AP纳米复合材料的放热峰温逐渐延后,放热量逐渐增加;但与纯AP相比,复合材料放热峰温提前100℃.当AP质量分数为60％时,放热量达到2 854.9 J/g.     

溶胶凝胶法制备nAl/CuO纳米复合材料

发展了碱性催化sol-gel方法,以尿素为碱性催化剂,基于三水合硝酸铜[Cu(NO_3)_2·3H_2O]和纳米铝粉制备了nAl/CuO纳米复合材料。使用红外光谱(FIIR)、X射线衍射(XRD)、差热分析(DSC)、扫描电子显微镜(SEM)表征了所得纳米复合材料的化学组成、形貌和能量释放特性。结果表明,弱碱性环境下sol-gel法制备的nAl/CuO体系具有典型的凝胶网络结构,nAl能在CuO凝胶中稳定、均匀分散,碱性sol-gel法有利于改善nAl/CuO的混合。DSC测试nAl/CuO纳米复合材料放热量为1 018 J/g,达到其理论热焓(4 077 J/g)的25%。     

溶胶凝胶法制备nAl/CuO纳米复合材料

发展了碱性催化sol-gel方法,以尿素为碱性催化剂,基于三水合硝酸铜[Cu(NO_3)_2·3H_2O]和纳米铝粉制备了nAl/CuO纳米复合材料。使用红外光谱(FIIR)、X射线衍射(XRD)、差热分析(DSC)、扫描电子显微镜(SEM)表征了所得纳米复合材料的化学组成、形貌和能量释放特性。结果表明,弱碱性环境下sol-gel法制备的nAl/CuO体系具有典型的凝胶网络结构,nAl能在CuO凝胶中稳定、均匀分散,碱性sol-gel法有利于改善nAl/CuO的混合。DSC测试nAl/CuO纳米复合材料放热量为1 018 J/g,达到其理论热焓(4 077 J/g)的25%。     

纳米硅碳/石墨复合负极材料的制备及其电化学性能研究

以机械球磨法和化学气相沉积法制备的纳米硅为原料,通过喷雾干燥法制备了人造石墨@纳米硅@无定形碳材料,探究不同制备工艺的纳米硅对包覆效果的影响。结果表明,气相沉积法制备的球形硅颗粒包覆效果更好,材料的电化学性能更优,在0.1C倍率下循环150周,比容量维持在678.7 mAh·g^-1。     

聚氨酯-丙烯酸酯/ 纳米SiO2核壳型乳液的合成及表征

采用溶胶-凝胶法制备纳米SiO2(SiO2)溶胶粒子,经γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH-570)改性后,与双键封端的聚氨酯及丙烯酸酯单体进行原位共聚,制备具有核壳结构的聚氨酯-丙烯酸酯/SiO2复合乳液(SPUA)。采用透射电镜(TEM)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)对乳胶粒的形态、共聚物组成进行表征,以接触角测定仪、拉力机、扫描电镜(SEM)和热重分析仪分别对SPUA胶膜的对水接触角、力学性能、表面形貌和热性能进行了测试。结果表明,随着改性纳米SiO2质量分数的增加,胶膜的力学性能和热稳定性均明显改善,当改性纳米SiO2质量分数为8.0%时,胶膜的最大热失重速率对应温度为413℃,吸水率4.1%,接触角71.5°,拉伸强度17.7 MPa,摆杆硬度达到93%。     

核壳结构Fe_3O_4@TiO_2磁性纳米复合材料的制备及性能表征

利用热分解油酸铁复合物得到油相Fe_3O_4磁性纳米粒子,以冰醋酸、钛酸四异丙酯和乙醇组成混合溶液,采用水热仿生合成法制备Fe_3O_4@TiO_2核壳结构磁性纳米复合材料。通过扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、热重分析(TGA)及振动样品磁强计(VSM)对材料的形貌、结构、磁学性能等进行了分析表征。结果表明,TiO_2在Fe_3O_4颗粒表面进行了有效的包覆,形成了良好的包覆层,产品分散性好、结晶度高、形态稳定、磁性良好,为其在环境保护、生物、光催化等诸多领域的潜在应用提供了有利条件。     

核壳结构Fe_3O_4@TiO_2磁性纳米复合材料的制备及性能表征

利用热分解油酸铁复合物得到油相Fe_3O_4磁性纳米粒子,以冰醋酸、钛酸四异丙酯和乙醇组成混合溶液,采用水热仿生合成法制备Fe_3O_4@TiO_2核壳结构磁性纳米复合材料。通过扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、热重分析(TGA)及振动样品磁强计(VSM)对材料的形貌、结构、磁学性能等进行了分析表征。结果表明,TiO_2在Fe_3O_4颗粒表面进行了有效的包覆,形成了良好的包覆层,产品分散性好、结晶度高、形态稳定、磁性良好,为其在环境保护、生物、光催化等诸多领域的潜在应用提供了有利条件。