表面活性剂对碳纳米管分散性及其湿法纺丝纤维性能的影响

碳纳米管(CNT)纤维因具有低密度、高强度以及高电导率等特性受到广泛关注。在湿法纺丝技术制备CNT纤维的工艺中,探究纺丝分散液和纺丝条件对CNT纤维性能的影响具有重要意义。本文研究了十二烷基硫酸钠(SDS)、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、胆酸钠(SC)、牛磺脱氧胆酸钠(STDC)等表面活性剂对CNT纤维制备及性能的影响。通过拉曼光谱、紫外可见光谱、偏光显微镜、旋转流变仪、扫描电镜等方法对材料进行表征,以拉伸测试和“四探针”法对材料性能进行测试。结果表明,单壁碳纳米管(SWNTs)在表面活性剂的2(wt)%水溶液中的分散能力顺序依次为STDC> SC> CTAB> SDS;SDS或CTAB修饰的SWNTs分散液无法纺制纤维,SC和STDC修饰的SWNTs分散液具有良好的可纺性。其中以STDC作表面活性剂制备的CNT纤维性能最好,其断裂强度为160MPa,杨氏模量为12.3GPa,电导率为2300S/cm。     

定位生长法制备AFM单壁碳纳米管针尖

采用粘性胶状物作为生长单壁碳纳米管(SWNTs)的催化剂前驱体, 在原子力显微镜下驱动废旧的硅探针粘附该种胶状物,随后进行化学气相沉积(CVD), 实现了SWNTs在硅探针末端的定位生长, 成功地制备出了SWNT针尖. 对SWNTs及SWNT 针尖进行了表征, 并对针尖的稳定成像条件进行了分析. 结果表明, 针尖一般由5-10 nm 的SWNT 管束构成, 伸出长度仅为几百纳米, 受热振动影响较小, 无需后处理即可稳定地成像, 成像分辨率与新的硅探针相当.     

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。     

CVD法制备单壁碳纳米管的纯化与表征

针对CVD法合成的单壁碳纳米管的特点提出了较为有效的纯化方法，并对纯化后碳管的存在形式进行了表征.结果表明,CVD法制备的单壁碳纳米管中所含的载体和催化剂绝大部分可以通过盐酸除去.在表面活性剂溶液中超声分散碳纳米管,可以使管与无定形碳及石墨状碎片进行有效的剥离.空气加热氧化法和稀硝酸回流法可有效地去除碳杂质,稀硝酸回流可以在纯化的同时对管的末端及侧壁进行功能化.     

新型MgO负载Co-Y双金属催化剂对单壁碳纳米管直径分布的调控

单壁碳纳米管的直径调控是碳管生长和应用领域的重要问题。本文以氧化镁(MgO)为载体,首次采用共浸渍法制备了新型钴-钇(Co-Y)双金属催化剂,利用高熔点的Y作为稀释剂和锚定组分控制Co纳米颗粒的尺寸,从而制备窄直径分布的单壁碳纳米管。利用SEM、 XRD、 XPS和TEM等对催化剂的结构形貌进行了表征,确定了Y和Co的存在状态分别为Y₂O₃和Co₃O₄,其中Y金属的加入能显著提高Co₃O₄晶粒的分散性。利用TEM和Raman分析产物的直径分布,结果表明Co-Y/MgO催化剂体系制备了窄直径分布的单壁碳纳米,其直径范围为1.06～1.42nm。     

催化剂性质对碳纳米管可控生长的影响

碳纳米管独特的物理化学性质与其结构密切相关。目前,化学气相沉积法已成为低成本制备碳纳米管的常用方法,其中催化剂性质是实现碳纳米管可控生长的关键。催化剂作为碳纳米管成核生长的核心位点,对碳纳米管的结构起着决定性的作用。本文从适宜于化学气相沉积法生长碳纳米管的催化剂的结构与性质入手,综述了近几年催化剂在碳纳米管长度、管径、管壁数及手性控制等方面的研究进展。     

