Carbon Nanotube Supported Molybdenum Carbide as Robust Electrocatalyst for Efficient Hydrogen Evolution Reaction

Molybdenum carbide is considered to be one of the most competitive catalysts for hydrogen evolution reaction (HER) regarding its high catalytic activity and superior corrosion resistance. But the low electrical conductivity and poor interfacial contact with the current collector greatly inhibit its practical application capability. Herein, carbon nanotube (CNT) supported molybdenum carbide was assembled via electrostatic adsorption combined with complex bonding. The N-doped molybdenum carbide nanocrystals were uniformly anchored on the surfaces of amino CNTs, which depressed the agglomeration of nanoparticles while strengthening the migration of electrons. The optimized catalyst (250-800-2h) showed exceptional electrocatalytic performance towards HER under both acidic and alkaline conditions. Especially in 0.5 M H₂SO₄ solution, the 250-800-2h catalyst exhibited a low overpotential of 136 mV at a current density of 10 mA/cm² (η₁₀) with the Tafel slope of 49.9 mV dec⁻¹, and the overpotential only increased 8 mV after 20,000 cycles of stability test. The active corrosive experiment revealed that more exposure to high-activity γ-Mo₂N promoted the specific mass activity of Mo, thus, maintaining the catalytic durability of the catalyst.     

Pd增强缺陷态TiO2纳米管阵列的光催化产氢性能

通过光还原沉积法, 利用氧空位诱导作用, 在Ni掺杂的缺陷态TiO₂纳米管阵列(TNT-Ni)上得到金属 Pd含量不同的Pd-TNT-Ni催化剂. 采用场发射扫描电子显微镜(SEM)、 X射线光电子能谱(XPS)、 紫外-可见 漫反射(UV-Vis DRS)、 表面光电压(SPV)、 光致发光光谱(PL)和电化学测试等表征手段, 探究了Pd与Ni掺杂的缺陷态TiO₂纳米管阵列之间的强相互作用对其光吸收特性和载流子分离及传输效率的影响, 阐明了强相互 作用对材料光催化活性的调控机理, 提出了Pd增强Pd-TNT-Ni光催化性能的作用机理. 结果表明, 通过光还 原法制备的Pd纳米颗粒尺寸为10~20 nm的Pd₁₂₀-TNT-Ni样品的光响应值为4.22 mA/cm², 是未负载Pd样品光 响应值(1.14 mA/cm²)的3.7倍, 其具有最佳的平均产氢速率(5.16 mmol·g^?1·h^?1), 是TNT样品平均产氢速率 (0.45 mmol·g^?1·h^?1)的12倍, 表明Pd与缺陷态TiO₂纳米管阵列之间的强相互作用驱动了载流子的分离及传输, 且Pd作为电子捕获势阱及反应活性位点, 显著提高了材料的光催化性能.     

基于非局部效应和表面效应的输流碳纳米管稳定性分析

应用非局部黏弹性夹层梁模型分析双参数弹性介质中输送脉动流碳纳米管的稳定性. 新模型中同时考虑了由管道内、外壁上的薄表面层引起的表面弹性效应和表面残余应力,经典的欧拉梁模型因此通过引入非局部参数和表面参数得到了改进. 用平均法对其控制方程进行求解,得到了管道稳定性区域. 数值算例揭示了纳米材料的非局部效应、表面效应及两个弹性介质参数对管道固有频率、临界流速和动态稳定性的复杂影响,结论可为纳米流体机械的结构设计和振动分析提供理论基础.     

可用至3.5 V的碳纳米管阵列超级电容器

应用化学气相沉积在钽片和不锈钢片表面直接生长碳纳米管阵列(CNTA)制备超级电容器电极,并分别作正、负极组装有机体系扣式电容器.扫描电子显微镜、循环伏安、恒电流充放电和交流阻抗表征、测试材料的微观形貌和电化学性能.结果表明,该电容器可获得高达3.5 V的工作电压,较长的循环寿命,较好的倍率性能.基于CNTA质量的比功率和比能量性能分别为928 kW.kg-1和19 Wh.kg-1.     

聚噻吩/多壁碳纳米管复合材料的导电性能

通过共混多壁碳纳米管(MWNTs)和聚噻吩(PTh), 制备了PTh/MWNTs复合材料, 复合材料表现出良好的导电性能(电导率达16.1 S/m). 通过Raman, TG, XPS, UV-Vis等对复合材料进行了分析, 结果表明, MWNTs和 PTh之间存在强的相互作用, MWNTs上的离域电子与噻吩共轭主链上的π电子之间形成π-π共轭, 电子从MWNTs转移到聚噻吩, 增加了噻吩主链的有效共轭长度, 提高了复合材料的导电性能. FESEM分析表明, MWNTs和它周围被掺杂的聚噻吩通过π-π共轭作用结合在一起, 形成相对独立的导电单元, 在复合材料的导电体系中起到主要作用.     

