Fe-Ni合金/Ni铁氧体复合纳米纤维的制备、表征与磁性能研究

采用静电纺丝结合氢气热还原法制备了一系列平均直径约为60～70 nm的Fe-Ni合金/Ni铁氧体复合纳米纤维. 使用热重-差热分析、X射线衍射、扫描电镜、透射电镜、选区电子衍射和振动样品磁强计等技术对前驱体纤维的热分解行为以及目标产物的晶体结构、相组成、形貌和磁性能进行了表征. 结果显示, Ni铁氧体纳米纤维的制备温度及其还原温度对相应还原产物的相组成和磁性能有着显著的影响; 所得Fe-Ni合金/Ni铁氧体复合纳米纤维由于Fe-Ni合金的引入表现出更为优良的磁性能, 且各磁性相间存在良好的交换耦合, 其整体磁行为如同一个单相磁性材料. 在复合纳米纤维磁性能上所观察的变化可根据Fe-Ni合金和Ni铁氧体内禀磁特性的不同以及晶粒尺寸、相组成和磁相互作用的变化来进行解释.     

Fe-Co-Ni合金纳米粒子镶嵌的碳纳米纤维的简单制备及其吸波性能

通过在氩气中碳化含有乙酰丙酮金属盐的电纺聚丙烯腈纳米纤维合成了镶嵌（Fe_1-xCo_x）_0.8Ni_0.2（x=0.25,0.50,0.75）合金纳米粒子的碳纳米纤维,用X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）、振动样品磁强计（VSM）和矢量网络分析仪（VNA）等对其物相、形貌、微观结构、静磁及电磁特性进行表征和分析,并根据传输线理论模拟计算了2~18 GHz频率范围内的微波吸收性能。结果表明：所制备的复合纳米纤维具有典型的铁磁特征,由无定形碳、石墨和面心立方结构Fe-Co-Ni合金三相组成,原位形成的合金纳米粒子沿纤维轴向均匀分布,且被有序石墨层所包覆。磁损耗和介电损耗间的协同作用及特殊的核/壳微观结构使仅含5%（w/w）的（Fe_1-xCo_x）_0.8Ni_0.2/C复合纳米纤维的硅胶基吸波涂层表现出优异的微波吸收性能。当涂层厚度为1.1~5.0 mm时,x=0.25、0.50和0.75的样品最小反射损耗分别达到-78.5、-80.2和-63.4 dB,反射损耗在-20 dB以下的吸收带宽分别为14.9、14.8和14.5 GHz,几乎覆盖整个S波段至Ku波段。通过调节合金的组成可对材料的电磁特性及微波吸收性能进行一定程度的控制。     

Fe-Co-Ni合金纳米粒子镶嵌的碳纳米纤维的简单制备及其吸波性能

通过在氩气中碳化含有乙酰丙酮金属盐的电纺聚丙烯腈纳米纤维合成了镶嵌(Fe1-xCox)0.8Ni0.2(x=0.25,0.50,0.75)合金纳米粒子的碳纳米纤维,用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、振动样品磁强计(VSM)和矢量网络分析仪(VNA)等对其物相、形貌、微观结构、静磁及电磁特性进行表征和分析,并根据传输线理论模拟计算了2~18 GHz频率范围内的微波吸收性能。结果表明:所制备的复合纳米纤维具有典型的铁磁特征,由无定形碳、石墨和面心立方结构Fe-Co-Ni合金三相组成,原位形成的合金纳米粒子沿纤维轴向均匀分布,且被有序石墨层所包覆。磁损耗和介电损耗间的协同作用及特殊的核/壳微观结构使仅含5%(w/w)的(Fe1-xCox)0.8Ni0.2/C复合纳米纤维的硅胶基吸波涂层表现出优异的微波吸收性能。当涂层厚度为1.1~5.0 mm时,x=0.25、0.50和0.75的样品最小反射损耗分别达到-78.5、-80.2和-63.4 d B,反射损耗在-20 d B以下的吸收带宽分别为14.9、14.8和14.5 GHz,几乎覆盖整个S波段至Ku波段。通过调节合金的组成可对材料的电磁特性及微波吸收性能进行一定程度的控制。     

