多壁碳纳米管对电极染料敏化太阳能电池的性能研究

以SnO2/TiO2薄膜为光阳极,与以经酸化处理和与石墨复合的沉积在FTO导电基底的多壁碳纳米管(MWCNTs)薄膜为对电极,I-/I3-为电解液,组装成染料敏化太阳能电池.对电极通过循环伏安法(CV曲线)、电化学阻抗谱(EIS)及极化曲线法(Tafel曲线)进行电化学催化性能的表征,组装后的电池通过伏安特性曲线(J～V)进行光电性能分析,结果表明:酸化处理及与石墨复合有利于提高对电极的催化性能及电池光电性能.开路电压及短路电流密度分别可达0.53 V、4.67 mA/cm2,其中短路电流较未经过处理的MWCNTs对电极提高27.4;,同时讨论了对电极电化学性及电池光电性能增强的机制.     

聚乙二醇分子量对其分散多壁碳纳米管能力的影响

本文研究了聚乙二醇(PEG)分子量对其分散多壁碳纳米管(MWNTs)能力的影响。PEG解团聚的能力与分子量的关系不是单调递增的,而是先降低后增加,存在一个最低点,这与其解团聚路线有关。PEG分散的MWNTs对时间和电解质的稳定性都随着分子量的增加而增加,但是对温度的稳定性却随着分子量的增加而减小。     

沉积温度对PECVD制备碳纳米管形貌的影响

采用等离子体增强化学气相沉积技术,以C2H2、H2和N2为反应气体,在镀Ni催化剂的Si基底上成功制备出多壁碳纳米管薄膜.采用扫描电镜研究了沉积温度对碳管形貌的影响,进一步通过扩散机制分析了多种形貌CNTs的生长机制.结果表明:沉积温度对催化剂的刻蚀和碳纳米管薄膜的形成起着决定作用,获得定向性良好、分布均匀、密度适中的碳纳米管的最佳温度是700℃.     

制备工艺对羟基磷灰石包覆碳纳米管的影响

利用原位合成法获得羟基磷灰石包覆的碳纳米管复合粉体,对制备过程中可能影响羟基磷灰石包覆层效果的因素进行了探索.结果表明:羟基磷灰石可以在阴离子修饰后的多壁碳纳米管上形核结晶;在实验过程中,pH值影响最终产物的组成,而陈化温度和陈化时间对包覆层中羟基磷灰石晶粒的尺寸和厚度有明显影响.     

碳纳米管吸波性能研究

碳纳米管和环氧树脂混合制成复合吸波涂料,浇铸在铝板上制成吸波涂层.用TEM检测碳纳米管,反射率扫频测量系统HP8757E标量网络分析仪检测吸波性能.碳纳米管和环氧树脂比例为1:100时,7mm厚吸波层试样在11GHz和17.83 GHz出现双吸波峰,最大吸波峰出现在17.83 GHz,峰值R为-9.04dB,带宽约1GHz(R＜-8dB).吸波涂层厚度不变,碳纳米管和环氧树脂比例调整为8:100时,双吸波峰出现在10.08GHz和16.80GHz,带宽分别达到2.87GHz和2.56GHz,总带宽5.43GHz(R＜-8dB).当R＜-5dB,带宽达到11.20GHz.最大吸波峰出现在10.08GHz,峰值加大到R为-21.08dB.     

晶须状多壁碳纳米管导电液及透明导电薄膜的研究

以碳纳米管醇分散剂TNADIS(粉末状聚合物分散剂)作为分散剂,同时应用超声振荡和高速剪切相互配合的工艺制成多壁碳纳米管(MWCNT)乙醇导电液.通过拉曼光谱,TEM和SEM表征MWCNTs的微观形态,通过离心,静置以及丁达尔效应的检测分析MWCNTs导电液的分散情况和稳定性.结果显示,添加0.05wt;分散剂时碳纳米管分散效果最佳,未石墨化MWCNTs的分散效果优于石墨化后的MWCNTs,且静置五个月后导电液依然保持良好的稳定性.应用此导电液通过旋涂工艺制得的涂覆均匀的MWCNTs透明导电薄膜,旋涂3min的透明导电薄膜方块电阻为0.34 kΩ/sq.     

