单分散聚合物微球稳定Pickering乳液法制备大粒径微胶囊相变材料

采用二步加料的分散聚合法制备单分散聚甲基丙烯酸缩水甘油酯(PGMA)微球,并使其水解,得到水包油(O/W)型Pickering乳液稳定剂.在Pickering乳液聚合过程中,利用相分离机制,形成了聚苯乙烯(PSt)和PGMA复合为整体囊壳的微胶囊相变材料.微胶囊平均粒径达76μm,囊芯含量高达83%,相变焓达到174 J/g,具有很高的储热容量.     

Pickering乳液法制备聚苯胺-石墨烯空心微球

通过对石墨烯进行磺酸化改性使其具有双亲性,以改性后的磺化石墨烯（SGR）作为Pickering乳化剂稳定含有苯胺的油相,加入过硫酸铵引发剂,采用Pickering乳液聚合的方式一步合成具有独特空心结构的聚苯胺-石墨烯微球（PANI-SGR HS）.详细探究了石墨烯磺化程度、乳化剂浓度和油水比等因素对磺化石墨烯稳定乳液的影响,研究结果表明：SGR的润湿性对Pickering乳液的稳定性有着重要影响;SGR浓度为0.5 mg·mL^-1时即可以稳定乳液,随着SGR浓度的增大,Pickering乳液滴尺寸呈减小趋势;在油相体积分数小于60%时,即可以得到比较稳定的乳液.利用扫描电子显微镜对微球的形貌进行了表征,并对所制备空心微球的电化学性能进行了探究,在电流密度为1 A·g^-1时,其修饰电极的比电容可达480.59 F·g^-1,相比于普通二维PANI-SGR提高了103.5%.     

高结构稳定性、低泄漏率三维铜@石墨烯复合相变材料的制备

由于能源消费需求的持续增长和传统化学燃料的日益枯竭,对可再生能源的需求日益迫切。以地热能、太阳能为代表的可再生能源脱颖而出。然而,这些能源的应用易受到天气、季节、地点和时间的影响,具有不稳定性、随机性、波动性和间歇性。储能技术是解决上述问题的有效途径,它可以在需要的时候储存或释放能量。在各种储能技术可选材料中,相变材料(PCMs)是智能热能管理和便携式热能领域的有力候选者。大多数相变材料都存在导热系数低、环境污染、熔点泄漏等问题,因此有必要将相变材料封装到支撑骨架材料中。事实上,支撑材料在应用中仍面临着一些重大挑战。首先,骨架材料应能抵抗相变材料在相变过程中的体积变化,即具有良好的结构稳定性。其次,还应具有较高的导热系数和较低的泄漏率。石墨烯气凝胶(GA)已被证明是提高相变材料形状稳定性的有效支撑骨架,但相变引起的泄漏和网络结构的脆性是制约其应用的关键问题。在此,我们提出了一种双脉冲电镀的强化策略,用于制备铜@石墨烯气凝胶(Cu@GA)作为相变储能骨架材料。这一结构设计中,石墨烯气凝胶上的石墨烯片层上均匀地镀上了铜层,且不同片之间被铜镀层所连接。这种铜增强石墨烯气凝胶网络结构赋予复合材料良好的导热性和坚固的骨架稳定性,有利于增强相变换热和抑制相变过程中的泄漏。此外,通过真空浸渍法将十八胺(ODA)封装在Cu@GA骨架中,获得了结构稳定性高、泄漏率低的复合相变材料(Cu@GA/ODA),保证了ODA在Cu@GA骨架材料中的均匀分散和填充。通过比较复合相变材料的重量变化,研究了不同骨架对复合相变材料泄漏率的影响。优化后的复合相变材料(CPCM)Cu@GA/ODA经20次储热、放热循环后,泄漏率降低至19.82% (w,质量分数),而GA/ODA和GOA/ODA为骨架的复合相变材料的泄漏率分别为80.31% (w)和72.99% (w)。为了探讨这种影响的原因,用扫描电子显微镜(SEM)观察了循环后骨架的形貌。铜/石墨烯气凝胶(Cu@GA)骨架材料没有明显的收缩或坍塌,仍可以保持完整的三维网络结构,而氧化石墨烯气凝胶(GOA)和石墨烯气凝胶(GA)的骨架材料三维结构不复存在,且在氧化石墨烯/石墨烯片能够观察到明显的裂隙。铜涂层可以提高骨架的微观结构稳定性,有利于提高结构稳定性,降低复合材料的泄漏率。同时,该研究为构建理想的金属增强石墨烯气凝胶复合骨架材料铺平了新的道路,该复合材料具有优异的综合性能,可用于未来的相变储能、多孔微波吸收和储能应用。     

