同轴静电纺丝制备仿生多孔氧化铝纤维研究

以无水氯化铝为原料,聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为助纺剂,无水乙醇为溶剂,采用同轴静电纺丝法制备出氧化铝凝胶/PVP前驱体纤维,经1200℃煅烧后得到仿生多孔氧化铝纤维.系统研究了内外液流速以及PVP用量对多孔氧化铝纤维物相和孔结构的影响.结果表明,适当加大内液流速纤维逐渐出现仿生多孔结构,内液流速过大则会导致纤维多孔结构破裂消失.随着外液流速增加,纤维中的孔结构数量和孔径逐渐减小.增加PVP用量纤维直径增大,孔结构数量及孔径也会减小.当内液流速为0.1 mL/h,外液流速为1.0 mL/h,PVP用量为0.5g时,纤维为高纯α-Al203相,纤维表面光滑、连续,具有明显的仿生多孔结构.     

不同粒度SiC颗粒低温制备SiC泡沫陶瓷的性能

以SiC陶瓷前驱体聚碳硅烷(polycarbosilane,PCS)为粘结剂、SiC微粉为填料、聚氨酯海绵为模板,低温制备出了SiC泡沫陶瓷.研究了SiC颗粒粒度和PCS含量对SiC泡沫陶瓷线收缩率、体积密度、微观结构与抗弯强度的影响.确定了不同粒度SiC颗粒制备泡沫陶瓷的最佳烧成温度.结果表明,随SiC颗粒粒度与PCS含量的增加泡沫陶瓷的线收缩率增大、体积密度降低;泡沫陶瓷的抗弯强度随SiC颗粒粒度的增大而降低;颗粒粒度小于1μm时,最佳烧成温度为1200℃,颗粒粒度大于1μm时,最佳烧成温度为1100℃;PCS在1100℃与1200℃热解可得到β-SiC晶粒,其晶粒尺寸为12.2 nm与19.6 nm.     

静电纺丝法制备CeO2微纳米纤维及其除氟性能

以聚丙烯腈(PAN)为载体,六水合硝酸铈[Ce(NO₃)₃·6H₂O]为原料,采用静电纺丝法制备了Ce(NO₃)₃/PAN纤维,在空气中热处理得到CeO₂微纳米纤维,通过XRD、BET和SEM对CeO₂微纳米纤维进行表征。采用静态吸附实验探讨了CeO₂微纳米纤维去除水溶液中氟离子的性能,考察了溶液pH值、初始氟离子浓度及共存阴离子等对吸附性能的影响。结果表明,pH=3时,CeO₂微纳米纤维对F^-的吸附性能最佳,CeO₂吸附量随着F^-浓度的增大呈上升趋势。CeO₂微纳米纤维对F^-的吸附等温线遵循Langmuir模型,二级动力学模型能很好地描述CeO₂微纳米纤维对F^-的吸附过程。CeO₂微纳米纤维的除氟性能优良,可为其实际应用提供理论参考。     

静电纺丝技术制备TiO2/NiO复合中空纳米纤维及光催化性能

采用醋酸镍与钛酸丁酯为前驱体制备壳层纺丝液,芯层选用芝麻油,通过同轴静电纺丝技术,制得醋酸镍-钛酸丁酯/PVP复合纤维,在550℃烧结2h后,得到TiO2/NiO复合中空纳米纤维.研究不同内外推进速度比对复合纤维中空结构的影响,采用XRD对样品的组成进行表征,通过SEM和TEM对样品形貌进行观察,并检测样品在紫外光照射下对亚甲基蓝的催化降解率.结果表明:制得的TiO2/NiO复合中空纳米纤维平均直径为111.6±57.2nm,当内外推进速度比为1∶6时复合纤维的中空结构良好.在90 min紫外灯照射后,对浓度为0.4 mg/L的亚甲基蓝分解率为82.1;,较TiO2纳米纤维和TiO2/NiO复合纳米纤维分别提高了57.2;和13.9;.     

多级结构SiC纤维制备及电化学性能研究

鉴于中空和表面多级结构有助于提升超级电容器电极材料电化学储能性能,以正硅酸四乙酯(TEOS)为硅源,以PVP为助纺剂,运用静电纺丝结合碳热还原技术制备出中空SiC纤维,并采用渗硅技术在SiC纤维表面构筑出球形纳米颗粒的多级结构.研究表明,采用静电纺丝结合碳热还原可以得到具有中空结构、连续性好且结晶程度较高的β-SiC纤维,其比电容为22 F/g.采用渗硅工艺可在β-SiC纤维表面生长球形颗粒多级结构,提升其电化学性能,使其具有较大比电容,为54 F/g.     

