碳纳米管添加剂对质子交换膜燃料电池低铂载量膜电极性能的影响研究

以碳纳米管（CNT）作为低铂载量膜电极（CCM）催化层（0.1 mg_Pt·cm^-2）添加剂，研究了CNT的添加方式对催化层微观结构以及膜电极性能的影响.结果表明，与常规低铂载量催化层相比，在其表面喷涂一层CNT或将CNT均匀分散到Pt/C催化层中均有利于提升低铂载量膜电极的输出性能，在70℃和100%相对湿度条件下最高输出功率比常规低铂载量膜电极的0.522 W·cm^-2分别提升了22.4%和60.0%，并且均匀分散添加方式优于分层添加方式.其原因在于分层添加CNT后改善了低铂催化层和气体扩散层之间的接触界面，降低了催化层与扩散层间的接触电阻，而均匀分散添加方式除了可降低界面接触电阻外，还显著改善了低铂催化层中的气体传输，大幅提升了Pt催化剂的利用效率，使得膜电极电化学反应电阻明显降低.进一步对均匀分散添加方式中CNT的载量进行优化，表明CNT添加量为37.5 μg·cm^-2时电池输出性能最佳，70℃和100%相对湿度条件下的最大输出功率达到0.91 W·cm^-2.本研究工作表明，将CNT均匀分散添加到催化层中是一种有效提升低铂载量膜电极性能的方法.     

高效液相色谱法测定浓缩果汁中5种可溶性糖

建立同时测定浓缩果汁中木糖、果糖、葡萄糖、蔗糖和麦芽糖的高效液相色谱–蒸发光散射检测方法(HPLC–ELSD)。样品采用乙腈–水(50∶50)稀释,用酰胺键合色谱柱BEH Amide分离,蒸发光散射检测器检测,在10 min内完成木糖、果糖、葡萄糖、蔗糖、麦芽糖的分离。浓缩果汁中5种可溶性糖的质量浓度在0.1～2.0 mg/m L与色谱峰面积均呈线性关系,相关系数为0.991 0～0.993 1,检出限为0.23%～0.98%,样品加标回收率为88.6%～104.3%,测定结果的相对标准偏差为2.2%～6.3%(n=6)。该方法快速、准确,可作为浓缩果汁中糖含量的质量控制方法。     

低压下酞菁裂解法制备定向碳纳米管阵列

在低压条件下以酞菁铁为原料, 采用独立双温控加热系统在石英玻璃基底上气相沉积制备了大面积准直性好和管径均匀的碳纳米管. 利用扫描电子显微镜(SEM/FESEM)和透射电子显微镜(TEM)研究了定向碳纳米管的生长形态和结构. 详细讨论了系统真空度、反应温度、气体流速及氢气和氩气的体积比例等参数对碳纳米管生长的影响, 并测试了该碳纳米管的场发射性能及超电容性能.     

碳纳米管电极上原位沉积Pt纳米颗粒

 本文利用原位离子交换法制备了碳纳米管(CNTs)载铂(Pt/CNTs)电极. X射线光电子能谱分析表明, Pt通过离子交换载于电化学功能化的CNTs表面. 扫描电镜照片显示, Pt高度分散于CNTs表面. X射线衍射分析表明, Pt的粒径约为4.0 nm. 离子交换法所制Pt/CNTs电极的电化学表面积和Pt的利用率均大于传统Pt/CNTs电极(Pt粒径约为2.5 nm), 其对氧还原的催化活性高于传统电极. 这归因于离子交换法所制电极的特殊结构,即Pt普遍载于电化学活性位上.     

PMMA/定向碳纳米管复合材料导电与导热性能的研究

Methyl Methacrylate(MMA) has been filled in the apertures of aligned carbon nanotubes(ACNTs). Then PMMA/ACNTs composites have been synthesized by in-situ polymerization. The SEM results show that carbon nanotubes are well dispersed and directionally arranged in the composites. The electrical conductivities of the parallel direction (parallel with ACNTs) and perpendicular direction (perpendicular with ACNTs) of composites were respectively tested to be 15 S·cm^-1 and 4 S·cm^-1, so the composites were conductivity anisotropic. Compared with PMMA, the thermal stable temperature of composites in air was improved by 100 ℃,and the thermal conductivity of composites was 13.64 times of PMMA.     

