低温催化法制备石墨化碳空心球

石墨化碳空心球因具有密度小、稳定性好和可填充中空结构等特点,受到了研究者的广泛关注。本文结合国内外的研究进展,综述了近年来发展起来的采用过渡金属如铁、钴、镍等为催化剂,低温(<1 000℃)催化法合成石墨化碳空心球的最新研究进展。介绍了低温催化法提高碳空心球石墨化程度的机理,说明了石墨化碳空心球的表征方法,展望了石墨化碳空心球的应用前景。最后指出了相关研究中有待解决的问题。     

薄壁金属空心球结构压缩力学性能研究

金属空心球结构是一种新型的超轻多孔金属材料。本文对直接堆积和胶合堆积的两球、三球金属空心球列组元进行了单轴准静态压缩实验,分析压缩过程的变形情况,得出其应力/屈曲极限、有效弹性模量、有效应力-应变曲线,并讨论了发生屈服/屈曲的原因。基于实验现象作者提出了三种边界条件,通过分析的方法导出列组元的有效弹性模量公式,其预测值与实验结果较为符合。通过对两种不同堆积模式面组元的压缩实验,研究了金属空心球结构的力学性能和垮塌规律,分析其比刚度和比体积能量吸收值,讨论了两种不同堆积模式的面组元的特点和优越性,发现HC堆积模式具有更好的力学性能。同时对比三球列组元的有效弹性模量发现,SC堆积模式的有效弹性模量只与堆积层数有关。     

海胆状硫化镍空心球的制备及电化学性能研究

以乙二醇为溶剂,硫代乙酰胺为硫源,采取简单的溶剂热法成功合成了由纳米棒组成的海胆状硫化镍空心球,扫描电镜图片清楚地揭示了海胆状空心结构,XRD测试结果表明产品中存在α和β两种相结构,但主要组分为β-NiS. 跟踪产物随时间的变化,研究了海胆状空心球的形成过程. 先形成实心的海胆状结构,进一步熟化导致空心结构的形成. 作为锂离子电池的阴极材料,测定了海胆状硫化镍空心球的电化学性能,首次放电容量超过900mAh g-1,高于文献报道的理论容量,循环五十次后,稳定在约200 mAh g-1.     

Au纳米粒子负载的ZnO空心球复合材料的光生电荷转移行为及光催化活性

通过简单的两步法合成了不同负载量的Au/ZnO空心球。采用扫描电子显微镜(SEM),X射线衍射(XRD),X射线光电子能谱(XPS)及紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)对样品的形貌、结构、组成和晶相等进行一系列的表征。以罗丹明B (RhB)为目标降解物,探究了Au/ZnO空心球的光催化活性。结果表明,适量Au修饰的ZnO光催化剂在混合光下20 min内对RhB的降解率达到73%。利用表面光电压谱(SPS)和瞬态光电压(TPV)技术,探讨了Au修饰后对ZnO光诱导电荷转移行为与光催化性能之间的关系。结果表明,混合光照下Au/ZnO空心球光降解性能的提高主要归因于作为电子受体的Au纳米粒子与ZnO之间形成的强的电子相互作用。适量Au纳米粒子的负载能够提高ZnO空心球中光生载流子的分离效率,相应地延长载流子的传输时间,增加光生电荷的寿命,从而促进其光催化活性的提高。     

碳空心球/硫复合材料制备和电化学性能研究

采用PMMA为模板制备碳空心球材料,并以碳空心球材料为导电骨架与硫材料复合制得碳空心球/硫复合材料. SEM和TEM照片显示,硫材料能均匀地填充在碳空心球的孔道和腔体内部. 采用恒电流充放电测试碳空心球/硫复合电极的电化学性能. 结果表明,在100 mA·g^-1、500 mA·g^-1、1 A·g^-1、2 A·g^-1 和5 A·g^-1电流密度下,碳空心球/硫复合电极可逆放电容量分别为1145 mAh·g^-1、824 mAh·g^-1、702 mAh·g^-1、586 mAh·g^-1和395 mAh·g^-1,呈现出较优异的倍率循环寿命.     