静电纺丝法制备柔性SERS基底及性能研究

利用静电纺丝技术制备了聚乙烯醇(PVA)/银纳米粒子高活性SERS柔性基底。将硝酸银、聚乙烯醇按照一定比例混合配置纺丝溶液,纺丝成膜后采用紫外光照射还原法得到纳米纤维基底。采用扫描电子显微镜(SEM),透射电子显微镜(TEM),傅立叶红外光谱(FT-IR),拉曼光谱(Raman),紫外可见光谱(UV-Vis)等技术,对合成的纳米纤维基底进行表征。研究表明,银纳米颗粒呈球形分布在复合纤维中,粒径小于10 nm。以罗丹明为探针分子,硝酸银含量16wt%,紫外光照射3 h制备的基底具备最优的SERS性能。同时将此基底应用于烟酸药品检测,拉曼检测极限可达10^-5 mol·L^-1。     

多晶莫来石纤维纺丝原液制备与可纺性研究

以铝粉、盐酸和硅溶胶、聚乙烯醇为原料,去离子水为溶剂,采用溶胶-凝胶法制备了水溶性的莫来石纤维纺丝原液及其前驱体纤维.探讨了纺丝助剂加入量对纺丝原液可纺性的影响,采用红外吸收光谱FTIR和旋转流变仪分别研究了纺丝原液的红外吸收特性和流变学行为,借助XRD表征了前驱体纤维热处理后的物相组成.结果表明,纺丝助剂PVA的加入量为2; ～ 4;时,纺丝原液为剪切变稀的非牛顿型流体,呈现无管虹吸现象;固含量在30;～ 40;,粘度在4～7 Pa·s时,溶胶可纺性指标25 ～ 26 cm/s,纺丝性能最佳;纺丝原液中存在着利于成纤的Al-O-Si的链状结构的线性高分子聚合物.经过1050℃热处理后纤维的主晶相为莫来石.     

微乳液静电纺丝制备多孔Nb4N5纤维及其电化学性能

以五氯化锯为原料,液体石蜡为分相剂,采用微乳液静电纺丝技术制备前驱体纤维,再经氨气还原氮化得到多孔氮化锯纤维.利用XRD、SEM、BET等进行物相及微观结构表征,结果表明合成的纤维为四方Nb4N5晶相,纤维连续,直径为260 nm,由于液体石蜡分相以及助纺剂PVP的分解作用,在纤维上形成较多孔道结构,其BET比表面积为125m2/g,孔径为2～5nm范围内的孔结构比例较高,同时在5～10 nm 范围也存在较多的孔道结构,平均孔径为7.3 nm.采用CV、GCD及EIS等测试其电化学性能发现,氮化锯纤维的储能主要受电极表面电荷传递过程控制的,外表面比电容贡献高,这得益于分布在纤维中的孔结构,其可为离子传输提供通道,并为电化学反应提供空间.当电流密度为5mA/g时,比电容为151 F/g,能量密度为7.73 Wh/kg时,功率密度为3.03 W/kg,其经2000次循环后其比电容保持在95;以上.     

SiC衬底上近自由态石墨烯制备及表征的研究进展

石墨烯材料自问世以来,一直处于学界研究的焦点,在微电子器件领域,通过SiC衬底制备的近自由态石墨烯具有较大的应用潜力.本文介绍了SiC热解法制备石墨烯的优势与劣势,说明了近自由态石墨烯制备的原因.综合阐述了目前制备近自由态石墨烯的常用方法,并对比了各种制备方法的特点.最后,概述了近自由态石墨烯的常用表征手段.     

纳米硅增强纳米纤维薄膜的制备与研究

利用纳米硅粉和聚乙烯吡咯烷酮(PVP)的乙醇混合溶液,通过静电纺丝和碳化制备了Si/C纳米纤维薄膜.通过XRD、SEM、XPS、拉伸测试和TG法对样品进行表征.结果表明,纤维直径、薄膜表面元素含量、碳化薄膜强度可以通过控制Si与PVP含量而调节;当Si与PVP的质量比为0.2时,碳化薄膜拉伸强度最高其值为(6.1±0.3)MPa,继续增加硅的含量其薄膜强度明显降低.     

SiC泡沫陶瓷的凝胶注模制备与表征

以高分子多糖明胶为胶凝剂,采用凝胶注模工艺制备SiC泡沫陶瓷.测量了分散剂加入前后浆料的ζ电位的变化.研究了分散剂四甲基氢氧化铵(TMAH)、明胶加入量、固含量等对SiC浆料流变性能的影响.结果表明:分散剂的加入对SiC颗粒的动力学行为有显著影响.在碱性范围内,ζ电位绝对值随TMAH加入量的增加而增大;明胶的加入明显提高了浆料的粘度;固含量为65;~74;时,为使浆料具有好的稳定性和流动性,同时保证明胶的成胶性能,TMAH和明胶的加入量应分别控制在2.5;左右及5;~7;为宜.制备的泡沫陶瓷由相互贯通的球形孔室构成,孔隙率最高可达到92;,其孔径分布取决于泡沫体孔隙率,对于孔隙率为76;和90;的样品,其孔径分别达到120 μm 和200 μm.泡沫陶瓷的抗弯强度随相对密度增大而提高,相对密度达到25;时,其抗弯强度可达到25.2 MPa.     