静电纺制备丝素蛋白纳米纤维及其复合纳米纤维的研究进展

将生物材料通过静电纺丝制备成的纳米纤维,具有比表面积大、空隙率高、生物相容性好等优点,因此得到广泛研究。本文主要综述了近年来国内外静电纺丝制备丝素蛋白纳米纤维的研究现状,重点介绍了采用不同溶剂制备的纯丝素蛋白纳米纤维和丝素蛋白与其它材料复合制备的丝素蛋白复合纳米纤维,并展望丝素蛋白纳米纤维潜在的应用前景。     

Bi/TiO_2复合纳米纤维制备及可见光催化性能

以电纺TiO_2纳米纤维为基质,EDTA为鳌合剂和吸附剂,采用溶剂热法制备Bi/TiO_2复合纳米纤维光催化材料,利用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、X射线能量色散谱(EDS)、透射电镜(TEM)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)和荧光光谱(PL)等分析测试手段对样品的物相、形貌和光学性能等进行表征,以罗丹明B(Rh B)为模拟有机污染物,考察了样品的光催化性能。结果表明:EDTA在复合纳米纤维的合成过程中起到关键作用,通过改变EDTA的用量可以有效控制纤维表面构筑单质Bi纳米球的大小和覆盖密度。所制备的复合纳米纤维具有良好的可见光催化活性和稳定性,当单质Bi的负载量为65%时光催化活性最强,可见光照射180 min,RhB的降解率达到96.40%,循环使用5次降解率仍保持在91%以上。     

聚丙烯腈/氧化石墨烯复合纳米纤维的制备与性能研究

以氧化石墨烯为添加物,采用静电纺丝的方法制备不同质量分数的聚丙烯腈/氧化石墨烯(PAN/GO)复合纳米纤维。使用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)对复合纳米纤维的微观结构进行观察;采用差示扫描量热仪(DSC)和热重分析仪(TGA)研究复合纳米纤维的热学性能随着氧化石墨烯添加量增加的变化;采用微机控制电子万能试验机对复合纳米纤维的力学性能进行研究。结果表明,加入氧化石墨烯后,纺制的PAN/GO纳米复合纤维会变细,但随着GO添加量的增多出现珠节现象,降低了纤维的粗细均匀度,同时加入GO后对PAN的氧化具有一定的抑制作用,而且GO的加入也使PAN的力学性能增加,当加入量为0.1%时断裂强力增加了一倍,但添加量为1%时,断裂强力又会降低,综合实验结果显示当加入氧化石墨烯的质量分数为0.1%时最适宜。     

静电纺丝制备石墨烯基复合纳米纤维研究进展

在静电纺丝纳米纤维中加入纳米填料——石墨烯(G),有助于提高纳米纤维的性能,扩展其应用领域。本文综述了近年来国内外静电纺丝制备石墨烯基复合纳米纤维的研究现状,重点介绍了石墨烯与聚酰胺(PA)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚丙烯腈(PAN)、二氧化钛(TiO2)等复合纳米纤维制备的研究进展及其在光催化剂、超级电容器、染料敏化太阳能电池(DSSCs)、传感器、生物医学等方面的应用潜力,展望了石墨烯基复合纳米纤维的发展前景。     

Bi/TiO2复合纳米纤维制备及可见光催化性能

以电纺TiO₂纳米纤维为基质,EDTA为鳌合剂和吸附剂,采用溶剂热法制备Bi/TiO₂复合纳米纤维光催化材料,利用X射线粉末衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、X射线能量色散谱（EDS）、透射电镜（TEM）、紫外-可见漫反射光谱（UV-Vis DRS）和荧光光谱（PL）等分析测试手段对样品的物相、形貌和光学性能等进行表征,以罗丹明B（RhB）为模拟有机污染物,考察了样品的光催化性能。结果表明：EDTA在复合纳米纤维的合成过程中起到关键作用,通过改变EDTA的用量可以有效控制纤维表面构筑单质Bi纳米球的大小和覆盖密度。所制备的复合纳米纤维具有良好的可见光催化活性和稳定性,当单质Bi的负载量为65%时光催化活性最强,可见光照射180 min,RhB的降解率达到96.40%,循环使用5次降解率仍保持在91%以上。     

静电纺丝制备醋酸纤维素复合纳米纤维的研究进展

静电纺丝技术就是通过带电聚合物溶液或熔体的喷射来制备纳米纤维,是一种制备纳米纤维材料简单有效的技术。醋酸纤维素(CA)易溶于有机溶剂,常作为纤维素的替代材料应用于静电纺丝领域。本文总结了近年来国内外采用静电纺丝技术制备CA复合纳米纤维的研究新进展,重点介绍了CA/CNTs复合纳米纤维、CA/金属粒子复合纳米纤维、CA/金属氧化物复合纳米纤维、CA基载药复合纳米纤维、CA/PAN复合纳米纤维、CA/PVA复合纳米纤维、CA/CS复合纳米纤维等CA复合纳米纤维的研究进展以及潜在的应用领域。     

