ZnO纳米棒/CNTs复合阴极的制备及其场发射性能的研究

采用水热法和喷涂法制备ZnO纳米棒/CNTs复合材料,并测试其场发射性能。首先采用水热法在ITO电极基面生长ZnO纳米棒阵列,随后通过喷涂技术在ZnO纳米棒阵列表面沉积碳纳米管(CNTs)。使用扫描电子显微镜和X-射线衍射分别表征样品的结构和形貌特征。结果表明,经喷涂沉积的CNT薄膜均匀地包裹在ZnO纳米棒尖端。对该复合材料采用二极结构测试其场发射性能,通过测试结果发现,ZnO纳米棒/CNTs复合材料可明显改善ZnO纳米棒阵列及CNT薄膜的场发射性能,该复合材料具有低开启电场强度(约0.96V/μm),高场增强因子(9881)。因此,ZnO纳米棒/CNTs复合材料是最有前景的场发射阴极材料之一。     

Co9S8/CNTs/C复合物的制备及其储锂性能研究

以Co(NO)₃·6H₂O为钴源，(NH₄)₂S₂O₈为聚合引发剂和硫源，通过原位聚合和煅烧两步法制备Co₉S₈/C复合材料，同时，为了进一步提高其电化学性能，在原位聚合过程中掺杂碳纳米管(CNTs),得到Co₉S₈/CNTs/C复合材料，并研究CNTs掺杂对Co₉S₈/CNTs/C复合材料电化学性能的影响。结果表明：复合物中CNTs的作用主要在于提高复合材料的电子和离子传导特性，使所制备的复合材料表现出更高的比容量。当CNTs掺杂量为0.2g时所制备Co₉S₈/CNTs/C-0.2复合物在0.1A/g、0.2A/g、0.3A/g、0.5A/g、1.0A/g和2.0A/g时比容量分别为1117mAh/g、985mAh/g、916mAh/g、846mAh/g、793mAh/g和710m...     

Ag-ZnO/生物质炭纳米复合材料的制备及协同可见光催化性能

以醋酸锌(Zn(CH₃COO)₂·2H₂O)为锌源、硝酸银(AgNO₃)为掺杂源、纤维素纳米晶体(Cellulose nanocrystal, CNC)为生物模板，通过溶胶-凝胶法结合碳化处理，制备了Ag-ZnO/生物质炭(Biochar)复合材料。采用TEM、XRD、BET、UV-Vis DRS对所制得的Ag-ZnO/Biochar复合材料进行表征。以亚甲基蓝(MB)为模型污染物，评价Ag-ZnO/Biochar复合材料在可见光源照射下的光催化性能，进一步阐明其光催化机制。结果表明:碳化后纳米ZnO仍保持良好的分散性，球形Ag纳米粒子均匀分散在ZnO表面，形成Ag-ZnO/Biochar三元复合材料。与Ag-ZnO和ZnO/Biochar复合材料相比，Ag-ZnO/Biochar复合材料在可见光下的光催化降解率显著提高。这是由于生物质炭赋予复合体系良好的吸附性能，使MB的光催化降解反应持续发生；而Ag纳米粒子的表面等离子体共振(Surface plasmon resonance, SRP)效应则增强了复合体系在可见光区的吸收。其中，当AgNO₃、CNC、Zn(CH₃COO)₂·2H₂O的质量比为0.01:0.25:1时，制得的Ag-ZnO/Biochar复合材料在可见光下具有最佳的光吸收性能和MB降解效率:室温条件下，黑暗中吸附30 min，再用可见光照射120 min，即可达到99%的MB降解率，显著高于Ag-ZnO(约23%)和ZnO/Biochar复合材料(约64%)。      

纳米CaCO3改性聚氨酯复合材料的制备及性能研究

以纳米CaCO₃为增强材料,通过预聚体法制备了不同纳米CaCO₃掺杂的聚氨酯复合材料,研究了纳米CaCO₃改性聚氨酯复合材料的力学性能、微观形貌、磨损性能和热稳定性能。结果表明,纳米CaCO₃的掺杂没有改变聚氨酯的结构,但改善了复合材料的微观形貌和整体的均匀性,提升了复合材料的力学性能、磨损性能和热稳定性。随着纳米CaCO₃掺杂量的增加,改性聚氨酯复合材料的拉伸强度、断裂延伸率和残余量先升高后降低,磨损量先降低后升高。当纳米CaCO₃的掺杂量为3%(质量分数)时,复合材料的拉伸强度、断裂延伸率和残余量达到了最大值,分别为33.7 MPa、510.2%和4.4%,磨损量最低为50.1 mg。综合分析可知,纳米CaCO₃的最佳掺杂量为3%(质量分数)。     