静电纺丝法制备MgO纳米纤维

以聚乙烯醇(PVA)作为络合剂与醋酸镁反应制得前驱体，采用静电纺丝法制得聚乙烯醇(PVA)／醋酸镁复合纤维，经焙烧后得到分布均匀、具有较高比表面积和多孔结构的。MgO纳米纤维．对所制得的纳米纤维的结晶度、纯度和表面形貌，分别采用X射线粉末衍射、差热一热重分析(TG-DTA)、红外光谱(IR)、扫描电镜(SEM)等分析测试手段进行了表征．结果表明，煅烧温度对纳米纤维的结晶度和形貌有很大影响．     

单壁碳纳米管的CVD合成及管径分布

甲烷在以活性氧化铝为载体的Fe、Co、Ni、Ru等催化剂上于850 ℃分解并生成直径为0.8～5 nm的单壁碳纳米管.预先将催化剂在1100 ℃焙烧,能够减少产物中无定形碳的生成.拉曼光谱结果表明,由该法制备的碳纳米管的管径分布主要受温度的影响,较低温度有利于较小直径的单壁碳纳米管的生成和较好的管径选择性.     

纳米CaCO3负载过渡金属CVD法制备多壁碳纳米管的研究

以纳米碳酸钙粉体为载体,用浸渍法制备了可用于化学气相沉积(CVD)法制备碳纳米管的高产率催化剂.应用FESEM,HRTEM,TEM,XRD和激光拉曼谱对产物进行了表征.结果表明,由于纳米碳酸钙具有较大的比表面积,可高密度地承载催化剂活性组分.在碳纳米管生长初期,处于缓慢分解状态的纳米碳酸钙才能有效地起到载体作用,且反应温度为700～750℃时,碳纳米管的产率较高.Fe-Co双金属催化剂在700℃,催化生长60min后,可增重10倍,而且产物中无定形碳含量极少.纳米碳酸钙载体易于提纯,用质量分数为30%的硝酸超声提纯粗产品1h,可使纯度提高到97%,且不破坏碳纳米管结构.     

具有交联网络的碳纳米管阵列导热材料

垂直碳纳米管阵列(VACNT)中相邻碳纳米管的相互作用较弱,导致其水平热导率较低。通过化学气相沉积法在VACNT内部生长了随机取向的次级碳纳米管,次级碳纳米管在VACNT中形成交联网络,增强了VACNT的水平热导率。理论模拟分析表明,次级碳纳米管能够对集中的热量进行分散传导,从而有效调控碳纳米管阵列沿水平方向的热导率。实际测试结果表明,二次生长时间为30 min的碳纳米管阵列具有较为致密的网络结构,其密度为0.149 g/cm³,相比于VACNT的密度(0.118 g/cm³)提升了26.3%;其垂直热导率和水平热导率分别高达10.9 W/(m·K)和7.8 W/(m·K),水平热导率比VACNT的水平热导率提升幅度达231.6%。     

不同形貌碳纳米管的制备及其嵌锂性能研究

以乙炔作为反应气 ,用化学气相沉积法 (CVD)和模板法在不同温度 (60 0℃、70 0℃ )下制备了不同形貌的碳纳米管 ,并采用TEM ,HRTEM ,SEM ,XRD ,Raman和充放电实验方法研究其形貌、结构和电化学嵌锂性能 .结果表明 ,不同的制备方法及反应温度对碳纳米管的形貌、结构特征和电化学嵌锂性能均有明显的影响 .在制备的样品中 ,制备温度越低 ,样品的石墨化程度越差 ,可逆嵌锂容量相应越高     

单壁碳纳米管短管的制备

分别通过控制CVD生长时间的方法和在混合的硝酸硫酸中超声氧化碳纳米管的化学剪裁法制备了单壁碳纳米管短管.两种方法都能将大多数碳纳米管的长度控制在500 nm以下.拉曼光谱结果表明: 在化学剪裁过程中,单壁碳纳米管部分被破坏产生无定形碳杂质;用控制CVD反应时间得到的单壁碳纳米管短管样品比长时间反应得到的长管样品杂质少,且不存在后处理时碳纳米管的破损问题,其纯度比化学剪裁法得到的产品纯度高.     

