化学流体沉积法制备纳米复合材料研究进展

化学流体沉积(Chemical Fluid Deposition,CFD)是近年来新发展的一种材料制备方法。与化学气相沉积(CVD)等其它传统方法相比,具有很多突出优点。本文在论述CFD方法的原理、特点及典型反应装置的基础上,重点就CFD的研究现状、优势以及目前尚存在的不足进行了分析讨论,指出了CFD在制备纳米复合材料中的作用、发展前景和今后应该注意解决的关键问题。     

油基-金纳米流体的制备及热稳定性

分别采用N-十六烷基-N-(羟乙基)-N,N-二甲基溴化铵(CHDAB)和丁烷-1,4-二(N-十六烷基-N,N-二甲基溴化铵)(G16-4-16)2种阳离子表面活性剂作为金属表面修饰剂, 在石油醚/正丁醇/水混合体系中用KBH₄ 还原HAuCl₄制备出亲油性纳米金. 其中, 双子表面活性剂G16-4-16显示出更好的包裹分散作用, 其包裹的纳米金粒径分布范围较窄, 平均粒径为5.2 nm. 将该纳米金颗粒分散在液态烷烃、 甲苯和长链烷基醇等溶剂中可制成稳定的油基纳米流体. 采用紫外-可见光谱法跟踪热稳定性随时间的变化, 结果表明, 该纳米流体显示了较好的热稳定性, 在130 ℃稳定时间达20 h. 采用点热源法测定了该纳米流体的导热系数, 结果表明, 50 ℃时添加质量分数1.5%的纳米金可以使其导热系数增大约17%.     

双子表面活性剂修饰金纳米流体的制备及稳定性

以双子表面活性剂丁烷-1,4(N-十四烷基-N,N-二甲基)溴化铵为表面修饰剂,石油醚/正丁醇为溶剂,抗坏血酸为还原剂,在不同温度条件下一步法分别得到油基-金纳米流体和水基-金纳米流体.对纳米流体中悬浮纳米金属颗粒的形貌、粒径、光谱性质等进行了表征.结果表明,p H=7~8的冰水浴条件下制得的纳米金颗粒具有亲油性,粒径均一且分散稳定性较好.采用紫外光谱法分别考察了极性有机溶剂和热作用对油基-金纳米流体稳定性的影响.结果表明,极性有机溶剂添加量超过30%(体积分数)时,对纳米流体稳定性的影响显著;随着热处理温度的升高,纳米流体中分散的纳米金颗粒的稳定时间逐渐缩短.     

埃洛石纳米流体制备及提高驱油采收率的研究

随着对石油的需求量持续增长,国内大多数二次采油已接近尾声,三次采油已是大势所趋,而化学驱是一种常用的三次开采的方法。本文研究了采用包覆改性埃洛石纳米管方法,通过溶胶凝胶法合成HNTs/SiO₂复合颗粒。通过红外光谱分析了表征产品的结构,证实HNTs和SiO₂不是简单的物理混合,而是发生了化学键合的作用。通过对不同浓度的样品的接触角测定,发现当浓度为0.05wt%时HNTs/SiO₂发生了润湿反转,由亲油状态变为亲水状态;并通过沉降时间观察、zeta电位测定,结果表明产物中包覆硅层会影响HNTs/SiO₂分散性。浓度为0.05wt%时,改性埃洛石纳米流体可提高原油采收率最大,高达28.18%。     

掺杂羧基化碳纳米管的纳米碳纤维前驱体的制备及表征

为获得结构完整、 性能优良的纳米碳纤维前驱体, 采用静电纺丝法制备了掺杂羧基化多壁碳纳米管(MWCNTs)的聚丙烯腈(PAN)纳米纤维. 用扫描电子显微镜、 偏振红外光谱、 透射电子显微镜、 拉曼光谱及拉伸性能测试等对杂化纳米纤维的微观结构和力学性能进行了研究, 分析了MWCNTs含量的影响. 实验结果表明, 5%(质量分数)的MWCNTs掺杂量为杂化纳米纤维直径的突变点, 且MWCNTs的加入有利于PAN分子链的取向, MWCNTs在PAN纤维中大体上沿纤维轴向取向分布. 3%MWCNTs/PAN杂化纳米纤维的拉伸强度和拉伸模量分别达到88.6 MPa和3.21 GPa.     

