碳纤维表面原位SiC纳米纤维的合成与生长

基于化学气相反应法,以高纯Si和SiO₂为反应源材料,在碳纤维表面原位生长β-SiC纳米纤维。采用XRD、SEM和TEM 等分析测试手段对SiC纳米纤维进行了表征分析,研究了不同反应温度和时间对生成β-SiC纳米纤维微观形貌和结构的影响,并探讨了β-SiC纳米纤维的生长机制。研究结果表明：采取化学气相反应法能够制备高质量、高纯度的β-SiC纳米纤维,纳米纤维的直径约为100~300 nm。随着反应温度的提高和时间的延长,纳米纤维的产额增加,且微观组织形貌发生了变化。结合制备过程和纳米纤维微观结构的观察分析,表明气-固(VS)机制是SiC纳米纤维生长的主要机理。     

SiC纤维的化学气相生长与表征

以一甲基三氯硅烷为气源化合物, 二茂铁为催化剂, 噻吩为催化助剂, 用化学气相生长法直接制备SiC纤维. 研究了裂解温度、催化剂及助剂浓度及H2与MTS的配比等因素对裂解产物形态的影响. 分别采用SEM, EDX和XRD对产物的组成和形貌进行了表征. 结果表明, 产物由单一的β-SiC组成. 通过改变反应条件, 无需高、低压气氛及激光辅助, 即可以获得直径为20 nm~1.5 μm、长度从10 μm至数毫米的高长径比SiC纤维.     

多孔SiC纳米片的原位合成及光催化性能

以可膨胀石墨作为原材料,通过高温膨化和机械砂磨得到石墨薄片,再以石墨薄片作为模板合成了不同比表面积的碳化硅纳米片(SiCNSs)。探究了比表面积对SiCNSs光催化制氢性能的影响。结果表明,SiCNSs的比表面积对其产氢性能影响显著,提高光催化剂的比表面积有利于增强其产氢活性。SiCNSs的最大比表面积可达149 m²·g^-1,其光解水产氢速率为51.0μL·g^-1·h^-1。在对石墨薄片和SiCNSs结构、形貌分析的基础上,提出了以石墨薄片为模板原位生成SiCNSs的形成机理,该过程主要遵循气固反应机制。高温下,气态的SiO和Si与石墨薄片反应生成SiCNSs,产物较好地继承了石墨薄片的片状结构。大尺寸石墨片上未反应部分除碳之后留下了大量纳米尺寸穿孔,使得所生成SiC的比表面积反而比小尺寸石墨片产物的高。     

活性炭上化学气相沉积法生长纳米碳纤维

利用流化床技术,以天然气为碳源,负载于活性炭上的纳米镍粒子为催化剂,在750 ℃下采用化学气相沉积法制备了气相生长纳米碳纤维(VGCNFs)/活性炭(AC)复合物。通过对样品进行XRD、激光拉曼光谱、扫描电镜和氮吸附检测,发现VGCNFs生长在活性炭的各个侧面上,以顶部生长模式为主,纤维的直径在40～120 nm之间,由于粗糙的纤维表面和石墨片层的翘曲而缺陷较多。VGCNFs/AC复合物与原料活性炭相比,BET比表面积从2 367 m²·g^-1降到了1 474     

一步法溶剂热催化合成纳米碳纤维

利用四氢呋喃为溶剂和碳源,通过溶剂热催化方法在500 ℃一步合成了纳米碳纤维,X-射线衍射（XRD）分析显示此法合成的碳纤维晶型为碳的六方石墨相,场发射电镜(FESEM)和透射电镜(TEM)照片进一步表明碳纤维平均直径为100 nm,长度达几百纳米至几微米,高分辨电镜照片揭示产品中碳的晶间距为0.34 nm;产品纯度通过热重法（TGA）分析;同时,拉曼光谱图显示在1 347和1 584 cm^-1处有2个强峰,这与石墨相碳的典型拉曼光谱图是一致的。     

竖直浮动催化CVD法合成毫米级定向纳米碳纤维束

碳纳米管[1]和纳米碳纤维[2]的合成和应用是当前一维碳纳米材料理论和实验研究的焦点[3]。定向排列的碳纳米材料由于具有特殊的组织和性能[4~6],具有广泛的应用前景,例如,它可以作为优异的电子发射源,用于制作平板显示器等[6]。所有合成一维碳纳米材料的方法中[1,4,7],只有化学     

PIP法制备Cf/SiC复合材料过程中碳纤维的化学损伤

对先驱体聚碳硅烷浸渍裂解工艺(PIP)制备Cf/SiC复合材料过程中碳纤维损伤严重的问题, 系统地分析了在Cf/SiC复合材料制备过程中先驱体裂解对碳纤维的化学损伤. 研究结果表明, PIP工艺中碳纤维的化学损伤包括界面反应和基体向碳纤维内部的扩散反应. 其中聚碳硅烷(PCS)中的活性基团和碳纤维的化学反应并不严重, 而微量的氧气和杂质对碳纤维的化学损伤影响很大; 基体中硅等元素可向碳纤维内部扩散, 随着高温处理时间的延长而加深, 并形成脆性的界面层, 使碳纤维截面积减小. 在第一周期浸渍裂解过程中, 先驱体对碳纤维的化学损伤很少, 在后续周期中, 随着基体致密度的提高, 碳纤维的化学损伤有所增加.      

