基于电纺丝法的In2O3/CdO复合材料的制备及甲醛气敏特性

用静电纺丝法制备了In(NO₃)₃/聚乙烯吡咯烷酮(PVP)纺丝前驱物, 然后分别在500、600、700℃时烧结得到三种In₂O₃ 纳米纤维. 通过X 射线衍射(XRD)仪、热重差热分析(TG/DTA)、场发射扫描式电子显微镜(FE-SEM)表征结果得知, 500℃时In₂O₃的晶相已经形成, 且粒径为最小, 约为24 nm, 纳米纤维呈介孔结构.将三种烧结温度的In₂O₃纤维制作成气敏元件, 测试对比了三种元件对甲醛气体的敏感特性, 结果表明, 500℃烧结得到的In₂O₃纳米纤维在工作温度为240℃时响应最好, 对浓度为10×10^-6 (体积分数, φ)甲醛的响应为7.用静电纺丝法合成了CdO 纳米颗粒, 通过XRD、SEM 表征得知CdO 呈粒径约为68 nm 的颗粒. 将In₂O₃和CdO以不同摩尔比(1:1, 10:1, 20:1)复合, 对比测试了纯In₂O₃及三种In₂O₃/CdO复合材料对应的气敏元件对甲醛的气敏特性, 测试结果表明当In₂O₃纳米纤维与CdO纳米颗粒以摩尔比10:1 复合时, 元件的工作温度较低(200℃), 且对甲醛表现出最佳的气敏特性, 对浓度为10×10^-6甲醛的响应为13.6, 响应/恢复时间为140 s/32s. 最后对不同摩尔比复合的In₂O₃/CdO对甲醛的气敏机理进行了初步分析.     

二维纳米材料的改性及其环境污染物治理方面的应用

二维纳米材料是一类具有类似二维平面形态,且厚度在纳米级甚至数个原子层的材料,其种类繁多并且具有很多与体相材料不同的物化性质,在众多领域受到了广泛关注。二维纳米材料在催化降解、吸脱附、过滤、传感检测等领域具有可观的应用潜力,还可用于环境污染的防治。通过形貌、元素、基团、缺陷的修饰、改性和材料合成等策略可以调控二维纳米材料的性质,从而研发新的材料体系或者改善二维纳米材料的性能。本文首先归纳了二维纳米材料的种类,并重点阐述了各种改性策略的作用及研究现状,以及改性的二维纳米材料在治理水体污染、大气污染和污染物检测等方面的应用,为二维纳米材料在环境治理领域的发展现状作了系统介绍和展望。     

In2O3/CdO复合材料的制备及气敏特性

采用水热合成方法制备了花状In2O3纳米材料.利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、能量色散X射线光谱(EDX)及透射电镜(TEM)对材料的结晶学特性及微结构进行了表征.制备的In2O3材料呈现花状,是由粒径约20nm的椭球状小颗粒构成的分级结构材料.将制备的In2O3与纳米CdO以摩尔比1:1混合后,发现制成的In2O3/CdO复合材料经热处理后呈现葡萄状多孔结构.测试In2O3/CdO复合材料制作的气敏元件处于最佳工作温度(410°C)时,对0.05×10-6(体积分数,φ)的甲醛气体表现出较高的灵敏度.对比测试发现,In2O3/CdO复合材料制作的气敏元件对不同浓度甲醛的灵敏度明显优于纯花状In2O3纳米材料.同时In2O3/CdO复合材料制作的气敏元件在乙醇、甲苯、丙酮、甲醇以及氨气等干扰气体中具有对甲醛良好的选择性.讨论了In2O3/CdO复合材料气敏元件的敏感机理.     

基于混合溶剂有机电解液的超低温孔洞石墨烯超级电容

适用于极低温环境的石墨烯超级电容具有广阔的应用前景。然而,由于片层间严重的堆叠团聚,目前石墨烯超级电容的低温储能性能并不理想。本文使用H₂O₂氧化刻蚀法制备了孔洞石墨烯(rHGO),将传统有机溶剂碳酸丙烯酯(PC)和低凝固点溶剂甲酸甲酯(MF)混合制备了混合溶剂有机电解液,组装获得了能够在-60 ℃极低温环境下稳定工作的超级电容。结果表明,该超级电容在-60 ℃下的比电容为106.2 F·g^-1,相对于常温电容(150.5 F·g^-1)的性能保持率高达70.6%,显著优于未做处理的石墨烯(52.3%)以及文献中的其他石墨烯材料。得益于孔洞化形貌中丰富的介孔和大孔所形成的离子传输通道和缩短的离子传输路径,孔洞石墨烯内的离子扩散阻抗远小于普通石墨烯,且受温度降低的影响更小。在-60 ℃的极低温条件下,该超级电容表现出26.9 Wh·kg^-1的最大能量密度和18.7 kW·kg^-1的最大功率密度,优于传统碳材料的低温超级电容性能。-60 ℃时在5 A·g^-1电流密度下循环充放电10000次后电容保持率达89.1%,具有良好的低温循环稳定性。