碳纳米管导电纸制备及其电磁屏蔽性能研究

研究了一种新型柔性碳纳米管复合导电纸.以纸纤维作为载体,晶须状碳纳米管为导电剂,通过高速剪切的方法制备纸纤维与碳纳米管悬浮液,使碳纳米管均匀分散并吸附在纸纤维.经过真空抽滤,悬浮液均匀沉降形成致密的纤维网.烘干后轧制成碳纳米管-纸纤维复合导电纸.采用扫描电子显微镜、四探针电阻仪、矢量网络分析仪对其进行表征.研究表明当纸纤维和碳纳米管加载比为1:1时,碳纳米管导电纸表面电阻可达28 Ω/□,体积电阻率可达2.32 Ω· cm.在175 ～ 2700 MHz频段,碳纳米管导电纸电磁屏蔽效能为-18～-31 dB,多层碳纳米管导电屏蔽效能可达-24 ～-37 dB.     

复合碳纳米管纸制备及作为锂离子电池负极的研究

研究了一种由碳纳米管和纸纤维制备的新型导电纸.以纸纤维为基本骨架,碳纳米管为导电填充剂,通过真空抽滤法制备导电纸,对比了石墨化碳纳米管和未石墨化碳纳米管分别作为导电填料导电纸的性能.通过扫描电子显微镜、透射电镜、四探针电阻仪、XRD衍射、Raman光谱等进行性能表征.导电纸裁切为负极极片并组装成半电池,通过CT-3008W-5 V5 mA-S4电池放电柜检测电池电化学性能.研究表明:碳纳米管经高温石墨化处理后作为负极,在0.1C条件下电池稳定放电比容量为266 mAh/g,相比于改性前的142 mAh/g,提高了87.3;.     

负极集流体为CNT导电纸的锂离子电池及其性能

采用碳纳米管(Carbon nanotubes,CNT)导电纸替代传统的金属铜箔作锂离子电池的负极集流体,石墨作为活性材料.在0.2C倍率条件下电池首次放电比容量高达815.7 mAh·g-1,可逆放电比容量为474.0 mAh·g-1,是铜箔作为负极集流体锂电池(236 mAh·g-1)的2倍,10次循环后电池容量保持率97.2;.CNT导电纸有良好的强度、韧性、吸液性能.相比铜箔集流体,其结构可有效保证负极材料与碳纳米管导电纸集流体间的紧密接触,减少界面电阻,增加电子传导通道.碳纳米管导电纸有望替代传统铜箔成为新一代锂离子电池用集流体.     

碳纤维-碳纳米管复合导电纸的制备及电磁屏蔽性能研究

研究了以碳纳米管(CNTs)和碳纤维(CF)作为复合导电剂的导电纸.通过高速剪切的方法将分散好的导电剂和纸浆纤维素在水溶液中复合,经真空抽滤法沉积得到导电纸.纤维状的导电剂与纸浆纤维搭建成三维导电网络,表现出了良好的柔韧性、导电性和电磁屏蔽性能.采用扫描电子显微镜、四探针电阻仪、矢量网络分析仪对其进行表征.研究表明,当碳纤维和碳纳米管以1∶1比例添加作为复合导电剂时,碳纤维-碳纳米管复合纸的导电性能和电磁屏蔽性能较碳纤维或碳纳米管单一导电剂提高明显.复合导电纸的电导率达到280.1 S/m,在175 ～1600MHz频段电磁屏蔽效能达到37 ～ 44 dB,较碳纤维纸提高2 dB,较碳纳米管纸提高10 dB.     

纳米纤维结构对石墨/纳米碳纤维复合材料电化学性能的影响

为了实现石墨/纳米碳纤维复合材料用作锂离子电池负极材料的商业化应用,本实验采用了化学气相沉积在石墨颗粒表面原位生长纳米碳纤维包覆的方法制备了石墨/纳米碳纤维复合材料,利用拉曼、扫描电镜以及高分辨透射电镜等手段对纳米碳纤维包覆层中纤维的形貌与微观结构进行研究.研究结果表明:550℃下生长的板式结构的纤维嵌锂容量要高于600℃生长的无序结构和650℃生长的管状结构纤维;纳米碳纤维优良的导电性能能够复合材料的倍率性能;此外,复合材料中纤维比例在5;左右时,循环稳定性好,首次循环库伦效率也较高.     

