PP/PMIA@PVDF-HFP纳米纤维复合滤材的制备及性能

随着空气污染的日益严重,高效低阻空气过滤材料的开发成为研究热点.为了提高聚丙烯(PP)熔喷过滤材料的过滤性能,本文以PP熔喷过滤材料为基材,聚偏氟乙烯-六氟丙烯(PVDF-HFP)为皮层,聚间苯二甲酰间苯二胺(PMIA)为芯层,采用同轴静电纺丝技术制备了具有高效低阻特性的PP/PMIA@PVDF-HFP纳米纤维复合滤材,研究了纺丝工艺和热处理等对滤材形貌、孔径、透气性和过滤性能的影响.在高温作用下,耐高温性能优异的芯层组分PMIA可以保持原有形态,而低熔点的皮层组分PVDF-HFP将会熔融,进而将纳米纤维粘结在一起.因此,通过热处理的方式可以实现纳米纤维膜孔结构的调控,并提高复合纤维滤材对空气中微小颗粒物的拦截能力.结果表明,当静电纺丝时间为60 min时,热处理后PP/PMIA@PVDF-HFP纳米纤维复合滤材孔隙率稳定在约75%,平均孔径为2.58μm,透气率为132.74 mm/s;对粒径<2.5μm的固体颗粒物(PM2.5)的过滤效率可达97.67%,过滤阻力仅为45.1 Pa,综合性能较优,且在不同风速、不同颗粒物浓度和长时间使用等条件下仍能保持优异的过滤性能.     

水驻极熔喷非织造材料的制备与性能研究

口罩的核心功能层是熔喷非织造材料,为了满足高效低阻要求,需要对其进行电晕驻极和水驻极处理,但有关驻极机理方面的研究却鲜见报道,特别是水驻极.本文对比测试了电晕驻极和水驻极熔喷非织造材料的过滤效率和表面电荷分布,模拟了水驻极实验,并对水驻极机理进行了探索.结果 发现,相对于电晕驻极,水驻极能显著提高熔喷非织造材料的过滤效...     

空气净化器过滤网性质探究实验设计

过滤网是空气净化器的核心部件，其性能和品质直接影响着净化器的过滤精度和净化效能。介绍了空气净化器过滤网的种类、过滤原理，设计了不同材质过滤网化学性质的探究实验，比较了不同过滤网的过滤效果。结果表明，PET纤维膜和PP纤维膜具有耐酸耐碱、吸湿性差、可燃性等性质；相比较粗效过滤网和活性炭过滤网，HEPA过滤网对颗粒物具有更优的净化效果。     

锂离子电池Si/RGO@PANI三明治纳米结构负极材料的制备与电化学性能

以石墨烯和纳米硅颗粒为起始原料,苯胺为单体,植酸为掺杂剂,过硫酸铵为氧化剂（引发剂）,通过超声波的作用成功原位合成了具有三明治纳米结构的Si/RGO@PANI锂离子电池负极材料。石墨烯片层与导电聚苯胺与纳米硅颗粒构成的夹心结构可形成有效的导电网络,且具有优异的结构稳定性,能够有效缓解硅在嵌锂/脱锂过程中产生的巨大体积效应,表现出良好的循环性能和倍率性能。电化学性能测试表明,这种Si/RGO@PANI三明治纳米结构复合材料适合作为一种优良的锂离子电池负极材料。     

锂离子电池Si/RGO@PANI三明治纳米结构负极材料的制备与电化学性能

以石墨烯和纳米硅颗粒为起始原料,苯胺为单体,植酸为掺杂剂,过硫酸铵为氧化剂(引发剂),通过超声波的作用成功原位合成了具有三明治纳米结构的Si/RGO@PANI锂离子电池负极材料。石墨烯片层与导电聚苯胺与纳米硅颗粒构成的夹心结构可形成有效的导电网络,且具有优异的结构稳定性,能够有效缓解硅在嵌锂/脱锂过程中产生的巨大体积效应,表现出良好的循环性能和倍率性能。电化学性能测试表明,这种Si/RGO@PANI三明治纳米结构复合材料适合作为一种优良的锂离子电池负极材料。     

