掺杂Mn对CeO2-ZrO2-Al2O3材料性质的影响

采用共沉淀法制备了一系列Mn掺杂摩尔分数为0～5%的CeO2-ZrO2-Al2O3(CZA)复合氧化物, 并采用BET, OSC, XRD, XPS, H2-TPR等方法对所制备的材料进行了表征. 结果表明, 所制备的材料均形成了稳定的CZA固溶体, 尤其是Mn掺杂0.5%的材料在600和1000 ℃焙烧后均表现出最好的织构性能. OSC和H2-TPR的结果表明, Mn掺杂量≤1%时, 氧在材料中的体相移动是材料储氧和被还原的速控步骤, 并且Mn的掺杂量为0.2%时, 储氧量最大, 材料的还原温度也最低; Mn掺杂量>1%时, Mn物种对材料储氧和被还原的作用显著. XPS结果表明, Mn在焙烧过程中会迁移向表面, 结合H2-TPR结果可知, 新鲜样品表面的MnOx物种主要为Mn2O3, 而老化样品主要为Mn3O4.     

锂离子电池正极材料LiNi0.4Co0.2Mn0.4O2的合成、表征及电化学性能

以过渡金属乙酸盐和氢氧化锂为原料, 应用共沉淀或流变相预处理高温烧结法优化并制备出LiNi0.4Co0.2Mn0.4O2正极材料. X射线衍射技术(XRD)及Rietveld结构精修、扫描电子显微技术(SEM)、综合热分析(TG-DSC)表征结果和电化学测试结果表明, 该材料具有单一层状结构, 颗粒大小均匀, 热稳定性好, 首次放电比容量高达208.7 mA·h/g(2.0-4.6V, 0.1 C), 电化学性能优异. 非原位(ex situ)XRD测定结果表明, 材料充至高电位下发生的不可逆相变造成了材料的循环容量衰减.     

Y2O3和Nd2O3介孔薄膜的制备与表征

以聚乙烯合丁烯-嵌-聚氧乙烯嵌段共聚物(PHB-PEO)作模板, 采用蒸发诱导自组装方法, 分别制备了Y2O3和Nd2O3介孔薄膜. 用小角、广角X射线衍射和透射电子显微镜对薄膜样品在不同的热处理阶段进行了表征. 结果表明, 所制备的Y2O3和Nd2O3薄膜样品呈现一种大孔径(平均孔径分别约为11.5和12.5 nm)、有序的立方扭曲球形孔排列、稳定于450 ℃并具有部分晶态孔壁结构的介孔薄膜材料.     

掺杂TiO2介孔材料的合成与表征

基于溶胶-凝胶过程, 以非表面活性剂有机小分子三乙醇胺为模板剂, 合成了TiO2及Fe3+/V5+-TiO2介孔材料. 利用XRD, TEM, BET, UV-Vis DRS等手段表征了材料的结构、形貌、比表面积、孔径分布及吸光性能. 研究结果表明, 用乙醇萃取法脱除模板剂可形成具有蠕虫状孔道结构的TiO2介孔材料, 而利用焙烧法在450 ℃脱除模板剂时可引起孔道的塌陷. 掺杂Fe3+或V5+可稳定材料的介孔结构, 适宜的掺杂摩尔分数为0.5％. 于450 ℃下焙烧后, 掺杂Fe3+/V5+的TiO2的平均孔径分别为10.5和9.6 nm, 比表面积分别达到103.59和90.80 m2/g. 相对于P25光催化剂, 掺杂Fe3+或V5+的TiO2吸光带边红移至可见光区, 说明掺杂离子在此合成过程中可有效地进入TiO2的晶格结构而引起其微观电子结构的改变.     

高活性低失活In(OH)3纳米晶光催化剂的制备和表征

采用超声沉淀法从In(NO3)3制备出了In(OH)3纳米晶体, 发现其在254 nm紫外光照射下对苯催化活性和活性稳定性比P25-TiO2高得多.     

Bi2Ti2O7薄膜的自组装法制备及表征

以Bi(NO₃)₃·5H₂O和Ti(OC₄H₉)₄为原料,采用自组装单层膜技术,在负载有功能化三氯十八烷基硅烷(octadecyl-trichloro-silane,OTS)的FTO基板上制备了Bi₂Ti₂O₇ 薄膜。基板表面的亲水性测试表明,紫外照射使OTS自组装单层膜表面由疏水转变为亲水,实现功能化。借助X射线衍射(XRD)、X射线能量色散谱(EDS)、扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)分析分别对Bi₂Ti₂O₇薄膜的组成、结构和微观形貌进行了表征。结果表明,沉积溶液浓度为0.02 mol·L^-1时,所得Bi₂Ti₂O₇薄膜均匀致密。560 ℃热处理1 h、厚度为0.4 μm的Bi₂Ti₂O₇薄膜在100 kHz的介电常数为153,介电损耗为0.089。     