磁性功能化碳纳米管的制备及序列化碳纳米管材料的力学性能研究

对碳纳米管(MWNTs)进行化学镀镍处理制备镀镍碳纳米管(Ni/MWNTs),在500±0.5℃条件下对Ni/MWNTs进行热处理;采用磁诱导/冰模板定型复合方式将热处理Ni/MWNTs添加到壳聚糖溶液中,冷冻干燥形成MWNTs有序排列的镀镍碳纳米管-壳聚糖(Ni/MWNTs-CHI)多孔结构;将多孔结构浸入环氧树脂-固化剂-丙酮系统混合液,真空干燥处理10 h制得序列化镀镍碳纳米管-环氧树脂(Ni/MWNTs-EP)复合材料.利用分析型扫描电镜、振动样品磁强计对Ni/MWNTs进行表征.利用SEM观察了序列化Ni/MWNTs-CHI多孔显微结构.采用微机控制电子万能试验机测试了复合材料力学性能.结果表明:热处理工艺能够均匀化所镀镍层,使热处理后Ni/MWNTs饱和磁化强度(Ms)提高17±1倍;SEM发现多孔结构内局部MWNTs呈有序化排列;当MWNTs含量为2wt;时,序列化Ni/MWNTs-EP材料较MWNTs-EP材料断裂拉伸力提高了49.94;.     

碳纳米管场发射性能的研究进展

碳纳米管是一种性能优良的场发射冷阴极材料,具有低的阈值电场和高的发射电流密度,在平板显示领域具有广阔的应用前景。本文从Fow ler-Nordhe im s场发射理论出发,阐述了CNT的场发射机制,详细论述了包括CNT的结构、方向性、阵列密度、吸附气体、工作环境等诸多因素对其场发射特性的影响。研究表明,垂直取向,长径比高,密度适中,表面洁净的CNT场增强因子较大,场发射性能较好。     

碳纳米管导电纸制备及其电磁屏蔽性能研究

研究了一种新型柔性碳纳米管复合导电纸.以纸纤维作为载体,晶须状碳纳米管为导电剂,通过高速剪切的方法制备纸纤维与碳纳米管悬浮液,使碳纳米管均匀分散并吸附在纸纤维.经过真空抽滤,悬浮液均匀沉降形成致密的纤维网.烘干后轧制成碳纳米管-纸纤维复合导电纸.采用扫描电子显微镜、四探针电阻仪、矢量网络分析仪对其进行表征.研究表明当纸纤维和碳纳米管加载比为1:1时,碳纳米管导电纸表面电阻可达28 Ω/□,体积电阻率可达2.32 Ω· cm.在175 ～ 2700 MHz频段,碳纳米管导电纸电磁屏蔽效能为-18～-31 dB,多层碳纳米管导电屏蔽效能可达-24 ～-37 dB.     

羟基磷灰石/活性炭复合吸附剂的制备及其除氟性能研究

采用羟基磷灰石(HAP)和活性炭(AC)共混,经过活化烧结制得HAP/AC复合吸附剂.考察了HAP/AC质量比、聚乙烯醇(PVA)浓度、焙烧时间和焙烧温度等因素对吸附剂去除水中氟离子的影响.实验结果表明:HAP/AC质量比为4∶1、PVA浓度3wt;、焙烧温度350 ℃、焙烧时间3.5 h,吸附剂对氟离子的去除效率达到最大值为70.69;.将HAP/AC复合吸附剂用于对模拟含氟废水的吸附研究,通过静态吸附实验和动态柱吸附实验考察了吸附剂对模拟含氟废水的吸附性能,对其吸附机理进行了探讨.结果表明Langmuir等温吸附模型更优于Freundlich模型,且吸附剂对氟离子的吸附主要以表面单分子层吸附为主,吸附过程中具有离子交换能力的活性中心起主导作用.最后将HAP/AC复合吸附剂应用于地氟病区实际含氟废水的处理,以探讨其实际运用的可行性.     