超临界流体沉积技术在纳米复合材料制备中的应用*

本文综述了超临界流体沉积法在纳米复合材料制备领域的进展,介绍了利用超临界流体的溶剂化特性、表面张力为零、性质随压力与温度的变化敏感等性质,制备高质量的纳米粒子、薄膜及多孔纳米材料,讨论了超临界流体沉积过程中的吸附、热力学平衡及扩散动力学等问题,总结了不同学者对该方法制备复合材料的机理研究,认为超临界流体沉积法是制备纳米复合材料的有效方法。最后,对深入开展此项研究工作需要努力的方向和解决的关键问题提出了建议。     

超临界流体干燥法制备TiO2／C纳米粒子及光催化性能

以TiCl4为原料,采用溶胶凝胶法结合超临界流体干燥法(SCFD)制备了纳米级TiO2/C复合光催化剂.以苯酚的光催化降解对所得催化剂的催化活性进行了评价.结果表明,纳米TiO2/C复合粒子与单组分TiO2比较,复合粒子光催化活性高于单组分的TiO2,h苯酚降解率高达975 ％,COD为957%.并用XRD、TEM、 UV-Vis和XPS等手段进行了表征,iO2以锐钛矿型形式存在.比较了不同制备方法制得的TiO2/C复合催化剂,得出超临界干燥法制备的光催化剂具有粒径小,比表面积大,分散性好,光催化活性高等特点.     

TiO2/HAP/MWCNT纳米复合薄膜修饰电极伏安法测定工业废水中邻苯二胺

利用壳聚糖溶液分散纳米二氧化钛(TiO2),纳米羟基磷灰石(HAP)和多壁碳纳米管(MWCNT)制备了新型纳米复合薄膜修饰电极.基于此电极建立了一种无汞、高灵敏度测定痕量邻苯二胺(o-PDA)的方法.采用扫描电镜(SCE)、循环伏安(CV)和交流阻抗(EIS)等方法对修饰电极进行了表征；并研究了o-PDA在修饰电极上的...     

C纳米管包裹的金属钴纳米线(管)同心电缆的制备与表征

The concentric cable of cobalt nanowires(nanotubes) encapsulated in carbon nanotubes has been prepared by using “second-order template” method, combined with electrodeposition. The products were characterized by SEM, TEM, XRD and Raman, respectively. The C/Co composite nanowires(nanotubes) were about 60μm in length, and the thickness can be adjusted by changing the reaction conditions. This method could be extended to construct an array of multi-layer nanotubes, composed of various metals, encapsulated in carbon nanotubes.     

缔合Lennard-Jones流体在纳米缝隙中的界面性质研究

结合改进的基础度量理论(modified fundamental measure theory, MFMT)和一阶平均球近似理论(first-order mean-spherical approximation theory, FMSA), 建立了二缔合Lennard-Jones(LJ)流体在纳米缝隙中的自由能模型. 应用密度泛函理论(Density functional theory, DFT), 研究了界面张力等温线及汽液平衡时的界面张力, 阐明了外场强度、缔合能量和缝隙宽度对汽液界面张力的影响.     

卟啉修饰碳纳米管研究进展

碳纳米管(Carbon Nanotubes,简称CNTs)独特的一维管状分子结构赋予其许多优良的物化性能。具有平面π共轭结构的卟啉分子与CNTs之间存在强烈的相互作用,利用卟啉修饰CNTs,可以通过共价和非共价两条途径实现。卟啉修饰CNTs不仅可以改善CNTs的溶解性能,而且还可以赋予其许多卟啉固有的优良性能。由此构筑的复合物体系在光电、催化、生物医用领域均显示出广阔的应用前景。本文系统总结了目前国内外利用卟啉修饰CNTs的相关研究成果,并对未来的研究进行了展望。     

聚合物辅助碳纳米管定向定位排列

探讨了聚合物对碳纳米管的不同表面修饰作用,总结了聚合物对碳纳米管的共价与非共价修饰方法,修饰后的碳纳米管在水溶液或不同极性有机溶剂、聚合物本体中的分散性得到了改善,更为碳纳米管的阵列化提供了前提.以碳纳米管的后排列为中心,主要综述了聚合物辅助下的碳纳米管垂直和水平方向上的定向排列方法,及近年来碳纳米管阵列化的研究进展,阐述了聚合物对碳纳米管的表面修饰及辅助碳纳米管实现阵列化的重要作用,提出了利用聚合物体系的自组织特性诱导碳纳米管自组装阵列化可以为实现单根碳纳米管的定向定位控制及纳米尺度功能器件的制备提供更多的可能.     

磺化碳纳米管改性聚苯胺复合材料的合成与超级电容特性

运用重氮化技术制备了水溶性磺化碳纳米管,在此基础上,以不同直径的磺化碳纳米管(1～2 nm,<8 nm,10～20 nm,30～50 nm)为载体,采用原位氧化聚合方法合成了一系列磺化碳纳米管改性聚苯胺复合材料.红外和紫外-可见光谱分析表明,聚苯胺与磺化碳纳米管之间存在π-π相互作用,并形成了电荷转移复合物;且随着碳纳...     

