石墨烯/聚苯胺复合材料的制备及其电化学性能

以苯胺和氧化石墨烯(GO)为原料, 采用电化学方法制备了石墨烯/聚苯胺(GP)复合材料. 利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、拉曼(Raman)光谱、X射线光电子能谱分析(XPS)对其结构、微观形貌进行了表征,并对复合材料电化学性能进行了测试. 结果表明, 复合材料保持了石墨烯的基本形貌, 聚苯胺颗粒均匀地分散在石墨烯表面, 复合材料在500 mA·g^-1的电流密度下比电容达到352 F·g^-1, 1000 mA·g^-1下比电容为315 F·g^-1, 经过1000 次的充放电循环后容量保持率达到90%, 远大于石墨烯和聚苯胺单体的比电容. 复合材料放电效率高, 电解质离子易于在电极中扩散和迁移.     

CNTs表面改性与TiO2-CNTs异质结光催化性能

碳纳米管(CNTs)混酸(H₂SO₄/HNO₃, 体积比为3:1)超声辅助纯化及氧化植入活性基团－COOH, 进一步借助其转化为酰氯基团, 分别于CNTs 表面共价嫁接亲水性赖氨酸及亲脂性正十八胺基团, 赋予赖氨酸表面改性CNTs 显著水溶(6.85 mg·mL-1)和十八胺表面改性CNTs 显著醇溶(10.15 mg·mL^-1)性能. 运用低温水热法以亲水性CNTs 复合TiO₂, 溶胶-凝胶法以亲脂性CNTs 复合TiO₂, 观察到复合催化剂光催化性能随CNTs 溶剂分散性能增加而明显提升. 运用傅里叶变换红外(FTIR)、激光拉曼、X射线衍射(XRD)、Brunauer-Emmett-Teller 低温氮气吸附、透射电镜(TEM)及X光电子能谱(XPS)等手段表征, 系统探讨CNTs 的表面改性机制及CNTs 溶解分散性能与复合催化剂的光活性的关联. 认为表面改性CNTs 借助Ti－O－C键合促进其与纳米TiO₂的异质结合, 从而充分利用CNTs的大比表面积及电荷传输性能促进催化剂的污染物光催化降解.     

锌电极放电过程及失效机制数值分析

锌-空气电池是一种高能量的电池体系.实验表明, 在大功率工作条件下, 锌电极的材料利用率随电流密度的增加而急剧下降. 为探索其在大功率工作条件下的放电机理, 本文针对这一过程建立了一维数学模型, 通过数值求解模拟多个物理量如离子浓度、传递电流密度、电极孔隙度、固体氧化锌等在电极内部的分布变化情况, 在此基础上分析电极的性能. 数值结果分析表明, 固体氧化锌对电极内质量传输过程的限制是导致电极失效的根本原因. 其析出时间及在电极内部的集中分布位置对电极性能有显著影响; 而仅当其体积分数超过30%-35%的范围后才开始显著限制传质过程. 讨论了电极的优化措施, 模拟表明更高的溶液电导率,更大的电极孔隙度有利于增加大功率工作条件下电极的材料利用率. 但最重要的是保持电极内部氢氧根离子的浓度在一个较高的值,对于封闭式电极可以通过补液实现, 理想情况为设计一个电解液循环式的锌电极.     

苯乙烯和N-乙烯基吡咯烷酮共聚物/Ag复合微球的制备及性能研究

首先用无皂乳液聚合法制备了单分散聚苯乙烯(PSt)乳液,以此为种子乳液,使用N,N-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)为交联剂,过硫酸钾(KPS)为引发剂,进行苯乙烯和N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)共聚合制备了以PSt为核、St和NVP共聚物为壳的具有核-壳结构的聚合物微球(P(St-NVP)).以此微球为模板通过化学沉积法得到了粒径分布均匀、单分散的P(St-NVP)/Ag复合微球.傅里叶红外光谱、X-射线衍射、扫描电镜、透射电镜、激光粒度仪和紫外-可见光谱对复合微球的结构、形貌、物相及催化性能进行了表征.结果表明,P(St-NVP)/Ag复合微球具有规则的球形结构,粒径在400～700 nm之间,随交联剂浓度或种子乳液浓度的增加,复合微球粒径减小.粒径在十几个纳米左右的银粒子均匀分布在微球表面和内部.载银复合微球在NaBH4还原4-硝基苯酚为4-氨基苯酚的模型反应中表现出较高的催化活性.     

不同铝源与铈锆复合的性能及机制

制备了CZ及CZ/AL,CZ/AS与CZ/AM(铈锆固溶体与氧化铝的复合氧化物),通过X射线衍射(XRD)、比表面(BET)、储放氧(OSC)和透射电镜(TEM)等手段对样品的晶相结构、比表面、储氧性能及微观结构等进行表征。结果表明:CZ/AL及CZ/AS都可形成单一稳定的立方晶型结构,氧化铝的掺杂可提高铈锆固溶体的比表面及耐高温稳定性,其中CZ/AS的比表面最高,CZ/AL储氧性能最大。此外,其复合机理表明,Al2O3与铈锆固溶体在纳米级别上的化学复合与纯粹的机械混合相比,前者具有更加稳定的晶型结构、更大的比表面和更好的储氧性能。     