静电纺微量串珠纤维复合滤料的制备及过滤性能探究

以聚偏氟乙烯(PVDF)为原材料,以PET熔喷非织造布为接收基材,通过静电纺丝技术制备了微量串珠纤维复合滤料,利用扫描电子显微镜(SEM)观察纺丝液浓度、纺丝电压、纺丝距离对纤维形貌的影响,并研究了静电纺丝时间对复合滤料过滤性能的影响。结果表明,工艺参数最优组合为:纺丝液质量分数20%,纺丝电压38 kV和纺丝距离25 cm,并且各纺丝时间的复合滤料样品都表现出极高的过滤效率和较低的过滤阻力,综合考虑,优选纺丝时间为5min时,复合滤料可达到最佳的过滤性能。     

用于高性能超级电容器的“三明治”结构Co9S8/NiTe/Ni的设计与合成

首先采用乙醇胺-氢氧化钾体系,实现了在泡沫镍表面原位生长NiTe活性物质层,随后以此为基体,通过复合Co9S8活性物质,构建出具有“三明治”结构、高容量、高循环稳定性的Co9S8/NiTe/Ni复合电极材料。该电极不仅在2 A·g^-1电流密度下表现出1890 F·g^-1的比电容,而且在大电流密度下依然表现出优异的稳定性。     

全钒液流电池用PP/SiO_2纳滤膜的制备及性能研究

首次使用原位水解的方法成功制备了聚丙烯/二氧化硅(PP/SiO_2)纳滤膜,在PP膜表面形成了一层致密的SiO_2纳米聚合层,同时在膜的截面形成了由SiO_2连接而成的提供离子传输的通道;该膜制备成本低,制备工艺简单环保,相较于Nafion115膜具有非常优异的防水迁移性能和较好的离子选择透过性,具有较好的充放电循环性能,在50 m A/cm2电流密度下,充放电循环40圈后,库伦效率及能量效率分别保持在94.5%和75.4%。     

静电纺丝制备空气过滤用抗分层聚酰胺66/聚丙烯腈/聚醚砜(PA-66/PAN/PES)三明治结构膜

通过在经处理的不锈钢网(SSM)上逐层电纺制备了简易有效的聚酰胺66/聚丙烯腈/聚醚砜(PA-66/PAN/PES)复合纤维过滤材料.材料中间层采用以N,N-二甲基甲酰胺(DMF)为溶剂的PAN/PES共混聚合物电纺而成.扫描电子显微镜表征和比表面积测试结果表明, 在相同纺丝条件下PES量的增加有利于减小纤维直径, 增大膜的孔隙率.同时, 通过拉伸实验测量了未带有SSM的膜的机械性能(5.857 MPa).利用PES的良好疏水性, 过滤膜表面具有相对良好的疏水效果, 接触角约为130.58°.在样品厚度尽可能相等的情况下, 通过对实际空气环境中0.3~5 μm的颗粒进行截流测试发现, PAN/PES-3的过滤效率达到且大于99%.通过机械振动和空气反吹考察了过滤膜的再生性能.此外, 还通过使用喷雾喷涂SSM研究了防分层过滤介质的基质.     

磨盘碾磨制备PA6/PP/SBS共混物的结构与性能

采用磨盘形力化学反应器,在室温下制备了PA6/PP超细混合粉体,与SBS共混制得PA6/PP/SBS共混物,测定了材料的力学性能并用TEM研究了材料在不同加工温度下相结构的变化.结果表明,通过固相力化学粉碎制备的PA6/PP混合微粉,改善了PA6与PP和SBS的相容性,促进了PA6及PP的分散和与SBS的相界面结合.在微粉填充量为4%～8%(质量分数)时,材料的拉伸强度大幅度提高,扯断伸长率保持不变.加工温度变化引起材料相结构的变化对材料性能产生显著影响.在PP熔融温度下加工,PP粒子产生粘连形成链状结构,可提高材料的力学性能.     