静电纺丝制备碳纳米管基复合纳米纤维的研究进展

碳纳米管(CNTs)作为增强材料与聚合物复合制成纳米纤维,有助于提高纳米纤维性能,扩展其应用领域。本文综述了近年来国内外静电纺丝制备CNTs基复合纳米纤维的研究现状,重点介绍了CNTs/PAN复合纳米纤维、CNTs/PANI/PEO复合纳米纤维、CNTs/PVA复合纳米纤维、CNTs/PA复合纳米纤维、CNTs/TiO2复合纳米纤维的研究进展及其在纳米传感器、电磁干扰、超级电容器、染料敏化太阳能电池(DSSCs)、组织工程支架、药物控制释放等方面的应用潜力,展望了CNTs基复合纳米纤维的发展前景。     

静电纺丝制备Tb-PEG+Eu-PEG/PANI/PAN荧光导电相变三功能复合纤维

以聚丙烯腈(PAN)为载体基质、 以铕-聚乙二醇(Eu-PEG)和铽-聚乙二醇(Tb-PEG)为相变荧光材料, 加入掺杂的导电聚苯胺(PANI), 采用静电纺丝技术制得Tb-PEG+Eu-PEG/PANI/PAN复合纤维. 采用扫描电子显微镜(SEM)、 荧光光谱(FL) 仪、 差示扫描量热(DSC)仪及宽频介电松驰谱(BDS)仪等方法对相变荧光导电复合纤维的性能进行分析. 研究结果表明, 复合纤维具备良好的荧光、 相变及导电性能. 在294 nm紫外光激发下, 通过调节Tb-PEG和Eu-PEG的质量比可调节复合纤维的发光强度和颜色, 同时复合纤维的相变温度在5467 ℃之间. 复合纤维的电导率达到10^-6 S/cm, 随着PANI含量的增加, 电导率和介电常数增加. 通过调节Tb-PEG, Eu-PEG和PANI的比例及PEG的分子量, 可以实现复合纤维荧光、 导电及相变性能的可控调整.     

树莓状超疏水多孔复合棉纤维的制备及油水分离性能

基于聚多巴胺（PDA）的化学性质和树莓状纳米粒子的粗糙结构,以聚多巴胺包覆的棉纤维为基底,制备了具有多重粗糙度的树莓状超疏水多孔复合棉纤维材料.通过扫描电子显微镜观察树莓状超疏水多孔复合棉纤维表面的微观形貌,PDA-SiO₂纳米粒子稳定地固定在聚多巴胺涂覆的棉纤维表面.经过氟化改性的树莓状超疏水多孔复合棉纤维具有超疏水性,水接触角为158.2°,油接触角为0°.油/水分离实验结果表明,树莓状超疏水多孔复合棉纤维对己烷/水混合物的分离效率可达99.4%以上,使用20次后仍维持较高的分离效率.同时,其具有较高的溶剂吸附能力（13~34 g/g）、重复使用性及机械稳定性,吸油能力可与硅气凝胶相媲美.     

ZnO纳米颗粒锚定的亚微米碳纤维的制备及其吸波性能

使用静电纺丝技术结合水热法制备了表面锚定ZnO纳米颗粒的亚微米碳纤维（ZnO/SDCFs）复合物,并详细研究了反应溶液的pH值对复合物的结构、组成、电磁特性和吸波性能的影响。结果显示,随着pH值的升高,ZnO的含量增加,介电常数、介电损耗以及电磁衰减能力均下降,但阻抗匹配程度提高。相比于纯碳纤维,所有ZnO/SDCFs复合物的吸波性能均得到不同程度的加强。其中,pH值等于8时所制备的ZnO/SDCFs-8复合物拥有最好的吸波性能,主要归因于电磁衰减能力和阻抗匹配间的更好平衡。当ZnO/SDCFs-8的填充量仅为2.5%（质量分数）、厚度为1.7 mm时,相应吸波涂层的最小反射损耗达到-44.1 dB,低于-10 dB的有效吸收带宽为6.1 GHz,频率范围为11.9~18 GHz;当厚度为3.0 mm时,有效吸收带宽可提高到11.8 GHz（6.2~18 GHz）。     