钪元素对AB2型合金Zr1-xScxMn0.6V0.2Ni1.2Co0.1（x=0～1）储氢和电化学性能的影响

用真空电弧熔炼方法制备了Zr1-xScxMn0.6V0.2Ni1.2Co0.1(x=0～1)AB2型储氢合金,研究了Sc元素替代Zr对合金的微观组织结构、气态储氢及电化学性能的影响。研究结果表明,Zr1-xScxMn0.6V0.2Ni1.2Co0.1合金主要是由FCC型C15相、CsCl型结构的(ScZr)Ni相和少量的Ni10Zr7相组成,随Sc含量的增加,C15相丰度逐渐减小,(ScZr)Ni相丰度逐渐增加,当x=0.2时Ni10Zr7相基本消失;Sc元素对合金的首次气态吸氢动力学行为影响较大,随Sc含量的增加,合金吸氢动力学性能逐渐变缓,但吸氢容量逐渐提高,直至达x=1.0时的最大吸氢量1.87%;Sc元素对合金吸氢PCT曲线平衡氢压的影响规律不明显,随Sc含量增加,合金氢化物的形成焓ΔH从-26.66 kJ.mol-1逐渐减小到-8.14 kJ.mol-1。Sc元素的加入可明显改善合金电极的活化性能,提高放电容量,随Sc含量的增加,合金电极最大放电容量从x=0时的350.3 mAh.g-1增加到x=1时的429.8 mAh.g-1,呈先减小后增大的趋势,但电极容量的保持率S100随Sc含量增加而快速下降。     

Eu（TTA）3AA-NBR/PVP同轴超细纤维的制备及荧光性能研究

用同轴静电纺丝制备了含有稀土铕配合物(Eu(TTA)3AA)的芯-壳结构的丁腈橡胶/聚乙烯吡咯烷酮(NBR/PVP)超细荧光纤维。考察了在外层PVP纺丝参数不变的情况下,改变芯层丁腈橡胶纺丝液的纺丝速度、Eu(TTA)3AA含量等对纤维形貌的影响。通过研究Eu(TTA)3AA-NBR/PVP同轴超细纤维中Eu(TTA)3AA微观结构、含量与纤维的荧光性能之间的关系,发现在同轴纤维形成过程中由于溶剂的快速挥发可使Eu(TTA)3AA形成无定形结构,进而在纤维中形成分子簇级别的分散,在Eu(TTA)3AA含量为30%时,同轴纤维比Eu(TTA)3AA粉末的荧光强度提高了2倍。     

改进片铸与烧结技术制备高性能钕铁硼磁体的研究

通过优化合金成分设计与改进速凝片铸技术、烧结技术,应用国内通用的工业生产烧结钕铁硼磁体的各类原材料,在工业生产线上实现了45UH高性能烧结钕铁硼磁体的批量生产。SEM观察和XRD分析结果表明:磁体具有比较高的取向度;其显微组织致密、精细而均匀,平均晶粒尺寸约为5μm。45UH烧结钕铁硼磁体的典型磁性能为Br=1.363 T,Hcb=1060 kA.m-1,Hcj=2140 kA.m-1,Hk=1625 kA.m-1,(BH)max=366.0 kJ.m-3;其Hcj/79.6 kA.m-1+(BH)max/7.96 kJ.m-3=72.8。在295～453 K温度区间,其剩磁与内禀矫顽力的温度系数分别为-0.108%.K-1和-0.486%.K-1。当L/D=0.7时,在473 K保持2 h磁体开路磁通不可逆损失为4.1%左右。批量生产的45UH烧结钕铁硼磁体,其常温磁性能优异,温度稳定性良好。     

辅合金的粉末尺寸对烧结钕铁硼磁性能和微结构的影响

双合金法是降低烧结钕铁硼稀土特别是重稀土含量、改善磁体微结构的一种有效方法,其中辅合金的成分及形态起着至关重要的作用。采用粉末冶金的方法,借助SEM和直流磁特性测量系统对辅合金和磁体的微观结构及磁性能进行了分析。结果表明:辅合金粉末尺寸较大时,往往存在大量的中间相能直接进入磁体中形成较大的软磁特性的过渡相,从而损害磁体的磁性能。相反,辅合金粉末尺寸越小,中间相在烧结过程中元素不需要长距离的扩散而达到稳定状态,有利于优化微结构,提高磁体的磁性能。     

聚乳酸/氧化锌柱撑皂石纳米复合材料制备与性能及结构表征

通过微波水解法制备了ZnO柱撑皂石,并以其为加工助剂制备了聚乳酸(PLA)/ZnO柱撑皂石纳米复合材料.通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、对ZnO柱撑皂石及PLA/ZnO柱撑皂石纳米复合材料的结构进行了表征,并对其力学性能和热稳定性能进行了测试.微观结构分析表明,ZnO柱撑皂石呈现剥离状,并均匀分散在PLA基质中.力学性能研究表明0.3%ZnO柱撑皂石的加入有助于改善PLA复合材料的断裂伸长率.SEM分析表明PLA复合材料的断面发生明显改变,表现良好韧性;DSC结果显示纳米ZnO柱撑皂石可以降低复合材料的玻璃化转变温度、结晶温度,有助于提高PLA复合材料的结晶度,与XRD分析相吻合;热重分析表明ZnO柱撑皂石可以提高PLA复合材料的热稳定性.测试结果表明,ZnO柱撑皂石在PLA基质中起到了异相成核的作用,促进了PLA基质的结晶.