聚磷酸铵的疏水改性及聚丙烯阻燃性能

首先以γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)对聚磷酸铵(APP)进行表面化学修饰,然后用水解后的正硅酸四乙酯在其表面引发原位聚合,最后用十七氟癸基三乙氧基硅烷(氟硅烷)进行外表面修饰,制备了疏水聚磷酸铵(M-APP).M-APP的静态接触角为134°,表明M-APP具有很好的疏水性.通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)和X射线光电子能谱(XPS)对M-APP的结构及表面元素进行分析,结果表明,M-APP即为目标产物.将M-APP与三嗪成炭发泡剂(CFA)以质量比4∶1复配制备改性膨胀型阻燃剂(M-APP/CFA),并添加到聚丙烯(PP)中,制备阻燃PP(PP/M-APP/CFA).通过极限氧指数(LOI)和垂直燃烧(UL-94)研究了其阻燃性能,用热重分析(TGA)研究了材料的热降解行为,通过耐水测试研究了耐水性能,通过拉伸、弯曲和冲击强度研究了材料的力学性能,通过扫描电子显微镜(SEM)研究了改性膨胀型阻燃剂与聚合物的相容性.结果表明,当m IFR的添加量为23%时,PP/M-APP/CFA通过UL-94 V-0级,LOI值达到30.8%,且经过耐水测试后,依然能通过UL-94 V-0级,PP/M-APP/CFA的失重率仅为0.92%.在相同实验条件下,由APP制备的PP/M-APP/CFA材料在耐水测试后UL-94测试无级别,失重率达2.45%,表明APP的表面疏水改性大大提高了PP/M-APP/CFA材料的耐水性能.M-APP/CFA的加入提高了材料的热稳定性及成炭性能,燃烧时形成的膨胀炭层能很好地保护内部材料的降解和燃烧,从而提高了材料的阻燃性能.APP的改性提高了M-APP/CFA与PP的相容性,从而提高了材料的力学性能.     

ZIF-67/石墨烯复合物衍生的氮掺杂碳限域Co纳米颗粒用于高效电催化氧还原

燃料电池阴极氧还原(ORR)催化剂目前主要以商业Pt/C为主, 其高成本和稀缺性极大地限制了燃料电池的广泛应用. 为了替代Pt/C催化剂, 廉价高效的非贵金属催化剂目前受到了广泛的研究和关注. 利用氧化石墨烯(GO)为诱导模板, 借助表面丰富的含氧官能团, 实现了Co基金属有机框架材料(MOF) (ZIF-67)在GO表面的原位生长, 构筑了ZIF-67/GO层状复合材料. 热解过程中, 石墨烯的存在有效抑制了Co纳米颗粒的团聚, 并且很好地维持了原始的层状结构. 最终获得的Co@N-C/rGO复合催化剂材料实现了活性位的高度分散, 并且具有丰富的孔结构和优异的导电性能. 在电化学性能测试中Co@N-C/rGO表现出优异的ORR性能, 其起始电位为0.96 V, 半波电位0.83 V, 远优于ZIF-67直接热解得到的Co@N-C材料, 且性能与商业Pt/C催化剂相当. 此外, Co@N-C/rGO复合催化剂还表现出良好的催化稳定性和甲醇耐受性, 显示出该材料作为燃料电池氧还原催化剂的重要潜力.     