聚合酞菁铁/多壁碳纳米管复合材料的制备及氧还原催化性能

采用高效、 便捷的微波合成法制备了4种不同结构的聚合酞菁铁/多壁碳纳米管(Poly-FePc/MWCNTs)复合材料并进行了表征. 结果表明, 聚合酞菁铁均匀地包裹在多壁碳纳米管上. 利用线性扫描电位法(LSV)和电化学阻抗法(EIS)对材料的氧还原催化活性进行了研究, 发现FePPc/MWCNTs复合材料具有最好的氧还原催化活性. 采用X射线光电子能谱(XPS)和X射线吸收精细结构光谱(XAFS)研究了Poly-FePc/MWCNTs复合材料中酞菁铁结构变化与氧还原催化性能的相关性. 结果表明, FePPc/MWCNTs复合材料中Fe-N₄接近平面结构, 聚合酞菁铁能够更好地与MWCNTs产生协同作用, 从而加速氧还原过程中电子的转移, 提高氧还原活性.     

Synthesis and Microwave Absorption Properties of BaTiO3-polypyrrole Composite

BaTiO₃ powders are prepared by sol-gel method by cotton template. Polypyrrole is pre-pared by chemical oxidation route in the emulsion polymerization system. Then BaTiO₃-polypyrrole composites with different mixture ratios are prepared by as-prepared material.The structure, morphology, and properties of the composites are characterized with Infrared spectrum, X-ray diffraction, scanning electron microscope, and net-wok analyzer. The com-plex permittivity and reflection loss of the composites are measured at different microwave frequencies in S-band and C-band (0.03—6 GHz) employing vector network analyzer model PNA 3629D vector. The effect of the mass ratio of BaTiO₃ to polypyrrole on the microwave loss properties of the composites is investigated. A possible microwave absorbing mechanism of BaTiO₃-polypyrrole composite is proposed. The BaTiO₃-polypyrrole composite can find applications in suppression of electromagnetic interference and reduction of radar signature.     

Co/C微波吸收性能及Co/C-聚氨酯相变复合材料的微波-热转换性能

通过热解金属有机骨架ZIF-67的方法成功制备了具有优异微波吸收性能的Co/C碳基复合材料。 在600 ℃热解温度下获得的吸收剂质量分数为35% 的样品,最小反射损耗可达到-54.30 dB,其厚度仅为1.75 mm。 通过分析样品的损耗能力和阻抗匹配等微波吸收特性,发现复合材料中的骨架结构等对其阻抗匹配性能有非常大的影响。 并通过原位复合的方法制备了分散均匀的Co/C-PU相变复合材料,初步研究了其微波-热转换性能。 实验表明,微波吸收剂的添加量对其微波-热转换性能影响显著,发热效率随添加量成倍升高。 本文研究的Co/C-PU相变复合材料在电磁屏蔽、雷达红外兼容隐身等方面具有很大的应用潜力。 此外,固固相变材料结合微波热效应的快速高效等特点,用于储能或者其他热应用也有独特的优势。     

原位沉淀法制备CS/nHA多孔复合支架及其性能

通过原位沉淀法和冷冻相分离技术得到含有钙磷前驱体(CaP)的初始多孔支架, 利用多孔支架表面原位生成的壳聚糖(CS)膜减缓NaOH溶液中OH^-离子的渗透速率, 以达到纳米羟基磷灰石(nHA)缓慢形成的目的, 从而制得nHA 分布均匀的CS/nHA多孔复合支架. 利用扫描电镜(SEM)和万能试验机研究复合支架的结构和性能, 发现nHA为针状结构, 长度为80200 nm, 宽度为2050 nm. 随着nHA含量的增加, 复合支架的孔隙率下降, 由(93.8±3.3)%降至(87.7±3.8)%, 压缩强度则逐渐提高, 由(0.5±0.09) MPa增加至(1.5±0.06) MPa. 当复合支架中nHA质量分数为25%时, 未发现nHA团聚现象, nHA均匀地分布于CS基体中. 通过红外光谱(FTIR)、 X射线衍射(XRD)及X射线光电子能谱(XPS)等分析推断, nHA与CS之间可能存在配位和氢键作用. 细胞实验结果表明, CS/nHA多孔复合支架具有良好的生物相容性, 细胞在支架内部贴壁黏附生长. CS/nHA多孔复合支架有望在骨组织工程领域具有良好的应用前景.