微乳液电纺丝法制备Eu3+掺杂锆酸镧多孔纤维及其发光性能研究

以LaCl₃、ZrClO₂·8H₂O为原料,无水乙醇为溶剂,采用微乳液静电纺丝法制得烧绿石型的锆酸镧纤维,并引入分相剂石蜡在纤维中构筑多孔结构.采用XRD、SEM和BET研究了纤维的结构和形貌,采用PL光谱测试了Eu³⁺掺杂的锆酸镧纤维的发光性能.研究表明,引入分相剂石蜡可以改善纤维中的孔结构,当石蜡用量为4 mL时所制备的锆酸镧纤维物相纯度高,其比表面积为20.77 m²·g^-1,平均孔径19.3 nm,有较为丰富的孔结构且分布均匀.因此,在该纤维中掺杂Eu³⁺后,由于氧离子与稀土离子间的电荷跃迁,以及多孔结构光散射的作用,多孔纤维的发光强度有所提高.     

静电纺丝法制备超疏水/超亲油SiO2微纳米纤维膜

采用静电纺丝法制备SiO2微纳米纤维膜,经六甲基硅氮烷(HMDS)改性后获得疏水/亲油特性,用FTIR、SEM、接触角等手段表征纤维膜的成分、微观形貌和对水及正十二烷的润湿性能等,研究了制备工艺对纤维膜物性参数以及润湿性能的影响,并测试了改性后纤维膜的高温稳定性和耐腐蚀性能.结果表明:SiO2微纳米纤维膜具有较多的孔隙和较高的比表面积,经HMDS改性后其表面粗糙结构结合疏水亲油的-Si(CH3)3基团使得纤维膜获得超疏水/超亲油特性,其水接触角为153.7°、水滚动接触角为8.2°、油接触角为0°;超疏水/超亲油SiO2微纳米纤维膜的最高耐受温度为450℃,最大拉伸强力为(40.7 ±9.4)×10-2N,且具有较好的耐腐蚀性能.     

纳米碳化硅催化生长碳纤维及生长机理分析

通过氢电弧法,制备了碳化硅纳米粒子,并以碳化硅纳米粒子为催化剂,乙炔为碳源,在管式炉中利用化学气相沉积(CVD)法制备了纳米碳纤维(CNFs).利用X射线衍射谱仪(XRD),扫描电子显微镜(SEM),高分辨透射电子显微镜(HRTEM),对碳化硅和碳纤维进行了形貌及结构分析,结果表明,得到的碳化硅为结晶良好的面心立方的β-SiC晶体,以此为催化剂得到的碳纤维以碳化硅粒子为中心对称生长,直径与碳化硅粒子直径大致相当,当催化剂为单晶时产物多为螺旋型纳米碳纤维,而当催化剂颗粒为多晶时,得到的多为直线型碳纤维.     

反应热压烧结制备SiC/ZrB2复相陶瓷及其性能表征

以二硼化锆、硅和活性碳为原材料,在1850℃、20 MPa条件下,采用反应热压烧结工艺制备出了SiC/ZrB2陶瓷基复合材料.研究了添加剂(硅和活性碳)含量对ZrB2陶瓷烧结行为和力学性能的影响.借助X射线衍射和扫描电镜分析了复合材料的物相组成和微观结构.研究结果表明:添加剂可以显著提高复合材料的烧结致密度和力学性能.复合材料的XRD衍射图谱中只有ZrB2和SiC的衍射峰.当添加剂含量为12wt;时,复合材料的弯曲强度和断裂韧性分别达到584MPa和7.25MPa ·m1/2.显微结构分析表明,致密度的提高、晶粒粒径的减小以及断裂模式的转变是复合材料力学性能提高的主要原因.     

湿法腐蚀工艺研究碳化硅晶体缺陷表面形貌

采用湿法腐蚀工艺,对PVT法生长的碳化硅单晶缺陷进行了研究.利用熔融态KOH和K2CO8作为腐蚀剂,通过分别改变腐蚀剂配比、腐蚀时间、腐蚀温度的方法,获得了良好的湿法腐蚀工艺参数.用CCD光学显微镜和SEM观察腐蚀以后的晶体表面形貌.结果表明,最佳腐蚀工艺参数为K2CO3:KOH=5 g:200 g,440 ℃/30 min.腐蚀以后(0001)Si表面可以清晰地观察到微管、基面位错、螺位错和刃位错.实验还发现晶片表面抛光质量会影响腐蚀后SiC表面的形貌.