石墨烯掺杂碳气凝胶粉体的制备及电磁干扰性能

采用溶胶-凝胶、 超临界干燥及高温裂解技术制备了不同石墨烯掺杂量的碳气凝胶(G-CA)粉体材料, 通过控制材料的组成和微观结构, 制备了密度仅为0.0093 g/cm³的低密度高导电性气凝胶粉体. 将G-CA粉体布撒在空气中, 测试其对毫米波、 可见光和红外光的衰减性能. 结果表明, 相对于纯碳气凝胶和纯石墨烯气凝胶, G-CA粉体对3种波段的电磁波的衰减性能大幅度提高. 其中石墨烯/掺杂量为7%的碳气凝胶(7%G-CA)在布撒初期和布撒20 min后, 对红外光和可见光均具有97%和94%以上的遮蔽率; 对于毫米波, 在布撒初期和布撒10 min以后, 分别具有75%和65%以上的遮蔽率. G-CA粉体具有良好的分等级微纳米结构及高导电性和超低密度, 该微观结构与组成的协同作用使其呈现出优异的多波段、 长时有效的电磁干扰性能, 有望扩展和延伸传统烟幕材料的应用范围.     

一步法高效制备纳米Si/C复合材料及其在高性能锂离子电池中的应用

开发了一种一步高效合成纳米硅/碳复合材料的新方法, 该方法通过球磨SiCl₄、 Mg₂Si和商业碳片, 使SiCl₄自下而上还原, 原位形成的纳米硅均匀生长在碳片上, 高效制备了纳米硅与碳片均匀复合物(Nano-Si/C). 该Nano-Si/C用作锂离子电池负极材料展现出高的可逆储锂容量(2450 mA·h/g)、 良好的倍率性能及优异的长循环稳定性, 在2 A/g电流密度下, 经过600次循环后, 容量仍然稳定在1400 mA·h/g. 其突出的电化学性能主要归因于小尺寸纳米硅与碳片均匀复合的纳米结构, 在循环嵌锂/脱锂过程中仍能保持结构和电化学性质的稳定性.     

N-CNTs/NiCo-LDH复合材料的制备及电化学性能

通过高温碳化聚吡咯纳米管制备了氮掺杂碳纳米管(N-CNTs), 并采用共沉淀法将镍钴层状双氢氧化物(NiCo-LDH)原位生长在N-CNTs上, 制备出具有三维互联网状结构的N-CNTs/NiCo-LDH复合材料. 研究了镍钴摩尔比对N-CNTs/NiCo-LDH复合材料形貌结构和电化学性能的影响. 结果表明, 当镍钴摩尔比为1∶2时, N-CNTs/Ni₁Co₂-LDH具有最佳的电化学性能. 在1 A/g电流密度下, 其比电容可达1311.8 F/g; 当电流密度为 10 A/g时, 电容保持率高达88.3%, 展现出优异的倍率性; 在经过2500次循环后, 电容保持率仍可达76.4%, 具有良好的循环稳定性.由N-CNTs/Ni₁Co₂-LDH与活性炭(AC)电极所构建的N-CNTs/Ni₁Co₂-LDH//AC水系混合型超级电容器, 在750 W/kg功率密度下, 具有27.19 W·h/kg的高能量密度.     

Na2Ti3O7纳米片原位制备与钠离子电池负极材料应用

报道了Na₂Ti₃O₇纳米片的原位生长和钠离子电池负极材料的应用。通过简单的腐蚀市售的钛片制备出相互连接的微纳结构的Na₂Ti₃O₇纳米片。此外,腐蚀后的钛片在不用添加导电剂或粘结剂的情况下,可以直接作为电极材料使用。这种电极材料表现出优越的电化学性能,在50 mA·g^–1的电流密度下具有175 mAh·g^–1的可逆容量,在2000 mA·g^–1的电流密度下循环3000周后,其容量仍保持120 mAh·g^–1,容量保持率为96.5%。Na₂Ti₃O₇纳米片电极的优越电化学性能归因于二维结构具有较短的离子/电子扩散路径以及无粘结剂结构能有效的增加电极的电子传导能力。结果表明,这种微纳结构能够有效地克服Na₂Ti₃O₇作为电极材料离子/电子导电性差的缺点。因此,这种无粘结剂结构的Na₂Ti₃O₇纳米片负极材料是一种很有潜力的钠离子负极材料。     

