钛酸锶钡纳米管阵列薄膜的水热合成及其性能研究

以阳极氧化法制备的二氧化钛纳米管阵列为模板,结合水热法制备了钛酸锶钡纳米管阵列薄膜.讨论了Ba1-xSrxTiO3纳米管阵列薄膜的结构、形貌和电学性能.用X射线衍射仪表征其晶体结构;扫描电子显微镜观察其表面及断口形貌;以及用宽频介电阻抗谱仪测试其介电性能.结果表明:在较为温和的条件下用水热法制备了立方相及四方相的Ba1-xSrxTiO3纳米管阵列薄膜;纳米管孔径在65～ 80 nm之间,薄膜厚度可达10 μm以上;经热处理之后的薄膜样品在1 kHz介电常数可达338,介电损耗为0.46.     

Carbon nanotubes on unsteady MHD non-Darcy flow over porous wedge in presence of thermal radiation energy

The thermal radiation energy is the clean energy with a much lower environmental impact than the conventional energy. The objective of the present work is to investigate theoretically the effect of copper nanoparticles and carbon nanotubes (CNTs) in the presence of base fluid (water) with the variable stream condition due to the thermal radiation energy. Single-walled carbon nanotubes (SWCNTs) in the presence of base fluid flow over a porous wedge play a significant role compared to those of copper nanoparticles on absorbing the incident solar radiation and transiting it to the working fluid by convection.     

石墨相氮化碳纳米管的合成及光催化产氢性能

通过硬模板法,采用氰胺前驱物和二氧化硅纳米管(SiO₂-NTs)模板,合成石墨相氮化碳纳米管(CN-NTs)光催化剂。采用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线粉末衍射(XRD)、傅立叶变换红外光谱(FT-IR)、氮气吸附/脱附测试、紫外可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)、荧光光谱、热重分析(TGA)等手段对CN-NTs催化剂的结构与性能进行表征。结果表明,CN-NTs的化学组成是石墨相氮化碳(g-C₃N₄),形貌为均匀的纳米管,且是介孔材料。与体相氮化碳(B-CN)和介孔石墨相氮化碳(mpg-CN)相比,CN-NTs的光吸收带边蓝移到440 nm,荧光发射谱的峰强减弱。在可见光(λ>420 nm)照射下,CN-NTs具有较高的光催化分解水活性,产氢速率为58 μmol/h,且表现出良好的光催化活性稳定性和化学结构稳定性。研究结果表明纳米管状结构能有效促进g-C₃N₄半导体激子解离,提高光生电子-空穴的分离效率,进而显著优化g-C₃N₄的光催化产氢性能。     

不同分子量木质素磺酸钠对多壁碳纳米管分散性能的影响

研究了不同分子量级分的木质素磺酸钠(SLS)在多壁碳纳米管(MWCNTs)上的吸附特征及其对分散性能的影响.不同级分的SLS及其对MWCNTs的分散性能通过凝胶渗透色谱(GPC),紫外-可见(UV-Vis)光谱、元素分析、傅里叶变换红外(FT-IR)光谱、zeta电位、扫描电子显微镜(SEM)来表征.结果表明,分子量较大的SLS级分中芳香环含量较高,其与MWCNTs之间的π-π作用更强,在MWCNTs上的吸附量大,表现出最佳的分散性能,所分散的MWCNTs的电阻率最小,导电性能较佳.     

埃洛石纳米管稳定的Pickering高内相乳液模板制备大孔聚合泡沫吸附分离三氟氯氰菊酯

利用天然粘土埃洛石纳米管和少量非离子表面活性剂吐温80为乳化剂构建了水包油（O/W）型Pickering高内相乳液（HIPEs）,并以其为模板制备了大孔聚合泡沫（MPFs）。MPFs具有开口的大孔结构、丰富的内部交联孔道和亲水的表面,且在水中呈悬浮状态,这些特点均有利于吸附水体系中的菊酯类农药。结合静态吸附实验研究了MPFs吸附三氟氯氰菊酯的平衡与动力学行为。结果表明,准一级动力学方程与Langmuir等温方程分别较好地拟合了吸附动力学与平衡数据（相关性系数（R²）>0.99）,证明了吸附过程是一个单分子层的化学吸附过程。298 K时MPFs对三氟氯氰菊酯的吸附平衡时间和饱和吸附容量分别为240 min和23.98 μmol·g^-1,且吸附容量随着温度与三氟氯氰菊酯初始浓度的升高而逐渐增大。研究证明了水中呈悬浮状态的MPFs是理想和稳定的吸附剂,可有效去除水溶液中疏水性有机污染物。     

