钾掺杂多壁纳米碳管储氢性能研究

使用自制的钴催化裂解碳氢气法制备多壁纳米碳管,并对其进行退火、掺杂等一系列预处理,然后使用高压高纯氢源,在中压(12 MPa)和室温条件下,进行钾掺杂多壁纳米碳管的储氢性能实验.结果表明:预处理对纳米碳管的储氢性能有很大影响.实验条件下,经过氮气退火,并在1.0 mol/L硝酸钾溶液中掺杂的多壁纳米碳管吸氢量最大(H/C质量分数为3.2%).上述样品在室温下的放氢量一般不超过其吸氢量的50.8%.     

碲化银纳米晶的室温合成及表征

在室温下制备了碲化银纳米粒子,制备过程中选用了新型的还原剂多聚甲醛。所得产物用X射线光电子能谱、X射线粉末衍射和透射电镜进行了表征。     

钙钛矿型LaCoO3—δ和La1—xSrxCoO3—δ纳米粒子的XPS表征

采用ＸＰＳ等手段对ＬａＣｏＯ３－δ和Ｌａ１－ｘＳｒｘＣｏＯ３－δ纳米粒子进行了表征。结果显示,随ＬａＣｏＯ３－δ纳米粒子粒径的减小,一方面表面钴浓度增加,另一方面,表面ＣｏＯ键的离子性增强和表面氧空位浓度增加。此二者共同导致ＬａＣｏＯ３－δ对一氧化碳氧化的催化活性随其粒径减小而明显增大。ＬａＣｏＯ３－δ纳米粒子中镧被锶部分取代后,其表面结构发生了变化,并导致对一氧化碳氧化的催化活性显著提高     

大面积超疏水性纳米结构碳膜的制备与表征

利用一种简单的热解方法, 制备了具有纳米结构的大面积碳膜, 膜表面经过低表面能物质氟硅烷修饰后具有超疏水性.     

氮铂共掺杂纳米二氧化钛的制备及表征

采用溶胶-凝胶法制备了氮掺杂纳米TiO2(N-TiO2),并用光分解沉积法在N-TiO2表面负载上微量金属Pt形成铂-氮共掺杂纳米TiO2(Pt/N-TiO2).通过X射线衍射、光电子谱、紫外-可见吸收、扫描电镜和光电流测试对催化剂进行了表征.结果表明:Pt和N共掺杂对TiO2的晶型和形貌影响不大,但其吸收边带较纳米TiO2约红移20nm,Pt/N-TiO2电极在可见光区的光电流约为纳米TiO2电极的4倍.     

多壁纳米碳管空气电极的交流阻抗研究

研究了多壁纳米碳管、活性炭和石墨等空气电极的交流阻抗特性.结果表明,纳米碳管空气电极的阻抗谱由两个半圆组成,高频区半圆对应欧姆极化阻抗,低频区半圆对应电化学极化阻抗.催化剂Pt以纳米颗粒的形式沉积在碳管的外表面,明显减小了电极的欧姆阻抗和电化学极化阻抗,提高了氧还原反应的电催化活性.活性炭电极除存在电化学阻抗外,还存在薄液膜扩散阻抗(Nernst扩散),石墨电极形成的薄液膜反应区域较小,电极反应呈Warburg扩散阻抗特征,相应的电催化活性较低.采用交流阻抗等效电路分析方法,对拟合的动力学数据进行了解释.     