AgNPs-AC复合纤维的制备及其吸附与抗菌性能

制备具有较好吸附抗菌性能的纳米过滤材料是过滤领域的一个关键问题。在多种纤维与薄膜材料的制备方法中,静电纺丝法具有比表面积大、孔隙率高的特点,为制备具有吸附抗菌性能的纳米过滤材料提供了一种有效思路。本文通过静电纺丝法制备了纳米银颗粒-活性炭(AgNPs-AC)复合纳米纤维膜,将纳米银颗粒沉积在活性炭载体上,目的是制备一种具有良好吸附抗菌功能的高性能过滤电纺复合纤维膜。通过SEM、XRD等设备对复合纳米纤维的形貌与结构进行表征,并考察该复合纤维膜的吸附性能和抗菌性能。结果表明,所制备的AgNPs-AC复合纳米纤维膜随活性炭、银浓度的增大,纤维直径分布逐步趋于均匀。并且在EVOH质量分数为10%,硝酸银/活性炭浓度比为0.05/0.085时,该复合纤维膜的吸附性能最好。此外,AgNPs-AC复合纳米纤维膜对金黄色葡萄球菌表现出良好的抗菌性能。     

优化碳包覆对正极材料LiFePO4/C高倍率性能的影响

碳包覆层的结构和形态对LiFePO4正极材料的电子电导率影响很大. 本文以聚丙烯和葡萄糖为碳源, 二茂铁为催化剂前驱体, 采用原位固相法合成LiFePO4/C复合材料, 并对其微观结构和形貌, 碳的结构与含量, 电化学性能进行分析. 结果表明, 聚丙烯热解形成的碳包覆层石墨化程度高, 可提高材料的高倍率放电性能. 二茂铁的加入有助于优化包覆层的碳结构. 制备的LiFePO4/C复合材料具有优异的高倍率电化学性能, 10C (1C=170 mA·g-1)放电比容量达到145 mAh·g-1.     

NiO/还原氧化石墨烯的溶剂热合成以及作为高循环稳定性超级电容器电极材料的性能表征

通过简单的溶剂热法以及其后续热处理过程,制备了NiO纳米花和NiO/还原氧化石墨烯(rGO)复合物。在NiO/rGO复合物中,rGO作为基底生长NiO,与此同时,NiO则有效的避免了rGO的团聚。采用热重分析(TG)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)和X射线衍射对样品的成分、形貌和结构进行了表征。NiO/rGO复合物(NiO和rGO的质量比为82.7∶17.3)电极呈现优异的电化学性能。在1 A/g时,初始比电容为514.9 F/g,当材料完全活化后,其比电容高达600 F/g。同时,在电流密度为10 A/g时,相比于1 A/g时的比电容保持率为83.5%。此外,该电极材料具有非常优异的循环稳定性,6000次循环后电容衰减率为7.4%。表明所制备的复合物是一种有应用价值的超级电容器电极材料。     

NiO/rGO的溶剂热合成以及作为高循环稳定性超级电容器电极材料的性能表征

通过简单的溶剂热法以及其后续热处理过程,制备了NiO纳米花和NiO/还原氧化石墨烯（rGO）复合物。 在NiO/rGO复合物中,rGO作为基底生长NiO,与此同时,NiO则有效的避免了rGO的团聚。 采用热重分析(TG)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)和X射线衍射对样品的成分、形貌和结构进行了表征。 NiO/rGO复合物（NiO和rGO的质量比为82.7∶17.3）电极呈现优异的电化学性能。 在1 A/g时,初始比电容为514.9 F/g,当材料完全活化后,其比电容高达600 F/g。 同时,在电流密度为10 A/g时,相比于1 A/g时的比电容保持率为83.5%。 此外,该电极材料具有非常优异的循环稳定性,6000次循环后电容衰减率为7.4%。 表明所制备的复合物是一种有应用价值的超级电容器电极材料。