艾奇逊炉提纯碳纳米管的组织结构性能表征

碳纳米管作为锂离子电池正极导电剂已经在中国得到了普遍应用,作为电池导电剂的碳纳米管需要提纯处理.本文研究了利用艾奇逊炉对化学气相沉积的碳纳米管在3 000℃进行提纯处理后的组织结构和电学性能,利用扫描电子显微镜(SEM),电子能谱仪(EDS),等离子体发射光谱仪(ICP),红外光谱仪(FT-IR),热重分析仪(TGA),X射线光电子谱仪(XPS),拉曼光谱分析仪,四探针薄膜电阻仪对艾奇逊炉提纯的碳纳米管进行了检测.结果 表明高温提纯的碳纳米管的含铁量可降低到71 ppm,氧化物含量低于0.45wt;,晶格缺陷大幅减少,石墨组织结构完整,表面官能团少,具有体积电阻率0.050 ～0.035 Ω·cm,作为电池电极的导电材料,可以用于动力电池正极.     

ZnO/TiO2复合光阳极染料敏化太阳能电池的研究

采用醇热法制备ZnO纳米粉体,采用水热法制备TiO2纳米粉体,将不同质量分数的ZnO与TiO2混合制备浆料,采用刮涂法在掺氟的SnO2透明导电玻璃(FTO)上制备ZnO/TiO2纳米复合薄膜光阳极,与Pt对电极和电解质组装成染料敏化太阳能电池.采用X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱仪(XPS)和扫描电镜(SEM)对所制备的样品进行表征,通过光电性能测试和电化学阻抗谱测试,研究了添加不同质量分数的ZnO对电池性能的影响.结果表明:不添加ZnO纳米粉时,纯TiO2光阳极的电池光电转换效率为7.95;,而添加了2wt; ZnO的ZnO/TiO2复合光阳极电池的效率达到9.54;,比纯TiO2电池的效率提高了20;.     

多壁碳纳米管对电极染料敏化太阳能电池的性能研究

以SnO2/TiO2薄膜为光阳极,与以经酸化处理和与石墨复合的沉积在FTO导电基底的多壁碳纳米管(MWCNTs)薄膜为对电极,I-/I3-为电解液,组装成染料敏化太阳能电池.对电极通过循环伏安法(CV曲线)、电化学阻抗谱(EIS)及极化曲线法(Tafel曲线)进行电化学催化性能的表征,组装后的电池通过伏安特性曲线(J～V)进行光电性能分析,结果表明:酸化处理及与石墨复合有利于提高对电极的催化性能及电池光电性能.开路电压及短路电流密度分别可达0.53 V、4.67 mA/cm2,其中短路电流较未经过处理的MWCNTs对电极提高27.4;,同时讨论了对电极电化学性及电池光电性能增强的机制.     

镍负载超细微晶石墨对铝碳耐火材料显微结构和力学性能的影响

为充分发挥碳纳米管、微晶石墨和鳞片石墨等碳源在铝碳耐火材料中的协同强韧化作用,本工作首先采用高能球磨法研磨含硝酸镍的微晶石墨和氧化铝微粉制备了镍负载超细微晶石墨复合粉体,然后与鳞片石墨一起作为碳源,单质硅粉为添加剂,酚醛树脂为结合剂制备了铝碳耐火材料.结果表明:铝碳耐火材料中引入硝酸镍负载的超细微晶石墨复合粉时,在经1000℃处理的材料中可以观察到多壁碳纳米管和碳化硅晶须的形成,1200～1400℃下材料内碳化硅晶须明显增加.含这种负载催化剂复合粉的铝碳材料经1000～1400℃热处理后,材料的强度大幅度提高,材料断裂时位移量增大.可以认为上述通过超细微晶石墨复合粉引入的硝酸镍高温下原位催化树脂形成的碳纳米管,与超细微晶石墨、鳞片石墨复合碳源以及材料内部形成的碳化硅晶须产生协同增强增韧的作用,赋予铝碳材料更加优异的力学性能.     

碳纳米管/钴铁氧体复合材料的吸波性能及其优化

采用柠檬酸络合物形成的溶胶凝胶制备了钴铁氧体(CoFe2O4),并将所得铁氧体与碳纳米管混合均匀,得到不同碳纳米管质量分数的复合吸波材料.利用微波矢量网络分析仪测量的电磁参数,研究了不同碳纳米管质量分数的复合材料的吸波性能及其优化.结果表明,碳纳米管含量对涂层的吸波性能影响相当明显,当碳纳米管的质量分数为20;时,厚度仅为1mm的涂层,最大峰值就能达到-19.2 dB,小于-10 dB的有效带宽达3.1 GHz;基于.微波介电损耗机理,研究了2～ 18 GHz范围内,涂层的电损耗功率密度,发现在厚度较薄的涂层中,碳纳米管质量分数为20;时,涂层的吸波性能最佳.