以Fe2O3为原料制备LiFePO4/C复合材料及其性能研究

以Fe2O3为铁源原料, 利用热还原法成功地制备了LiFePO4/C复合材料. 用XRD以及SEM对材料的晶体结构以及表面形貌进行了表征. 通过循环伏安和充放电测试研究了材料的电化学性能. 研究结果表明， 于700 ℃下制备的LiFePO4/C复合材料在0.1C的倍率下可以得到放电容量144.8 mA·h/g, 在循环160次后, 容量仍保持在141.4 mA·h/g. 这种以廉价的Fe2O3代替目前常用的二价铁盐原料方法, 具有减少LiFePO4合成成本的优点.     

固态聚苯胺电致变色器件的制备和性能

采用CeO2-TiO2复合物薄膜作为聚苯胺电致变色器件的对电极, 选用聚合物固态电解质(PE: PMMA-PC-EC-LiClO4), 构筑了新型双层结构(Dual-type)聚苯胺(PANI)固态电致变色(EC)器件. 用电化学现场紫外-可见光谱法表征了该EC器件(ITO|PANI||PE||CeO2-TiO2|ITO)的电致变色性能, 并与单层结构(Single-type)EC器件(ITO|PANI||PE|| ITO)进行了比较. 研究结果表明, 双层结构EC器件比单层结构EC器件的电致变色性能好, 如响应速度快, 循环寿命长. 同时, 考察了电解质组分对聚苯胺电致变色稳定性的影响. EC器件(ITO|PANI||PE||CeO2-TiO2|ITO)的颜色呈现由透明的黄色(-1.5 V, PANI vs. CeO2-TiO2)到蓝色(1.0 V)的可逆变化, 在700 nm处的透射率由42.19%变到13.35%, 经过150个循环, 其透射率差仍保持不变, 着色效率为152.1 cm2/C.     

CeOHCO3和CeO2束状纳米结构的制备及表征

The cantaloupe-like particles of CeOHCO₃ were synthesized in aqueous solution by using cetyltrimethylammonium bromide (CTAB) as soft template. Then, the bunchiness rods of CeO₂ were obtained by calcining CeOHCO₃ at 450 ℃. The results of thermogravimetric/differential thermal analysis reveal that an endothermic reaction with decomposition is involved in the transformation process from CeOHCO₃ to CeO₂. By scanning electron microscopy and X-ray diffraction analysis, it is found that the orthorhombic phase CeOHCO₃ particles are constituted of short nanorods with diameters ranging from several tens nm to over 100 nm, and the cubic phase CeO₂ rods are composed of small particles with diameter ca. 15 nm. From the results of UV-Vis absorption and photoluminescence analysis, it is found that the CeO₂ possess abundant defects, and the band gaps of the CeO₂ and CeOHCO₃ are ca. 2.70 eV and 3.87 eV, respectively.     

锂电池正极材料Li1.06Mn0.8Cr0.14O2的水热合成及其光谱研究

采用水热方法合成了掺铬锂锰氧化合物, X射线衍射和Raman光谱分析结果表明, 所得材料为具有NaFeO2结构的晶体. 由等离子发射光谱(CIP)确定其组分为Li1.06Mn0.8Cr0.14O2. X射线光电子能谱(XPS)研究结果表明, 与未掺杂的LiMnO2相比, 所得材料中Mn的平均价态增加, 这将抑制因Mn3+离子的存在而产生的Jahn-Teller畸变, 有利于提高材料的电化学循环性能.     

Electrochemical Sensors Based on Carbon Nanotubes

Carbon nanotubes are attractive new materials. It has been about a decade since carbon nanotubes were discovered. Carbon nanotubes have many outstanding properties and have many practical or potential applications. In this short review we introduce recent advances in carbon nanotubes as potential material for electrochemical sensors. The advantages of carbon nanotubes as sensors are discussed along with future prospects.     

碳纳米管上沉积二氧化铈颗粒

碳纳米管可作为优良的催化剂载体材料。研究了在碳纳米管上沉积二氧化铈颗粒的新工艺及其影响因素。试验结果表明，化学沉积法能在碳纳米管上沉积尺寸细小，分布均匀的二氧化铈颗粒。经过预处理后的碳纳米管，沉积在碳纳米管上的颗粒数量明显增多。制备过程中，氧化温度和时间对沉积效果影响较大。     

碳纳米管的高温处理及表征

用真空高温炉对在纳米聚团流化床中用催化裂解法大批量制备的多壁碳纳米管进行了1500～2150℃的真空高温处理,并用高分辨透射电镜、激光拉曼、X射线晶体衍射及热重分析表征热处理效果.结果证明,高温处理对碳纳米管具有显著的整形作用,激光拉曼光谱可以有效地表征高温整形效果,但是管壁的大缺陷很难得到修复.经过1800℃处理以后,碳纳米管中的金属催化剂和载体得到有效去除,产品纯度高达99%以上.     

