环氧树脂基纳米复合材料的研究进展

介绍了环氧树脂基纳米复合材料的性能、制备方法、作用机理及其研究进展。     

碳纳米管的催化热裂解法制备与表征

以纳米级NiO／SiO2气凝胶为催化剂，以H2为栽气和还原气，在适当的温度下，裂解甲烷等碳氢气体，得到了管径均匀、长度与直径比为100—1000的碳纳米管。同时用透射电子显微镜(TEM)对催化剂和碳纳米管进行了表征。     

中间相沥青基介孔炭的表征及其用作锂离子电池负极材料的电化学性能

以中间相沥青为碳源、CaCO_3为模板,制备中间相沥青基介孔炭(MPMC)。采用XRD、SEM、TEM等手段表征所制介孔炭的结构和形貌,并将其用作锂离子电池的负极材料,测试电化学性能。结果表明,所制MPMC具有丰富的介孔结构和较大的比表面积及孔体积,随着CaCO_3质量分数的增加,MPMC的比表面积和孔体积先增加后减小,当CaCO_3的质量分数为70%时,所制MPMC的比表面积和孔体积最大;MPMC用作锂离子电池负极材料具有良好的电化学性能,能有效提高锂离子电池的可逆比容量,具有良好的循环稳定性和倍率性能。     

中空Ta_2O_5/TiO_2复合光催化剂的可控氧化制备及性能

以钛粉、钽粉为原料,炭黑作为反应性模板,通过熔盐法在炭黑表面原位生长了TaTiC_2纳米碳化物涂层,并以所得TaTiC_2/C复合物为碳化物前驱体,再经可控氧化制备出中空Ta_2O_5/TiO_2复合光催化剂。采用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、紫外-可见(UV-Vis)漫反射(DRS)及N2物理吸附等手段对所制备的光催化剂进行形貌、显微结构及孔结构表征。以高压汞灯为紫外光源,以亚甲基蓝为目标降解物,通过光催化降解实验评价中空Ta_2O_5/TiO_2复合光催化剂的光催化活性。结果表明,熔盐法生长碳化物涂层厚度均匀(20~30 nm),碳化物主要以TaTiC_2晶相存在且具有纳米级的颗粒尺寸。中空Ta_2O_5/TiO_2复合光催化剂同时具有200 nm左右的中空大孔结构及壳层10 nm左右的介孔结构。中空大孔和介孔的存在提高了所制备催化剂对亚甲基蓝的吸附能力。此外,TiO_2与Ta2O5通过电子能带结构的耦合,有效提高了光生电子和空穴的分离效率,从而显著提高了光催化活性。nTi∶nTa=2.5∶1.5时,相应的中空Ta_2O_5/TiO_2复合光催化剂表现出最佳的光催化活性,对亚甲基蓝的紫外光催化降解率高达97%。     

KHgI_3·H_2O:一种潜在的宽波段红外非线性光学晶体材料

以HgI_2和KI为原料,通过溶液法合成了KHgI_3·H_2O。采用X射线单晶衍射、X射线粉末衍射、光谱测试、Kurtz-Perry粉末倍频技术、热重分析等方法对KHgI_3·H_2O的晶体结构、光学性质、热稳定性等进行研究。结果表明,KHgI_3·H_2O为正交晶系,空间群为Pna21(No.33),晶胞参数为a=0.866 08(17)nm、b=0.933 71(18)nm、c=1.1487(2)nm、α=β=γ=90°、Z=4;KHgI_3·H_2O的二阶非线性光学效应约为磷酸二氢钾(KDP)的6倍,且能实现相位匹配;KHgI_3·H_2O在中远红外波段具有较宽的透光范围,在空气中长时间放置不会潮解,是一种具有潜在应用价值的红外非线性光学材料。     