Collision Dynamics of an Energetic Carbon Ion Impinging on the Stone-Wales Defect in a Single-walled Carbon Nanotube

By employing atomistic simulations based on an empirical potential model and a self-consistent-charge density-functional tight-binding method, the collision dynamics process of an energetic carbon ion impinging on the Stone-Wales defect in a single-walled carbon nanotube was investigated. The outwardly and inwardly displacement threshold energies for the primary knock-on atom in the Stone-Wales defect were calculated to be 24.0 and 25.0 eV, respectively. The final defect configuration for each case was a 5-1DB-T(DB=dangling bond) defect formed in the front surface of the nanotube. Moreover, the minimum incident energy of the projectile prompting the primary knock-on atom displacement was predicted to be 71.0 eV, and the time evolutions of the kinetic and potential energies of the projectile and the primary knock-on atom were both plotted to analyze the energy transfer process.     

含氟电解液使用次数(n≤15)对TiO2纳米管阵列形貌及锂电性能的影响

为了降低含氟电解液对环境的不良影响和有用资源的浪费,本文以不同使用次数(n≤15)的含氟溶液作为电解液,采用阳极氧化法制备了一系列TiO2纳米管阵列(TiO2NT).然后借助SEM、恒流充/放电、循环稳定性及循环伏安(CV)技术研究了含氟电解液的使用次数(n≤15)对所制备纳米管阵列电极的形貌及脱/嵌锂离子性能的影响.结果表明:含氟电解液的使用次数(n≤15)对TiO2NT形貌的负面影响不明显;作为锂离子电池负极活性材料时,电化学脱/嵌锂性能也没有出现大幅降低.     

单壁碳纳米管薄膜光电器件研究

制备了单壁碳纳米管薄膜光电器件,在偏压和激光器照射条件下可产生净光电流。分别研究了偏置电压、激光功率、照射位置对净光电流的影响。实验表明,激光照射薄膜中点,净光电流随着偏压的增大而增大,随激光功率的增大而趋于饱和,偏压为0.2 V,激光功率为22.7 mW时,净光电流达到0.24 μA;无偏压,激光照射薄膜不同位置时,净光电流值关于器件中心对称分布,照射两端点输出最大光电流,照射中点输出趋于“0”。经分析,在偏压和激光照射薄膜中心位置的条件下,器件因内光电效应可产生净光电流;在无偏压和激光照射的条件下,因光热电效应可产生净光电流,并建立了温度模型,根据单壁碳纳米管的热电势特性推导出了净光电流与光照位置的关系,其符合实验结果;内光电和光热电效应是光电流产生、变化的原因,在偏压和激光照射的一般条件下,净光电流应是两种效应的叠加结果。器件所具有的光电特性使其在光伏器件、光传感器有应用的潜力。     

反渗透过程中双壁碳纳米管通水阻盐性能的分子动力学模拟

采用分子动力学模拟方法, 探究了非常规双壁碳纳米管(DWCNT)在反渗透过程中, 不同内外管间距对管道内水分子与盐离子运动行为的影响. 本文采用0.5 mol·L^-1氯化钠水溶液模拟海水, 内管始终采用CNT(8,8)型, 并对盐水层施加恒力模拟反渗透压. 重点考察盐离子数量分布与通水情况, 计算水分子平均力势, 并分析水分子氢键寿命与偶极矩分布. 结果表明, 管间距不仅影响上述各项性质, 还会改变盐离子与水分子在碳管中的渗透特性. 模拟结果显示, 小尺寸DWCNT可以有效实现盐水分离但水通量较小, 大尺寸DWCNT的水容量较大但阻盐效率不高, 而中尺寸DWCNT (即: 管间距为0.815 nm)则具有最佳的通水阻盐性能. 本文试图从分子层面揭示了DWCNT通水阻盐机理, 并为人们设计新型海水淡化渗透膜提供理论指导.     

碱金属掺杂碳纳米管储氢量差异的理论分析

采用巨正则蒙特卡罗方法模拟锂掺杂单壁碳纳米管阵列（SWCNTA－Single Walled Carbon Nanotube Array）和钾掺杂SWCNTA的物理吸附储氢。重点研究了碱金属原子的种类和掺杂位置对SWCNTA储氢的影响。通过分析碱金属掺杂SWCNTA与氢分子间相互作用的差异及其变化的原因,给出了碱金属掺杂SWCNTA储氢量差异的理论解释,并对今后的研究工作提出了新的建议。