Electrochemical Biosensing Systems Based on Carbon Nanotubes and Carbon Nanofibers

Abstract

Carbon nanomaterials are in the forefront of research in a variety of chemical and physical disciplines. Of these, certain nanostructures seem to be suitable for the development of electrochemical biosensors. In particular carbon nanotubes, and carbon nanofibers have specific chemical and physical characteristics that lent them ideal for the development of biosensors with unique analytical characteristics. In particular, their conductivity, surface area, inherent and induced chemical functionalities, and biocompatibility provide the grounds for the development of a new era of electrochemical biosensors. In this review, we will examine the recent developments of biosensor design based on these new nanostructures.     

聚氨酯接枝多壁碳纳米管的制备及表征

采用两步法成功地将聚氨酯分子链以共价键连接到碳纳米管表面. 首先将聚丙烯酰氯通过与强酸氧化后多壁碳纳米管表面产生的羟基及少量羧基之间的化学反应共价接枝到碳纳米管表面; 然后将接枝到碳纳米管表面的聚丙烯酰氯与端羟基聚氨酯发生酯化反应, 实现了聚氨酯对碳纳米管的表面共价接枝. 采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM) 和热重分析(TGA)等对接枝后的产物进行了表征, 结果表明, 聚氨酯已共价接枝到碳纳米管表面, 被接枝的聚合物的含量接近90%.     

氮掺杂碳纳米管的制备及其电化学性能

采用弱反应性含氮有机物水合肼、二乙烯三胺对碳纳米管进行氮掺杂处理. 结合X射线光电子谱(XPS)分析和扫描电镜(SEM)观察, 发现两种含氮有机物处理均可使碳纳米管表面成功连接上含氮基团, 并保持了碳纳米管的本征形貌和结构. 水合肼处理的碳纳米管的氮含量(碳/氮原子比为95/2)明显高于二乙烯三胺处理的碳纳米管(碳/氮原子比为96/0.5). 氮掺杂后碳纳米管在水溶液中分散性明显改善, 且分散性随着氮含量增加进一步增强, 因此水合肼处理的碳纳米管分散性明显优于二乙烯三胺处理的碳纳米管. 作为电化学电容器电极材料, 碳纳米管含氮官能团贡献了赝电容, 但其循环性仍需进一步改进. 氮掺杂碳纳米管较好的亲水性, 改善了电解液的浸润, 循环后氮掺杂碳纳米管电极的比容量仍略高于纯碳纳米管电极的比容量.     

碳纳米管负载纳米Fe2O3的研究

本文研究了用液相化学沉积法制备的碳纳米管负载Fe₂O₃。首先用浓HCl、浓HNO₃和浓HNO₃ / H₂SO₄(混酸)三种酸对碳纳米管进行改性处理，对样品进行了TEM形貌观察和FTIR光谱分析，FTIR分析表明浓HCl处理后不能在碳纳米管表面引入官能团，而浓HNO₃能在碳纳米管表面引入-OH和-C=O，浓HNOO₃ / H₂SO₄能在碳纳米管表面引入大量的-OH、-C=O、COOH。制备了以上三种碳纳米管分别负载Fe₂O₃。TEM分析表明，负载效果：混酸>浓HNO₃>浓HCl。经混酸处理后的碳纳米管所负载的Fe₂O₃的XRD分析，表明所负载的是α-Fe₂O₃。机理分析表明碳纳米管上的含氧基团能增强其在水溶液中的分散性，同时能增强其对Fe³⁺吸附和离子交换能力，使吸附在碳纳米管表面的Fe³⁺成为结晶成核中心，调节溶液pH值后，使Fe₂O₃沉积在碳纳米管表面。     

Molybdenum Disulfide Sheathed Carbon Nanotubes

Single and double layered MoS2-coated multiwalled carbon nanotubes (MWCNs) were successfully prepared by pyrolyzing (NH4)2MoS4-coated multiwalled carbon nanotubes in an H2 atmosphere at 900℃. MoS2-coated MWCNs would be expected to have different tribological and mechanical properties compared to MoS2, so it may have potential applications in many fields.     

碳纳米管的激光溅射产生

碳纳米管的激光溅射产生程大典,余荣清,刘朝阳,张强,王育煌,黄荣彬,詹梦熊,郑兰荪（固体表面物理化学国家重点实验室,厦门大学化学系,厦门,３６１００５）关键词碳纳米管,激光溅射,碳球Ｓｍａｌｌｅｙ等［１］曾以脉冲激光束在超声分子束喷口的喉道处蒸发石墨...     

碳纳米管在电分析中的应用

碳纳米管因其独特的特性,自发现以来得到了广泛的关注与应用;本文着重对碳纳米管在电分析中的应用作了综述。