静电纺丝法制备酚醛纤维研究进展

酚醛树脂是一种广泛使用的合成树脂,包括热固性和热塑性两类,具有良好的阻燃性、耐热性和耐腐蚀性。酚醛纤维是由酚醛树脂所制成的交联纤维,传统的酚醛纤维制备方法有熔融纺丝法和湿法纺丝法,后来出现了静电纺丝法。本文根据酚醛树脂的种类分别介绍了热固性、热塑性和热塑/热固混合酚醛树脂三类材料静电纺丝的研究进展。在改善酚醛纤维特性方面,综述了四种优化措施,包括加入无机盐、微波辐射辅助固化、非匀速阶梯式加热固化、氧化石墨烯修饰的静电纺丝法等。此外,对本实验室制备酚醛纤维的研究也进行了概述,阐述了酚醛纤维当前存在的问题及未来发展方向。     

静电纺丝法制备多壁碳纳米管/聚乙烯醇复合纤维的综合实验设计

设计了静电纺丝法制备多壁碳纳米管/聚乙烯醇复合纤维综合实验。该实验对纺丝浓度、纺丝电压、接收距离、接收面积、多壁碳纳米管的改性及其添加量对复合纤维形貌的影响进行研究,对纤维进行了红外光谱、扫描电镜测试分析,得到优化的静电纺丝制备多壁碳纳米管/聚乙烯醇复合纤维的电纺工艺。该实验易于分组操作,涉及高分子材料的改性、制备、形貌表征和结果分析等多方面内容,有利于学生巩固理论知识,提高实践能力和综合应用能力。     

催化剂活性组分的负载方法对CVD法制备碳纳米管的影响

催化剂是影响CVD法制备碳纳米管的主要因素。本文报道了用配合浸渍法制备的催化剂在碳纳米管制备中的应用。XRD和TEM研究表明：与普通浸渍法制备的催化剂（B－Co/SiO2)相比,用配合浸渍法制备的催化剂（A－Co/SiO2)颗粒小,金属分散度高,生成碳纳米管的温度低。对于配合浸渍法制备的催化剂（A－Co/SiO2),低温（650－750℃）有利于生成直径小且管径均匀的碳纳米管;高温（800－900℃）容易生成直径大且层数多的碳纳米管或碳纳米棒。     

碳纳米管宏观条带的原位制备

采用化学气相沉积法(CVD),以二甲苯为碳源,二茂铁为催化剂,在涂有SiO₂薄膜的不锈钢基底上,原位制备出了碳纳米管宏观条带。使用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和拉曼光谱(Raman)对样品形貌和结构进行了表征。结果显示：合成的碳纳米管条带宽度为20～100 μm,厚度10～30 μm,长度可达6 mm;条带由大量多壁碳纳米管沿轴向密实排列组成。对其形成机制进行了初步探讨。     

用羟基磷灰石和单壁碳纳米管制备葡萄糖传感器的研究

在滴涂法制得单壁碳纳米管(SWNTs)修饰电极的基础上,采用电化学方法沉积纳米羟基磷灰石(HA)涂层,进而利用分子组装技术将葡萄糖氧化酶(GOD)固定到该电极上,制得的修饰电极的循环伏安测量结果表明,GOD发生了直接的电子传递.GOD-HA-SWNTs/GC修饰电极对不同浓度的葡萄糖呈现两个良好的线性响应范围,有望开发...     

静电纺丝法制备超细聚苯乙烯纳米纤维

采用静电纺丝方法制备了超细聚苯乙烯纤维, 通过向溶液中添加有机胺盐并降低溶液浓度将纤维的平均直径降至100 nm, 并研究了盐的添加量对纤维直径的影响.     

多孔氧化铝模板催化制备定向碳纳米管阵列

Well-aligned open-ended multi-walled carbon nanotube (MWCNT) arrays were prepared via chemical vapor deposition (CVD) method in porous anodic aluminum oxide (AAO) templates without depositing any transition metals as catalyst. Effects of the CVD temperature and heat treatment were studied in detail.Well-aligned open-ended MWCNT arrays were obtained at the CVD temperature above 600 ℃; when CVD temperature is reduced to around 550 ℃, CNTs, CNFs and other structures existed at the same time; no CNTs or carbon nanofibres (CNFs) could be found as the CVD temperature is below 500 ℃, and only amorphous carbon in the porous AAO template was found. Experimental results showed that the AAO template is catalytic during the CVD process, and it has the following two effects: to catalyze thermal decomposition of acetylene and to catalyze conversion of carbon decomposed from acetylene into CNTs or CNFs. Heat treatment could improve the graphitization degree, but it might also introduce new defects.