一种节状纳米碳纤维的CVD生长

介绍了以发泡Ni为催化剂、用CVD法生长节状纳米碳纤维的工艺过程,讨论了工艺参数对生成样品的产率和形貌的影响,同时还探讨了该样品的生长机理。认为催化剂的不同晶面分别有利于烃类气体的吸附解离或碳的沉积,因此催化剂颗粒的原始形貌影响了不同开貌的碳纤维生长。     

MWPCVD低温合成纳米碳管的生长机理

The synthesis of carbon nanotubes (CNTs) at low temperature has received a great deal of attention and be-comes a challenging issue. But few model which accounts for the growth of CNTs is suited for the synthesis of CNTs by microwave plasma chemical vapor deposition (MWPCVD) at low temperature because most researchers conclude that the growth mechanism is determined by the catalyst-supporter interaction while ignored the diffusion of carbon in the catalyst. In this paper, under the catalytic effect of cobalt supported by SiO₂ and Al₂O₃, CNTs are synthe-sized by MWPCVD at about 500℃, and tip-growth, the model which accounts for the catalytic growth of CNTs is outlined. It is the temperature difference between the upper and bottom of the catalytic particle that results in the diffusion of carbon atoms from upper to the bottom, and precipitation of saturated carbon on the bottom surface to form CNTs.     

大孔α-氧化铝载体上纳米碳纤维层的制备与表征

采用浸渍法在块状大孔α-氧化铝载体上负载活性组合,考察了浸渍时间、浸渍前载体的状态等因素对载体负载活性组份的影响。为了获得用于气液反应中既具有大的液固表面而催化剂内部扩散距离较小,且催化剂易于分离的新型催化体系,进一步研究了在负载了活性金属镍颗粒的块状大孔α-氧化铝上气相催化分解乙烯生长具有较大比表面积、疏松的纳米碳纤维(CNF)层,纳米碳纤维直径为10-20nm。本文制备的CNF/α-A l2O3在气液非均相催化反应中有很好的应用前景。     

分叉碳纳米管的催化生长

Branching carbon nanotubes were synthesized by pyrolysis of acetylene at 700℃ over oxygen-free copper and γ-Al₂O₃-supported Cu unitary or Cu/Fe binary catalysts. The morphologies of the as-grown products were charac-terized by transmission electron microscopy. The results indicated that the branching structures were closely related to the Cu component of the catalysts. We proposed that the special electronic structure (3d¹⁰4s¹) of Cu play the crucial role in the formation of the heptagon defects related to the branching structures.     

硫/碳纤维复合膜的制备及电化学性能

采用热丝化学气相沉积法先在铁箔上沉积了致密的碳纤维膜,后通过加热渗硫法制得硫/碳纤维复合膜,并将其用作锂硫电池正极材料。通过扫描电子显微镜和X射线衍射表征膜的形貌和结构,采用恒流充放电法和阻抗测量法测试复合膜的电化学性能。结果表明,随热丝与铁箔基底间距减小,碳纤维膜致密度先升高后降低;随H2与(Ar+C3H6O)的体积流量比减小,碳纤维膜致密度升高。当丝基距为6 mm,流量比为30/40时,铁箔上沉积了厚度为50μm的致密碳纤维膜,其中碳纤维有良好的垂直取向性和较高结晶度。在硫/碳纤维复合膜正极中,密集的碳纤维形成均匀分布且垂直取向性良好的导电骨架,当电流密度为0.4 mA.cm-2时,硫/碳纤维复合膜正极的初次放电比容量为1 128 mAh.g-1,50次循环后的放电比容量为811 mAh.g-1。     

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.     

螺旋纳米碳纤维的制备与表征

利用氢电弧等离子体法制备了纳米铜-镍合金作为催化剂,通过乙炔的催化热解制备了对称生长的螺旋纳米碳纤维.并用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和红外(IR)对其进行表征,发现在单个纳米铜-镍合金粒子上对称生长出两根螺旋纳米碳纤维,它们的旋向相反,但是具有相同的螺旋直径、螺旋长度和碳纤维直径,而且纳米铜-镍合金粒子也有各种不同的形状.此外,这两根对称生长的螺旋纳米碳纤维之间的夹角也不同,分别为60°,90°,110°和160°.IR结果表明,螺旋纳米碳纤维分子结构中既含有不饱和的CC双键,又含有饱和的-CH₂-和-CH₃-基团.然而,利用氢电弧等离子体法制备的纳米铜和纳米镍作为催化剂,催化热解乙炔,得到的产物均是直线型碳纤维.