氧化时间对多壁纳米碳管结构与性能的影响

氧化时间对多壁纳米碳管结构与性能的影响;碳纳米管; 氧化; 透射电镜; 核磁共振; 电阻     

纳米钛薄膜的XPS研究

用 XPS分析了三种纳米钛薄膜表面和经 Ar 溅射后内部碳、氧、氮、钛等的含量和化学态。发现三种薄膜表面碳、氧含量完全一致 ,碳为石墨态 ,氧为吸附态的水。薄膜内部碳、氧、氮的化学态主要为 Ti C、Ti O2 、Ti N。随着分析深度的增加 ,薄膜内金属钛的原子百分比浓度不断增加并逐渐趋于恒定。镀膜时真空度的提高有利于减少碳、氧、氮的污染。Ar 溅射所镀的膜与电子枪所镀的膜相比 ,晶粒尺寸小 ,在表面至浅表层内氧的含量有明显差异。     

过渡金属氧化物和金属负载型沸石催化剂上合成 纳米碳管及其表征

采用气相催化沉积法催化合成纳米碳管,比较了不同金属氧化物和金属负载型沸石催化剂以及不同分子筛载体对合成纳米碳管的影响,并用TEM,XRD表征其形貌和结晶度,用DTA-TG考察了纳米碳管的热和稳定性。实验结果表明纳米碳管的形成除了与金属种类有关外,还直接与催化剂的颗粒大小和分散状态有关。粒径在20nm左右的不规则形状的纳米粒子是形成纳米碳管的活性组分,非负载和负载型的催化剂均表明活性组分的粒径与纳米碳管的管径有一定的对应关系。化学提纯后能得到高纯度的纳米碳管;其管壁具有较好的石墨化结构,在空气中的热稳定性大于400℃,而在氮气中能维持到1200℃以上。     

不同氮掺杂量碳纳米管的合成和表征

以不同氮含量的有机胺为碳和氮源，用催化方法合成出了不同氮含量的大管径碳纳米管。采用Fe/SBA-15分子筛为催化剂，有机胺经过1 073 K高温裂解得到氮掺杂碳纳米管材料(CN_x)。比较了苯、三乙胺、二乙胺、乙二胺四种原料对合成CN_x形貌、产率、掺氮量和吸水率的影响；以二乙胺为原料合成出适中的氮碳比(N/C原子比为0.15)和较高产率(2.2 g·（g·cat）^-1)的竹节状CN_x材料。     

二氧化钛涂覆多壁碳纳米管的制备及可见光催化活性

以多壁碳纳米管(MWCNTs)为反应性模板, 金属钛粉为钛源, 采用熔盐法制备碳化钛涂覆的MWCNTs中间体, 然后通过控制氧化制备二氧化钛涂覆的MWCNTs复合光催化剂. 考察了熔盐反应温度、MWCNTs和钛粉的摩尔比及氧化温度等对产物的结构和形貌的影响. 采用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、透射电子显微镜(TEM)和X射线光电子能谱(XPS)等技术对其进行了系统的表征; 以亚甲基蓝(MB)溶液的脱色降解为模型反应, 考察了催化剂的可见光(λ>420 nm)催化活性. 结果表明: 所制备的催化剂基本保持了原始MWCNTs的纤维状形貌, 二氧化钛涂层在MWCNTs表面分布均匀, 并与MWCNTs之间结合紧密, 形成了Ti－O－C键. MWCNTs增强了污染物亚甲基蓝在催化剂表面的吸附, Ti－O－C键的形成使得在二氧化钛价带附近形成了杂质能级, 提高了对可见光的吸收和利用, 因此所制备的TiO₂/MWCNTs复合光催化剂表现出较高的可见光催化活性.     

表面引发原子转移自由基聚合制备聚电解质修饰的碳纳米管

利用聚电解质对多壁碳纳米管(MWNT)的表面进行修饰,能有效改善碳纳米管在溶剂中的分散性.首先将经硝酸氧化的碳纳米管与二甲亚砜和乙二醇反应,得到羟基修饰的碳纳米管.然后利用羟基与α-溴异丁酰溴(或α-氯丙酰氯)的酯化反应,在碳纳米管的表面引入了原子转移自由基聚合(atom transfer radical polymerization,ATRP)引发基团,引发丙烯酸叔丁酯(tBA)或4-乙烯基吡啶(4VP)聚合,通过投料比的改变,得到接入量不同的聚合物修饰的碳纳米管.利用热重分析(TGA)和红外对聚合物修饰的碳纳米管进行表征.将聚合物修饰的碳纳米管进行水解(或季胺化),制备得到在水溶液中良好分散的聚电解质修饰的碳纳米管.     