碳化硼纳米线的制备和结构

以碳纳米管为模板，通过加热碳纳米管与硼粉的混合物，获得了笔直的硼碳纳米线.对纳米线的结构和成分进行研究，结果表明纳米线主要为B4C纳米线.在部分B4C纳米线的端部存在Ni颗粒，这些端部具有Ni颗粒的纳米线构成了纳米磁针.讨论了B4C纳米线的生长机制，B4C纳米线的生长主要为硼原子在碳纳米管中扩散并发生化学反应，使得碳纳米管晶格结构发生重组，形成B4C纳米线.反应后，硼原子部分取代了碳纳米管中碳原子，修补了碳纳米管中的晶格缺陷，获得了形态笔直的B4C纳米线.     

酵母核糖核酸在碳纳米管修饰电极上的电化学行为及其分析测定

研究了酵母核糖核酸（yRNA）在碳纳米管（MWNT）修饰电极上的电化学行为，优化了测定参数，在此基础上建立了一种直接测定yRNA的电分析测试方法。yRNA在碳纳米管修饰电极上于磷酸盐缓冲溶液中在0．758V处产生不可逆的氧化电流峰，峰电流与yRNA的质量浓度在1～10mg／mL之间有良好的线性关系，线性回归方程为：Iρ=0．0813ρ＋0．1807，相关系数r为0．9980，检出限为0．6mg／mL。     

合成甲醇的催化剂Rh-ZnO/MWNTs的研究

研究新型的由多壁碳纳米管(MWNTs)负载的， ZnO助催的铑基甲醇合成催化剂. 当铑含量达到4％(w)时，催化剂具有较高的比表面积(99.6 m2•g－1), 催化剂的反应活化能为68.8 kJ•mol－1.在563 K, 1 MPa下，催化剂的最高催化活性和甲醇选择性分别为411.4 mg/gcat.•h和96.7％. TEM、TPR和TPD等表征结果显示，碳纳米管能增加Rh在催化剂表面的分散度，提高催化剂的还原温度并能增加氢物种的吸附量，这些结果将有助于更好地了解催化剂中各组分间的协同作用和催化活性中心本质.     

Pt-CNTs 修饰玻碳电极(Pt-CNTs/GC)电氧化活性的研究

采用透射电镜(TEM)和选区电子衍射(SAED)技术, 分别表征了Pt-CNTs/GC电极的表面形貌和所负载铂纳米原子簇的结构. 以CO和CH3OH为探针分子, 用循环伏安和计时电流等常规电化学方法检测了CO和CH3OH在Pt-CNTs/GC电极上的氧化行为. 研究结果表明, CO在Pt-CNTs/GC电极上有3个氧化电流峰(Ⅰ, Ⅱ, Ⅲ), 其中峰Ⅰ为CO桥式吸附的氧化峰, 而峰Ⅱ和Ⅲ则分别为CO线形吸附在碳纳米管负载的不同粒径的Pt纳米原子簇以及Pt原子薄膜上所分裂的氧化峰; CH3OH在Pt-CNTs/GC电极上也能自发解离吸附强吸附中间体CO; Pt-CNTs/GC电极对CH3OH的氧化峰电流不总是随CNTs上载铂量的增加而增大, 表明在制备直接甲醇燃料电池阳极时, 应选择合适的载铂量.     

取向碳纳米管/硅纳米线复合阵列的制备

在阳极氧化铝模板(AAO)的取向微孔内, 利用化学气相沉积(CVD) 技术首先制备了两端开口高度取向的碳纳米管阵列, 再在碳纳米管中间的孔洞内沉积硅纳米线, 成功制备了碳纳米管/硅纳米线(CNTs/SiNWs)核鞘复合阵列结构. 用SEM, TEM, XRD等仪器分析了CNTs/SiNWs核鞘复合阵列和沉积在碳纳米管孔洞内的硅纳米线的生长特性和晶体结构, 利用I-V关系和Fowler-Nordheim方程研究了其场发射(FE)特性, 用荧光光谱分析仪分析了复合阵列的荧光(PL)特性. 证明了模板法制备的CNTs/SiNWs核鞘复合阵列结构可用来制作具有金属/半导体(M/S)特性的纳米PN结, 该复合阵列结构也使SiNWs包覆在CNTs惰性鞘内, 可防止SiNWs在空气中的进一步氧化. 制备出的CNTs/SiNWs核鞘复合阵列结构生长方向高度有序, 直径和长度易于控制, 极少产生其他制备方法中出现的纳米结构弯曲和相互缠绕现象.