碳纳米管对聚酯相容共混体系酯交换反应的影响

采用熔融共混制备了聚对苯二甲酸丙二酯(PTT)/聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)共混体系以及碳纳米管(C NTs)填充改性的三元复合体系,通过核磁共振波谱仪(NMR)研究了CNTs对共混基体组分间酯交换反应的影响,并结合透射电子显微镜( TEM)、沉降实验等多种测试结果初步探讨了影响的机理.研究结果表明,PTT/PBT为典...     

水存在条件下CO2在多壁碳纳米管上吸入平衡研究

实验测定了水存在条件下CO2在多壁碳纳米管上的吸入/分解等温线.等温线具有明显的跃升,下降点,标志着CO2水合物的生成/分解.结果表明,水存在条件下CO2的吸入量较干燥条件下有很大提高.然而,由于管内空间无法利用,CO2的吸入量并不高.从机理上对CO2的吸入行为进行了分析,并与CH4进行了比较.对水炭比对CO2吸入过程的影响以及H2O/CO2的摩尔比进行了测量和分析.     

一种仿细胞膜聚合物用于碳纳米管表面改性

以新型含有磷酸胆碱基的仿细胞膜两亲聚合物——胆固醇封端的聚(2-甲基丙烯酰氧基乙基磷酸胆碱)(CPMPC)为表面稳定剂实现碳纳米管的表面改性,利用两亲聚合物中的胆固醇疏水段与碳纳米管表面进行非共价键的稳定结合,通过两亲聚合物中聚(2-甲基丙烯酰氧基乙基磷酰胆碱)(PMPC)亲水段实现其水溶性和生物相容性.并以商业可获得的典型两亲分子,末端为胆固醇的聚氧乙烯(CPEG)和卵磷脂,为对照进行研究.研究表明CPMPC和CPEG均具有比卵磷脂更高的对碳纳米管进行分散的能力.而CPMPC改性的碳纳米管比CPEG改性的碳纳米管具有更优的稳定性和生物相容性,通过新型仿细胞膜聚合物改性的碳纳米管在生物医用领域有潜在应用.     

多壁碳纳米管表面熊果酸印迹聚合物的制备及固相萃取

以聚乙烯醇修饰的多壁碳纳米管(MWCNTs)为基材,熊果酸(UA)为模板分子,甲基丙烯酸(MAA)为功能单体,乙二醇二甲基丙烯酸酯(EGDMA)为交联剂,采用表面印迹技术在碳纳米管表面合成对熊果酸具有良好选择性的分子印迹聚合物( MWCNTs-MIPs).讨论了不同摩尔比例的功能单体与模板分子合成印迹聚合物的效果,得出...     

用带不同侧链的双取代聚乙炔衍生物增溶多壁碳纳米管

采用不同的双取代聚乙炔与多壁碳纳米管复合,通过π-π相互作用和聚合物链缠绕实现了对碳纳米管的增溶.这种方法对碳纳米管的结构没有损害,而且包覆到碳纳米管表面的双取代聚乙炔也显示了自身的荧光发射特性.     

多壁碳纳米管对聚甲醛性能的影响

将多壁碳纳米管(MWCNTs)和聚甲醛(POM)在转矩流变仪中熔融混合得到POM/MWCNT复合材料.研究了复合材料的形态,导热性能,导电性能,流变性能和结晶性能.结果表明,MWCNTs在没有经过处理的情况下能够均匀地分散在POM基体中;当向POM中添加1.0 wt%含量MWCNTs时,复合材料的导热系数上升到0.5289 W/(K m),比纯POM的导热系数0.198 W/(K m)提高1.5倍,通过有效介质方法(EMA)验证了体系导热系数提高幅度不大的原因是MWCNTs与POM之间形成了很高的界面热阻;当MWCNTs的含量为1.0 wt%时,体系产生了导电逾渗效应,逾渗值在0.5 wt%~1.0 wt%之间;MWCNTs对POM有显著的成核作用,当向POM中添加0.5 wt%含量的MWCNTs时,POM的结晶温度提高6℃左右,但当MWCNTs的添加量进一步增加时,结晶温度几乎不再变化,成核效果呈现"饱和"状态.另外,材料的复数黏度,储能模量和损耗模量随MWCNTs含量的增加而增加.     

壳聚糖衍生物处理碳纳米管改性聚丙烯腈基碳纤维

自制了邻苯二甲酰化壳聚糖、萘甲酰化壳聚糖、羧甲基化壳聚糖等3种壳聚糖衍生物对多壁碳纳米管(MWNTs)进行表面处理,发现邻苯二甲酰化壳聚糖(PhthCS)能有效提高MWNTs在极性6～10范围溶剂中的分散性及稳定性,并考察了PhthCS的分子量及浓度对MWNTs的分散性及稳定性的影响;通过微观形貌和元素分析,发现MWN...