超支化聚酯修饰多壁碳纳米管

将碳纳米管先用V(H2SO4)∶V(HNO3)=3∶1混合溶液进行处理,再用V(H2SO4)∶V(H2O2=4∶1的混合溶液进一步酸化,制得含有羧基的碳纳米管。将羧基化碳纳米管与二氯亚砜反应使碳纳米管连接酰氯基团,利用酰氯基团与超支化聚酯上的羟基反应,将超支化聚酯接到碳纳米管的表面上,实现了碳纳米管的表面修饰。利用红外光谱、拉曼光谱、透射电镜观察分析测试结果表明,超支化聚酯以共价键形式连接到碳纳米管的表面。热失重分析结果表明,修饰密度为每321个C原子连接1个H20分子,每842个C原子上连接1个H40分子。修饰后的碳纳米管在有机溶剂中的溶解性能明显提高。     

聚丙烯酸功能化多壁碳纳米管

Covalent functionalization of multiwalled carbon nanotubes （MWNT） with poly（acrylic acid） has been successfully achieved via grafting of poly（acryloyl chloride） on nanotube surface by esterification reaction of acyl chloride-bound polymer with hydroxyl functional groups present on acid-oxidized MWNT and hydrolysis of polymer attached to nanotubes. Polymer-functionalized MWNT could possess remarkably high solubility in water, and their aqueous solution was very stable without any observable black deposit for a long time. Characterizations of such functionalized MWNT samples using Fourier transform infrared spectrometer, transmission electron microscopy and nuclear magnetic resonance techniques indicated that poly（acrylic acid） was covalently attached to the surface of MWNT.     

磺化聚苯乙炔/多壁碳纳米管复合材料导电特性和机理的研究

将磺化聚苯乙炔(SPPA)与多壁碳纳米管(MWCNTs)超声共混制备得到SPPA/MWCNTs复合材料. 用X光电子能谱仪、固体紫外-可见分光光度计、X射线衍射仪、四探针、场发射扫描电镜等对复合材料导电特性及机理进行研究. 结果表明: SPPA/MWCNTs 复合材料中SPPA与MWCNTs发生电荷转移而被掺杂, 并且由于SPPA与MWCNTs间的电荷转移, 彼此间存在一定的相互作用力; 复合材料电阻呈负温度系数效应; SPPA/MWCNTs复合材料电导率发生两次突跃. 可能的导电机理为, 复合材料中SPPA不仅被MWCNTs物理填充, 同时还被MWCNTs掺杂, 复合材料中存在两种导电通路, 一是SPPA与MWCNTs的碳原子发生电荷转移而被掺杂, 彼此之间存在一定的相互作用力, 导致SPPA包裹MWCNTs形成独立导体单元, 这种独立单元相互接触形成导电通路; 二是MWCNTs彼此之间相互接触形成导电通路, 并建立了该导电机理的理论模型.     

多壁碳纳米管的纯化及其表面含氧基团的表征

用兼具酸性和氧化性的HNO3水溶液可方便地除去残留在原生态多壁碳纳米管(CNT)上的Ni-MgO催化剂组分,同时在其表面产生某些含氧官能团,使原生态多壁碳纳米管的疏水性表面变为亲水性表面.采用Boehm中和滴定法以及X射线衍射(XRD)、热脱附谱(TPD)、傅里叶变换红外(FTIR)光谱和X射线光电子能谱(XPS)等技术对HNO3处理过的多壁碳纳米管的相组成和表面含氧官能团进行测量和表征.结果表明:所生成表面含氧官能团的总量以经7.0mol·L-1硝酸378K处理24h的CNT为最高;3种主要表面含氧官能团的含量高低顺序为,羧基内酯型羧基酚型羟基.     