球磨辅助氧化还原法制备石墨烯

本文利用天然石墨作为原材料,采用改进的Hummers法制备氧化石墨(GO)。首先将氧化石墨在低能球磨机中球磨10 h,然后超声剥离得到氧化石墨烯。最后利用水合肼作为还原剂,通过磁力搅拌回流反应得到石墨烯。利用SEM,AFM,XRD,Raman,FTIR,TEM对所制备的石墨烯的形貌和结构进行表征。同时将经低能球磨制备的石墨烯与未经低能球磨制备的石墨烯进行比较,分析了在不同工艺条件下制备的石墨烯的效果。结果表明低能球磨有利于减薄氧化石墨,促进氧化石墨的剥离。并且有利于氧化石墨的还原,从而缩短回流还原反应时间,提高了制备石墨烯的效率。     

两步法制备氧化石墨烯方法研究

以大鳞片石墨为原料在低温、高温反应两步氧化法制备了氧化石墨烯,得到大片氧化石墨烯。由于原料石墨鳞片大,制作出的氧化石墨烯片也较大,因此可以在160倍光学显微镜下清晰观察到其形态,通过160倍和640倍光学显微镜的观测,能够初步判断氧化石墨烯厚度,为后续检测提供参考,因而该方法是一种制备并观测氧化石墨烯的有效方法。     

石墨烯的氧化还原法制备及结构表征

采用改进的Hummers法对天然鳞片石墨进行氧化处理制备氧化石墨,经超声分散,然后在水合肼的作用下加热还原制备了在水相条件下稳定分散的石墨烯。用红外光谱、拉曼光谱、扫描探针显微镜和ζ电位仪对样品进行了结构、谱学、形貌和ζ电位分析。结果表明,石墨被氧化后形成以C=O、C-OH、-COOH和C-O-C等官能团形式的共价键型石墨层间化合物;还原氧化石墨后形成的石墨烯表面的官能团与石墨的相似;氧化石墨烯和石墨烯在碱性条件下可形成稳定的悬浮液;氧化石墨烯和石墨烯薄片厚度为1.0nm左右。考察并讨论了还原过程中水合肼用量,体系反应温度、反应时间和pH值对石墨烯还原程度和稳定性的影响,水合肼用量和反应时间是影响石墨烯还原程度的主要因素;pH值对石墨烯稳定性影响较大。     

超声辅助Hummers法制备氧化石墨烯

采用超声辅助Hummers法制备氧化石墨烯,单片层厚～1 nm。本法首先在Hummers法的低温、中温反应阶段加入超声振荡,以此来分别提高石墨的插层效率和氧化程度,然后在高温反应开始时,采用把含有残留浓硫酸的混合液缓慢滴入低温去离子水中再加热的方式,以此减少硫酸分子等插入物因为局部温度过高从石墨层间脱出,最后通过低速离心得到氧化石墨。使用超声辅助Hummers法制备氧化石墨烯既方便快捷,又能有效地增大氧化石墨的层间距,且随着超声功率的提高,所得氧化石墨的层间距呈扩大趋势。     

胆酸手性化氧化石墨烯杂化材料的制备及性能研究

手性科学与手性材料的重要性日益凸显. 本课题基于氧化石墨烯(GO)和生物质胆酸(CA), 建立了一种利用Click技术对GO进行手性功能化的化学方法, 同时制备一类具有手性的新型氧化石墨烯杂化材料. 以石墨粉为原料, 采用改进的Hummers法制备了氧化石墨烯, 之后引入N₃基团; 同时将胆酸炔丙基化. 通过点击化学技术制备了胆酸手性化氧化石墨烯杂化材料(CA/GO). 利用FT-IR, XRD, 拉曼光谱, UV-Vis吸收, 热重等技术对所制备的CA/GO手性杂化材料进行了表征.     

纤维素纳米晶稳定的Pickering乳液法模板制备微胶囊的研究现状

纤维素纳米晶(Cellulose Nanocrystals,CNCs)具有高结晶度、高杨氏模量、高长径比、高比表面积、纳米尺寸效应、化学可修饰以及可降解等优异性质,从而被广泛应用于Pickering乳液微胶囊的制备.本文主要回顾了CNCs的制备和改性方法,并介绍了不同条件下获得的CNCs以及CNCs衍生物的理化性质;阐...     

改性氧化石墨烯膜的制备及其性能研究

为了改善氧化石墨烯(GO)膜的低渗透性和不稳定性,本文采用过氧化氢对GO进行改性后抽滤成膜,并在不同温度下对膜进行热还原.采用超高性能全自动气体吸附仪、透射电镜、扫描电镜、拉曼光谱仪、接触角、X射线衍射等对材料进行结构和形貌表征.分析不同HGO(H2O2改性GO)负载量和不同温度热还原对膜水通量和截留率的影响.在优化条...     