高度有序的二氧化钛纳米管阵列的制备及其光催化活性的研究

采用电化学阳极氧化法在钛表面构筑了一种结构有序、微米级的TiO₂纳米管阵列膜层. 考察了制备电压、氧化时间、溶液搅拌等实验参数对TiO₂纳米管阵列形貌和尺寸的影响. 应用SEM和XRD对膜层的形貌和晶型进行了分析和表征, 并通过TiO₂纳米管阵列膜对甲基橙的光催化降解, 研究了TiO₂纳米管阵列膜层结构与光催化活性的关系. 结果表明: 阳极电压和溶液搅拌对制备TiO₂纳米管阵列的结构起到关键的作用. 控制20 V电压制备的TiO₂纳米管阵列膜, 管长达2.6～3.3 μm, 经500 ℃热处理后具有最高的光催化活性, 其光催化性能明显优于一般的TiO₂纳米颗粒膜.     

磺化聚苯乙炔/多壁碳纳米管复合材料导电特性和机理的研究

将磺化聚苯乙炔(SPPA)与多壁碳纳米管(MWCNTs)超声共混制备得到SPPA/MWCNTs复合材料. 用X光电子能谱仪、固体紫外-可见分光光度计、X射线衍射仪、四探针、场发射扫描电镜等对复合材料导电特性及机理进行研究. 结果表明: SPPA/MWCNTs 复合材料中SPPA与MWCNTs发生电荷转移而被掺杂, 并且由于SPPA与MWCNTs间的电荷转移, 彼此间存在一定的相互作用力; 复合材料电阻呈负温度系数效应; SPPA/MWCNTs复合材料电导率发生两次突跃. 可能的导电机理为, 复合材料中SPPA不仅被MWCNTs物理填充, 同时还被MWCNTs掺杂, 复合材料中存在两种导电通路, 一是SPPA与MWCNTs的碳原子发生电荷转移而被掺杂, 彼此之间存在一定的相互作用力, 导致SPPA包裹MWCNTs形成独立导体单元, 这种独立单元相互接触形成导电通路; 二是MWCNTs彼此之间相互接触形成导电通路, 并建立了该导电机理的理论模型.     

对苯二酚在碳纳米管修饰玻碳电极的电化学行为及电化学动力学研究

碳纳米管(Carbon Nanotubes,CNT)自1991年发现以来,因其结构所具有的高比表面,高电导率,稳定的化学性质与超常的机械强度已成为世界范围内的研究热点,并应用于催化、气体储藏和电极材料等领域。用CNT修饰的电极具有良好的电化学性能并且已经取得了很好的实验结果[1],因此研究碳     

Efficient Synthesis of p-Hydroxyphenyl Ethanol from Hydrogenation of Methyl p-Hydroxyphenylacetate with CNTs-promoted Cu-Zr Catalyst

Hydrogenation of methyl p-hydroxyphenylacetate has been used for the synthesis of p-hydroxyphenyl ethanol. The reaction was catalyzed by Cu_iZr_j-x%(mass fraction) carbon nanotubes(CNTs) catalysts. Incorporation of a minor amount of CNTs into Cu_iZr_j oxide can visibly increase the catalytic activity for the synthesis of p-hydroxyphenyl ethanol. The yield of p-hydroxyphenyl ethanol reaches 94.2% over a co-precipitated catalyst of Cu₃Zr₁ oxide with 11.0%CNTs. Its catalytic activity shows no obvious decrease after three cycles. This is much better than the CNT-free co-precipitated catalyst with a good yield of 81.1%, Cu₃Zr₁-0%CNTs.     

高填充量碳纳米管/丁苯粉末橡胶机械混炼的物理化学机制

将用喷雾干燥法制备的碳纳米管(CNTs)/丁苯粉末橡胶复合材料在开炼机上机械混炼, 考察机械混炼对复合材料常规力学性能的影响, 并对机械混炼对CNTs增强丁苯橡胶复合材料力学性能的影响进行相应的理论研究和机理分析. 结果表明, 与混炼前的复合材料相比, 机械混炼有效地提高了CNTs/丁苯橡胶复合材料的力学性能, 特别是当CNTs加入量较大时, 提高幅度更为显著, 与填充传统补强剂CB复合材料相比, 具有较大的优势. 这是因为机械混炼一方面使CNTs在橡胶基体中获得了更为充分均匀的分散; 另一方面, 混炼过程中产生的自由基以及巨大的剪切力, 使得CNTs与橡胶基体间界面结合如物理吸附、氢键作用、化学结合等得到了进一步增强, 提高了CNTs/丁苯橡胶复合材料的结合橡胶含量, 更好地发挥了CNTs对丁苯橡胶的补强效应, 从而提高了复合材料的拉伸强度和撕裂强度等力学性能. CNTs补强丁苯橡胶复合材料力学性能的机理符合“强键和弱键学说”.