碳纳米管负载高分散Pt纳米颗粒的制备及表征

近年来,碳纳米管(CNTs)[1]作为新型催化剂载体方面的研究[2～11]受到了广泛关注。由于碳纳米管具有纳米级卷曲的表面,与石墨烯相比其表面π键发生变化,从而导致新的电子结构[12],因此碳纳米管负载的催化剂在涉及电子传输过程的催化过程中具有特别的吸引力。燃料电池电极催化剂就是其中典型的一类[13～15]。已有研究者选用碳纳米管作为载体,将Pt[16～19]、PtRu[20,21]等具有催化活性的贵金属或其合金负载到碳纳米管上,展现出了很好的电催化氧化活性。然而,到目前为止,制备用于燃料电池的具有均匀尺寸和分散性的负载型纳米催化剂仍然是一项…     

碳纳米管的氧化稳定性及反应动力学

碳纳米管自被发现以来 [1] ,已分别通过 HRTEM[1]、Raman[2 ,3]、ED[4 ]、STM和 STS[5]等对其结构、形态、层间距、直径分布、螺旋度、管壁及顶端的电子结构等物理性质进行了详细研究和表征。而碳纳米管在空气中的抗氧化性能的研究虽有文献报道 ,但关于纳米碳管氧化反应动力学的报道则相对较少[6～ 9] 。由于作为催化剂载体是碳纳米管在化学领域最具潜在的应用之一 ,因此 ,研究碳纳米管在空气中的抗氧化性及氧化反应动力学是一项很有意义的工作。本文利用 TG-DTA方法研究了碳纳米管在空气中的抗氧化性 ,同时与 C6 0 和石墨的实验结…     

聚碳酸酯修饰多壁碳纳米管的制备和表征

为了制备聚合物/碳纳米管复合物,采用聚碳酸酯修饰了多壁碳纳米管。选择聚碳酸环氧丙烷己内酯,聚碳酸亚丁酯己内酯和聚碳酸亚丙酯马来酸酐酯三种聚碳酸酯修饰多壁碳纳米管,仅仅碳酸环氧丙烷己内酯修饰的碳纳米管复合物可分离得到可溶解性产物。分别采用红外光谱、扫描电镜和透射电镜表征了碳纳米管的表面修饰基团及形貌。热重分析表明,可溶解聚碳酸环氧丙烷己内酯修饰多壁碳纳米管相对接枝了较多的聚合物,因此促进了碳纳米管的溶解性,可能是因为聚碳酸环氧丙烷己内酯具有较多的端羟基提高了修饰接枝效果。可溶解聚碳酸环氧丙烷己内酯修饰多壁碳纳米管接枝了生物活性的部分,并具有一定溶解性,在药物载体领域将具有潜在用途。     

碳纳米管负载/促进的Mo-Co加氢脱硫催化剂

 以多壁碳纳米管(CNT)为载体制备了负载型Mo-Co/CNT,并将其用于噻吩HDS反应. 结果表明,在n(C4H4S)/n(H2)= 2.3/97.7, GHSV=2200 ml/(g·h),p=0.1 MPa和T=623 K的条件下,在7.2%(Mo-Co)/CNT催化剂上,噻吩HDS的比反应速率可达到0.64·10-3s-1,分别是9.7%(Mo-Co)/γ-Al2O3和16.9%(Mo-Co)/AC催化剂上的1.68和2.28倍. 对比研究结果表明,用CNT代替γ-Al2O3或AC并不引起催化剂上噻吩HDS反应的表观活化能发生明显变化. 与Mo-Co/γ-Al2O3或Mo-Co/AC催化剂相比,一方面,Mo-Co/CNT催化剂更易在较低温度下还原活化,并导致工作态催化剂表层活性Mo物种(Mo4+)在总Mo量中所占比例明显提高; 另一方面,Mo-Co/CNT催化剂对H2具有更强的吸附和活化能力. 这两个因素对提高催化剂活性都有重要贡献.