基于5-苯基-2H-1,2,3-三唑-4-羧酸的锌配位聚合物的合成、晶体结构及性质

在140℃的水热条件下,5-苯基-2H-1,2,3-三唑-4-羧酸与硫酸锌反应得到配位聚合物5-苯基-2H-1,2,3-三唑-4-羧酸锌,采用X射线单晶衍射、元素分析、热重分析、红外光谱、紫外光谱和荧光光谱测试等方法对所得配位聚合物进行了表征。结果表明,该配位聚合物晶体结构属正交晶系,空间群为Pbca,晶胞参数为a=1.016 16(14)nm、b=1.355 23(18)nm、c=2.664 5(4)nm、α=β=γ=90°、Z=8,其中Zn原子与N、O原子构成略有畸变的八面体结构,相邻的Zn原子通过配体桥联形成链状结构,链与链之间通过分子间氢键作用形成网状结构。     

W/Hf摩尔比对HfB_2-WB_2-Si/SiC-SiC_(NW)复合涂层抗氧化性能的影响

为了提高C/C复合材料高温抗氧化性能,依次采用前驱体浸渍裂解、反应熔体浸渗和浆料涂刷工艺在C/C复合材料表面制得HfB_2-WB_2-Si/SiC-SiC_(NW)复合涂层,考察了W/Hf摩尔比对复合涂层物相组成、微观结构及抗氧化性能的影响。结果表明,当W/Hf摩尔比为2∶3时,所制HfB_2-WB_2-Si/SiC-SiC_(NW)复合涂层组织均匀、结构致密,表现出最佳的抗氧化性能。在涂层氧化过程中,WO_3的分相效应和HfSiO_4等高熔点颗粒的钉扎效应共同作用能使涂层表面氧化物玻璃相具有较高热稳定性和较低的氧扩散率,有利于提高涂层的抗氧化性能。     

碳化锆/锆涂层炭纤维的制备及其拉伸性能研究

在一定反应温度范围内以熔盐为介质通过炭纤维与金属锆反应制备出碳化锆/锆涂层炭纤维,并在反应温度为800℃时,研究反应时间对碳化锆/锆涂层炭纤维表面相组成、形貌及其拉伸性能的影响。结果表明,800℃可制备均匀致密的碳化锆/锆涂层;且随着反应时间的延长,碳化锆/锆涂层厚度略有增加;涂层后炭纤维的拉伸强度和拉伸模量比原炭纤维的相应值略有减小。     

各向同性煤沥青制备炭/石墨纤维的研究

以各向同性煤沥青为原料,采用熔融纺丝工艺制备了直径为55μm的沥青纤维,经预氧化、炭化和石墨化处理后得到炭纤维和石墨纤维,并采用偏光显微镜、XRD和SEM等对其形貌、结构和性能进行表征。结果表明,炭/石墨纤维具有与沥青原料相似的各向同性光学结构;随热处理温度升高,炭/石墨纤维截面逐渐变粗糙,且内部石墨微晶逐步发育并长大,3 000℃下石墨化纤维微晶增大较明显,其堆积高度和平面尺寸分别约为5nm和11nm;1 600℃炭化纤维的力学性能较好,其拉伸强度和杨氏模量分别达到0.57GPa和32.19GPa,进一步提高热处理温度,纤维拉伸强度逐步降低,但是其杨氏模量逐渐增加,3 000℃石墨化纤维的拉伸强度和杨氏模量分别为0.26GPa和40.57GPa;炭/石墨纤维室温轴向电阻率随热处理温度的升高而降低,1 000℃炭化纤维室温轴向电阻率为47.78μΩ.m,3 000℃石墨化纤维室温轴向电阻率降至21.98μΩ.m。     

以石油焦和高温煤沥青制备各向同性石墨材料的研究

以煅后石油焦为骨科,高温煤沥青为黏结剂,采用冷混捏球磨,经过冷等静压工艺在不同压力下制得各向同性石墨材料,并对不同成型压力下制备所得材料的微观结构和物理性能进行分析.结果表明,当骨料颗粒平均尺寸d50约为21 μm,黏结剂含量为33％时,其适宜的成型压力为80～100 MPa;在不同的成型压力下制备各向同性石墨材料,应采用不同的焙烧和石墨化升温曲线;提高成型压力、减少骨料石油焦中大尺寸片状结构颗粒的数量及增强骨料和黏结剂混捏的均匀性,均有利于提高所制备各向同性石墨材料的物理性能;采用高温煤沥青作为黏结剂,有利于提高各向同性石墨材料的导热率和电学性能.