石墨烯/环氧复合材料导热性能的研究进展

石墨烯作为时下最热门的纳米材料,吸引了国内外众多科研工作者的注意力。而石墨烯所具有的超高导热性能,使其在环氧导热复合材料中有着巨大的应用前景。本文主要综述了当前石墨烯/环氧复合材料导热性能的研究进展,详细介绍了石墨烯的尺寸、与其它填料的复配以及石墨烯表面改性等因素对导热性能的影响。此外,还分析了复合材料的微观结构对导热性能的影响。最后,对导热型石墨烯/环氧复合材料的发展进行了展望,并指出了该领域存在的技术难点和未知机理。     

石蜡/膨胀石墨/石墨烯复合相变储热材料的制备及性能

以石蜡(PA)作为相变储热材料、 膨胀石墨(EG)作为主导热材料和支撑材料, 石墨烯气凝胶(GA)作为导热增强材料和辅支撑材料制备了PA/EG/GA复合相变材料, 研究了GA添加量对复合相变材料相变温度、 相变潜热、 导热性能以及循环稳定性的影响. 结果表明, 所制备的80%PA-17%EG-3%GA复合相变材料导热性能良好, 循环稳定性出色. 与80%PA-20%EG复合材料相比, 该材料的相变温度、 相变潜热以及循环稳定性无明显变化, 但导热系数由4.089 W/(m·K)提升到了5.336 W/(m·K), 显示出良好的应用前景.     

表面活性剂-纳米粒子协同稳定Pickering乳液的双相反转实验设计

本实验以表面活性剂原位改性纳米粒子协同稳定Pickering乳液为研究对象,通过对乳液的双相反转行为研究,探究表面活性剂分子在纳米粒子表面的吸附模式,加深学生对胶体与界面化学领域相关原理的理解,培养学生综合实验能力和分析推理能力。     

高内相比乳液模板法合成多孔材料的研究进展

综述了以高内相比乳液作模板制备多孔材料的研究进展,介绍了油包水(W/O)乳液体系法、水包油(O/W)乳液体系法和超临界CO2法等制备方法、各种多孔材料的泡孔及通道直径、比表面积、密度等性能,以及这类多孔材料在生物医学、有机化学品清除、化学催化、水溶液中固体杂质分离、液相色谱、电化学传感器等领域的应用,并对其发展前景进行了展望。     

添加提钒尾渣对膨胀石墨/石蜡复合相变材料稳定性和导电性的影响

以不同膨胀石墨(EG-300、EG-350和EG-400)为支撑材料,石蜡(PW)为相变主材,提钒尾渣(VT)为导电强化剂,采用熔融共混法制备复合相变材料,并对复合材料的稳定性和导电性进行测试分析.结果表明,进行60次热循环,EG/PW复合材料质量损失率小于0.03％,VT/EG/PW复合材料质量损失率小于0.08％,...     

导热增强聚乙二醇相变复合材料的制备及其性能

本文以聚乙二醇(PEG)为相变材料,通过添加不同的无机填料,采用熔融共混浇筑方式制备了导热增强型相变复合材料。 通过扫描电子显微镜(SEM)、热常数分析仪、差示扫描量热仪(DSC)、红外热成像和热重分析仪研究了所制备复合材料的微观结构、导热性能与相变过程。 研究结果表明,相比于碳酸钙和氧化铝,在相同添加含量下,氮化硼(BN)可有效提高PEG的导热系数,当BN质量分数为40%时,导热系数可达到3.40 W/(m·K);当填料添加量相同时,片状BN和不规则纳米碳酸钙(CaCO₃)比球形氧化铝(Al₂O₃)对PEG具有更加优良的定型效果,在相变过程中,能够更加有效阻隔PEG的流动,保持复合材料的形状稳定性。     

三元脂肪酸/膨胀石墨复合相变材料的制备、包覆定形及热性能

采用癸酸、 月桂酸和棕榈酸的三元共晶混合物作为相变材料, 以膨胀石墨为基体, 通过膨胀石墨多孔结构的毛细吸附和复合涂饰剂的包覆定形, 将多元相变材料固定在膨胀石墨的孔道结构中, 制备出结构稳定、 密封性能优异、 热稳定性好和高导热的新型三元脂肪酸/膨胀石墨复合定形相变材料. 膨胀石墨具有膨胀疏松的多孔结构和良好的吸附性能; 其熔融潜热为95.6 J/g, 结晶焓为82.8 J/g, 说明其具有很好的相变蓄热特性和热循环稳定性; 材料的导热性能可增加至0.738 W/(m·K), 与脂肪酸相比得到大幅度提高.     

石墨烯导热研究进展

石墨烯具有目前已知材料中最高的热导率,在电子器件、信息技术、国防军工等领域具有良好的应用前景。石墨烯导热的理论和实验研究具有重要意义,在最近十年间取得了长足的发展。本文综述了石墨烯本征热导率的研究进展及应用现状。首先介绍应用于石墨烯热导率测量的微纳尺度传热技术,包括拉曼光谱法、悬空热桥法和时域热反射法。然后展示了石墨烯热导率的理论研究成果,并总结了石墨烯本征热导率的影响因素。随后介绍石墨烯在导热材料中的应用,包括高导热石墨烯膜、石墨烯纤维及石墨烯在热界面材料中的应用。最后对石墨烯导热研究的成果进行总结,提出目前石墨烯热传导研究中存在的机遇与挑战,并展望未来可能的发展方向。