用AAO模板法制备高度定向碳纳米管阵列的研究进展

用二步氧化法可以在草酸或硫酸中制备多孔氧化铝（AAO）模板,这种模板成本低,高度有序,六角排列。利用化学气相沉积技术可以制备高度定向生长的碳纳米管,这将有利于研究碳纳米管的性质和它在纳米电子器件及其他领域的应用。本文介绍了AAO模板的阳极氧化工艺,成膜机理以及不同电解液,氧化电流、电压等因素对纳米孔道的影响。讨论了催化剂和气相沉积温度对碳纳米管特性的影响,并指出这种制备碳纳米管的技术需要深入研究的问题。     

不同层数单壁碳纳米管薄膜柔性应变传感器的性能研究

基于化学气相沉积法生长出的单壁碳纳米管(SWNTs)薄膜,利用聚二甲基硅氧烷(PDMS)作为基底,制备出一种具有三明治结构的柔性应变传感器,具有良好的光学透明性和电阻响应。探究了不同碳纳米管薄膜层数对传感器性能的影响。实验表明,随着SWNTs薄膜层数的增加,应变传感器的透光性和电阻响应逐渐降低,由单层SWNTs薄膜得到的应变传感器具有最大的电阻变化率,在10%应变下可达100%,即使在微小应变(2%)下仍能检测到明显的电阻变化(18%)。该应变传感器具有良好的耐久性,可以监测人体关节的运动状态,在柔性电子皮肤等领域具有潜在的应用。     

定向排列纳米碳管

本文提出在层流场中定向排列纳米碳管的技术,并理论计算了在层流场中、电场中、强磁场中重新定向排列的机理,用机械拉伸法将CNT均匀分散并定向排列在PMMA中,得到各向异性且力学性能和电学性能都很好的CNTs/PMMA复合材料.此实验结果证明机械拉伸法与层流场中定向排列纳米碳管的理论机理相符.     

Fenton试剂对碳纳米管表面改性研究

利用Fenton试剂对碳纳米管进行表面改性,研究了Fenton, Fenton/超声波(US)以及Fenton/紫外线(UV)对碳纳米管表面的影响,并探讨了Fenton试剂与碳纳米管的作用机理.用热重分析(TGA)来观察纯化前后碳纳米管的纯度,用红外光谱(FTIR)分析碳纳米管表面官能团的变化,用透射电镜(TEM)对碳纳米管微观结构进行分析.结果表明:Fenton/UV反应能够在碳纳米管表面引入大量羟基以及少量的羧基,且不会较大程度地损坏碳纳米管的结构;机理分析表明, Fenton试剂主要是利用Fenton反应产生的羟基自由基(HO·)对碳纳米管的不饱和键进行羟基化加成.     

微波辐射沉淀法制备碳纳米管负载均分散Fe2O3

本文研究了微波辐射沉淀法制备碳纳米管负载Fe2O3粒子.实验表明,采用微波辐射并加入十二烷基苯磺酸钠作为表面活性剂,可在较短时间内,制备出碳纳米管负载均分散的Fe2O3粒子,并对一系列影响因素进行了理论分析.     

利用基板法在V型热解火焰中合成碳纳米管的实验研究

利用V型热解火焰合成碳纳米管是一项新的技术和方法,实验中采用304不锈钢片作为取样基板,将硝酸镍溶液均匀涂敷在取样基板上作为催化剂,利用扫描电镜和透射电镜对碳纳米管进行形态和结构表征。实验中得到了典型形态及特殊形态的碳纳米管,催化剂颗粒的直径在为5~8 nm之间。实验结果表明,取样时间为10 min,温度约为1150 K时最有利于产生碳纳米管。最后分析讨论了特殊形态的碳纳米管的结构及可能的形成机理。     

竹节型结构碳纳米管的形成机制研究

利用化学气相沉积制备碳纳米管的过程中,在含氮的气体环境中,竹节型结构的碳纳米管在催化剂的作用下可制备出来.然而,目前对其形成机制仍不十分清楚.本工作中,分析化学气相沉积制备碳纳米管过程中催化剂的状态之后,研究了碳在不同状态催化剂中的扩散,提出了新的竹节型结构碳纳米管形成机制.     

碳纳米管负载氧化铋的制备及催化二硝酰胺铵热分解的研究

采用微波辐射法制备了沉积于碳纳米管(CNTs)表面的氧化铋(Bi2O3)纳米粒子(Bi2O3/CNTs),用扫描电子显微镜(SEM)、光电子能谱(XPS)和X射线衍射(XRD)对制备的Bi2O3/CNTs纳米粒子进行了表征。研究了Bi2O3/CNTs纳米粒子对二硝酰胺铵(ADN)的催化热分解。结果表明,纳米Bi2O3均匀沉积在CNTs表面,平均粒径为8nm;添加3%Bi2O3/CNTs纳米粒子的ADN的初始热分解温度降低了12.8℃,热分解终止温度降低了29.3℃;NH4N(NO2)2→NH4NO3 N2O为ADN初始热分解的主导反应。