五氧化二钒空心球制备及其作为镁二次电池正极材料

利用碳球作为模板,通过与异丙醇氧钒的溶剂热反应制备了五氧化二钒(V₂O₅)空心球。 采用扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)等技术手段对V₂O₅空心球进行了表征。 实验结果表明,V₂O₅空心球的直径约为1.5 μm,壁厚约100 nm。 将V₂O₅空心球作为镁二次电池的正极,在0.2 C充放电条件下,材料的首次放电比容量达140 mA·h/g,经20次循环后容量为110 mA·h/g。     

纳米结构四氧化三铁空心微球的合成及磁性研究

用乙二醇为溶剂,三氯化铁和尿素为起始反应试剂,通过水热反应合成了Fe3O4空心微球.用X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和扫描电子显微镜(SEM)表征样品的结构和形貌,结果表明,所制备的单分散Fe3O4空心微球为立方单晶结构,其直径约400 nm,是由纳米颗粒组装而成.用振动样品磁强计(VSM)测量了Fe3O4空心微球的室温磁性,发现其表现为铁磁性.     

AgPd双金属纳米空心球的合成及其催化性能

以Ag纳米颗粒为牺牲模板,H₂PdCl₄为前驱体,抗坏血酸为还原剂,聚乙烯吡咯烷酮为表面活性剂,在70℃下采用电偶置换法结合还原法制备出AgPd双金属纳米空心球。采用紫外可见光谱、粉末X射线衍射、透射电镜结合能量色散等手段对由不同体积的0.01 mol·L^-1 H₂PdCl₄溶液制备的产物进行结构表征。结果表明,随着H₂PdCl₄溶液体积的增加,产物的空心化程度逐渐升高,晶粒的尺寸逐渐增大。当H₂PdCl₄溶液体积为120 μL时,合成的AgPd双金属纳米空心球组成和结构较为均匀,其粒径约为25 nm,壳层厚度2~3 nm。双金属中,由于Ag和Pd电负性的差异,电子从Ag转移到了Pd,使Pd表面出现电子富集区,显著提高了其催化效率。将所合成的AgPd双金属以及纯金属Ag和Pd作为催化剂,分别用于硼氢化钠催化还原4-硝基苯酚的反应,发现AgPd双金属的催化性能远高于纯金属Ag和Pd,其中AgPd-120纳米空心球(H₂PdCl₄溶液体积120 μL)作催化剂时的反应速率常数最高,是同等尺寸纯Ag纳米球的24.0倍,纯Pd纳米立方体的14.7倍。     

一锅法制备pH和热敏的P(NIPAM-co-AA)高分子空心球

基于N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)在高于PNIPAM的相转变温度时的沉淀聚合反应,利用在成核阶段形成的非交联的核为模板,然后在核的增长阶段加入交联剂N,N′-亚甲基双丙烯酰胺(BMA)和丙烯酸(AA)使得核周围形成一层交联的P(NIPAM-co-AA)共聚物壳层,降温至相转变温度以下使得非交联的PNIPAM核解散并自发地从交联的壳层扩散出来,得到具有温度和pH敏感性的P(NIPAM-co-AA)空心球.透射电镜结果表明该微球具有中空结构.利用光散射在不同pH值和温度条件下对该空心球进行了表征,结果表明,P(NIPAM-co-AA)空心球对pH值和温度具有良好的响应能力.     

Preparation of Manganese Oxide Hollow Spheres Using pH-responsive Microgels as Templates

以pH响应型微凝胶为模板制备出了二氧化锰空心球材料,并利用XRD、TGA、SEM、FT-IR和TEM等手段对其进行了表征. 结果表明,通过调节KMnO₄的用量可以有效控制二氧化锰空心球的球壳厚度. 对洗脱后上层清夜中的pH响应型微凝胶进一步研究发现,部分微凝胶呈现出非可逆的膨胀-收缩转变,这一现象主要是由于其内部的交联程度不高造成的. 在对表征结果进行分析后提出了空心球结构的形成机理.