纳米羟基磷灰石纳米管的一种简便制备方法及其对溶液中重金属离子的吸附

采用简便的方法合成了20~40 nm长、56 m^2·g^-1的比表面积的羟基磷灰石纳米管(HAP)。然后用制备的HAP纳米管在水溶液中同时吸附Pb^2+、Cd^2+、Cu^2+、Co^2+、Ni^2+、Zn^2+和Hg^2+,其具有高的吸附能力,并能实现快速去除。此外,制备的HAP纳米管对7种重金属离子的脱附率均小于1%,表现出较强的稳定性。实验数据采用Langmuir等温线模型和Freundlich等温线模型进行分析。2个方程的应用结果表明,吸附平衡最适合Langmuir模型,单层饱和吸附能力为958.28 mg·g^-1,具有较好的吸附性能。通过能量色散X射线光谱(EDS)和X射线衍射(XRD)图进一步研究了吸附机理,结果表明,当溶液中Pb^2+离子数量足够时,吸附机理为Pb取代了HAP中的Ca,形成了更稳定的Pb5(PO4)3(OH)。上述实验研究预测了利用HAP纳米管处理含铅废水在环境污染治理中的可行性。     

“锥形嵌套"结构CNx纳米管的生长机理及拉曼光谱研究

在氮气、氢气以及氯化铵热解产生的氨气环境下,以钴作为催化剂,在780℃—940℃温度范围内使二甲苯与二茂铁受热分解,合成了CNx纳米管.在高分辨率透射电子显微镜下观察,合成的纳米管呈现“锥形嵌套”的形貌特征.从不同结构的分子面形成能的角度探讨了CNx纳米管的催化生长机理.不同温度下所制备样品的拉曼光谱研究表明,ID/IG值可以反映氮的掺杂所带来的纳米管结晶有序程度的降低,并通过G带向高波数移动证实了氮的掺杂.     

Composites of nanotubular polyaniline containing Fe3O4 nanoparticles

Results of charge-transport and magnetic measurements of nanotubular polyaniline (PANI) composites containing Fe_3O_4 nanoparticles (～10nm) synthesized by a "template-free" method are reported. The T^{-1/2} resistivity has been observed, and dc magnetic susceptibility data are fitted to an equation χ=χ^*_P+C/T. With increasing weight ratio of Fe_3O_4, the electrical conductivity and temperature- independent susceptibility χ^*_P increase, and the Curie-type susceptibility is suppressed at low temperatures. Further discussions have been given. The PANI-H_3PO_4/Fe_3O_4 composite containing 27wt% of Fe_3O_4 nanoparticles is superparamagnetic, exhibiting very little hysteresis even at 5K.     

片状h-CN化合物的高温高压化学合成与表征

 以高温烧结三聚氰胺制得的CNH化合物为C、N源，与分析纯单质硼粉以一定比例混合，在5.0～5.5 GPa、1 400~1 500 ℃高温高压条件下，经化学反应合成了六角硼碳氮（h-BCN）晶体。用傅立叶变换红外光谱（FTIR）和X射线光电子能谱（XPS）对产物进行了表征，结果表明，得到了含碳量较高的六方结构B_0.18C_0.66N_0.16化合物，成分接近于BC₄N，硼、碳、氮是以原子化合的形式存在；XRD分析确定该合成产物具有六角网状结构；SEM测量结果表明，B-C-N晶体具有片状六角形貌，尺寸在1 μm左右。     

最近邻强交换相互作用对spin-1纳米管热力学性质的影响

利用有效场理论研究了纳米管上最近邻强交换相互作用下Blume-Capel模型的内能、比热和自由能,得到了系统的内能、比热和自由能与最近邻强交换相互作用、晶场强度和温度的关系.结果表明:最近邻强交换相互作用、晶场强度和温度等诸多因素相互竞争,使系统表现出比J_1=J_2=J=1时的BC模型更为丰富的热力学性质;系统内能随温度的变化曲线表现出不连续性;比热随温度的变化出现奇异性;一定条件下,基态时的自由能会发生突变.     

最近邻弱交换相互作用对纳米管中Blume-Capel模型热学性质的研究

利用有效场理论研究了纳米管上最近邻弱交换相互作用下spin-1纳米管中Blume-Capel模型的内能、比热和自由能,得到了系统的内能、比热和自由能与最近邻弱交换相互作用和晶场的关系。结果表明：最近邻弱交换相互作用和晶场强度等诸多因素相互竞争,使系统表现出比 = = =1时的BC模型更为复杂的热学性质;系统内能随温度的变化曲线表现出不连续性;比热随温度的变化出现奇异性;高温对自由能的影响更加明显。     

锯齿型与扶手椅型碳化硅纳米管光电性质第一性原理研究

本文基于密度泛函理论计算分析了手性参数为(17,0)、(20,0)、(26,0) (10,10)、(12,12)、(15,15)的碳化硅纳米管的能带图,态密度及主要光学性质。结果表明：锯齿型与扶手椅型碳化硅纳米管均具有明显的半导体性质;在相近直径下,扶手椅型碳化硅纳米管带隙宽度要大于锯齿型碳化硅纳米管的带隙宽度;碳化硅纳米管的光吸收峰在100nm~200nm之间,可用于制作紫外线探测器件。     

双金属/TiO2纳米管复合结构中增强的光电流

将传统半导体材料与金属微纳结构相结合,利用其表面等离激元共振效应,可有效地增强复合结构的光电转换效率,使其广泛地被用于光电化学和光电探测等领域.本文以氧化铝纳米管为模板,采用原子层沉积技术制备出高有序的TiO2纳米管,并通过电子束热蒸发技术在大孔径的纳米管薄膜中分别负载金、铝和双金属金/铝纳米颗粒,形成金属纳米颗粒/TiO2纳米管复合结构.研究结果表明,相对于纯TiO2纳米管,Au/TiO2复合纳米管在568 nm的可见光照射下,其光电流密度约有400%的提高;在365 nm紫外光照射下,Al/TiO2复合纳米管的光电流提高约50%;同时负载双金属Au和Al纳米颗粒的TiO2纳米管在整个紫外-可见光区域光电流均显著增强.     

含磷/氮/硫环交联磷腈微纳米管的合成及对环氧树脂的阻燃作用

采用原位模板法,以六氯环三磷腈(HCCP)和二羟基二苯砜(BPS)为原料合成了一种环状交联型不溶不熔的磷腈大分子——聚环三磷腈-二羟基二苯砜(PZS)微纳米管,研究了PZS对环氧树脂(EP)的阻燃作用及阻燃机理.利用红外光谱(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)及透射电子显微镜(TEM)对PZS微纳米管进行了表征;采用热重分析(TG)考察了EP/PZS阻燃材料的热稳定性,并通过极限氧指数(LOI)和微型量热分析(MCC)测试了EP/PZS的阻燃性能.热降解实验结果表明,PZS微纳米管的加入使环氧树脂热降解温度降低,但残炭率显著提高.PZS微纳米管可以显著提高环氧树脂的阻燃性能,当阻燃剂添加量为5%时,环氧树脂的残炭率提高了46%,热释放速率峰值降低了约40%;LOI值从纯环氧树脂的26.0%提高到了30.6%.PZS微纳米管的加入还增强了环氧树脂的力学强度.阻燃性能的显著提高和力学性能的改善归因于PZS微纳米管在环氧树脂基体中的良好分散,以及燃烧炭化过程中生成的石墨化程度较高的类石墨烯结构的残炭,具有较高的抗氧化能力.研究结果表明,PZS微纳米管是一种优良、高效的具有潜在应用价值的阻燃剂.