二次掺杂制备聚苯胺/石墨烯/碳纳米管复合材料及其防腐性能EI北大核心CSCD

在高氯酸体系中通过原位聚合将苯胺(ANI)单体分别与还原氧化石墨烯(RGO)、碳纳米管(CNTs)制备了一次掺杂态产物PANI/RGO和PANI/CNTs,产物分别经氨水解掺杂后,在高氯酸体系中经二次掺杂制备得到二次掺杂态聚苯胺/石墨烯/碳纳米管(Redoped PANI/RGO/CNTs)复合材料。通过扫描电镜、透射电镜、傅里叶变换红外光谱和紫外光谱对其不同产物形貌和结构进行表征,通过电化学工作站测试了不同产物在3.5%NaCl溶液的防腐蚀性能。结果表明,在RGO与ANI质量比为1:20、CNTs与ANI质量比为1:20时,二次掺杂态产物中聚苯胺纳米纤维可分别在RGO和CNTs上均匀生长并形成网状结构,纤维长度达到850 nm,形貌均一,其防腐蚀性能最优异,缓蚀效率可达81.79%。通过二次掺杂将PANI/RGO和PANI/CNTs复合制备Redoped PANI/RGO/CNTs材料,可有效避免石墨烯和碳纳米管在制备复合材料过程中的团聚,得到结构规整、防腐性能更优异的复合材料。     

多功能电子信息材料MoS2的制备及其催化性能研究

半导体材料作为电子信息材料的一种，因具有较宽的禁带宽度和高的载流子迁移率成为了人们关注的热点材料之一。通过水热法制备了不同质量分数Ag掺杂(0,1%,3%,5%,7%)的MoS₂复合材料，采用XRD、SEM、UV-Vis、FT-IR、Raman和催化性能分析等手段对Ag掺杂MoS₂复合材料的晶体结构、微观形貌、光谱性能和催化性能进行了测试与表征。结果表明，水热法合成了单一相的六方晶系MoS₂,Ag成功掺杂到了MoS₂中。Ag掺杂的MoS₂复合材料为纳米片堆积形成的圆球状结构，Ag掺杂增大了MoS₂纳米球的直径，尺寸在300～350 nm之间。Ag的掺杂诱导了MoS₂的晶型从2H-MoS₂相结构向1T-MoS₂相结构转变，1T-MoS₂相结构的晶型含量增加。MoS₂复合材料对于可见光和紫外光的吸收能力增强，5%(质量分数)Ag掺杂的MoS_2...     

CNTs添加对Cu-Al2O3复合材料耐电弧侵蚀性能的影响

Cu-Al₂O₃复合材料具有优异的传导性能和力学性能,在耐磨材料领域具有广阔的应用前景。为进一步提升电摩擦条件下复合材料的耐电弧侵蚀性能,本文采用内氧化法与粉末冶金法相结合制备了不同碳纳米管(CNTs)含量的CNTs/Cu-Al₂O₃复合材料,观察了CNTs/Cu-Al₂O₃复合材料中增强相的分布及其与基体界面结合情况,研究了添加不同含量CNTs对Cu-Al₂O₃复合材料传导性能和力学性能的影响,重点探究了CNTs/Cu-Al₂O₃复合材料的耐电弧侵蚀机制。结果表明：原位生成的纳米Al2O3颗粒钉扎位错及对CNTs分布具有调控作用,使CNTs弥散分布在铜基体中。与Cu-Al₂O₃复合材料相比,CNTs/Cu-Al₂O₃复合材料燃弧时间和燃弧能量明显降低,波动更平稳。在电弧侵蚀过程中,...     

稀土氧化物Pr2O3掺杂对高压ZnO压敏电阻性能的影响

采用低温固相化学反应法制备了Pr₂O₃掺杂的ZnO纳米复合粉体, 并用此粉体在不同烧结温度下制备了高压ZnO压敏电阻。采用X射线衍射、 比表面测试、 透射电镜、 扫描电镜等手段对制备的ZnO纳米复合粉体及高压ZnO压敏电阻进行了表征, 并与未掺杂ZnO压敏电阻进行了对比研究, 探讨了稀土氧化物Pr₂O₃掺杂对高压ZnO压敏电阻电性能的影响机制。结果表明: 较低的烧结温度(1030～1130 ℃)时, 掺杂的稀土氧化物Pr₂O₃偏析于ZnO晶界中, 有活化晶界、 促使晶粒生长的作用; 同时, Pr₂O₃掺杂导致1080 ℃烧结的ZnO压敏陶瓷体中晶体相互交织形成晶界织构, 比未掺杂的更均匀和致密, 这有助于高压ZnO压敏电阻晶界性能的改善, 从而提高其综合电性能。当烧结温度为1080 ℃时, Pr₂O₃掺杂的高压ZnO压敏电阻的综合电性能最佳: 电位梯度为864.39 V/mm, 非线性系数为28.75, 漏电流为35 μA。     

ZnO/CNTs复合材料的制备、表征及光催化性能

采用水热法制备了一系列氧化锌和碳纳米管的复合材料(ZnO/CNTs),详细考察了碳纳米管的含量对复合材料光催化性能的影响。利用X射线衍射仪、紫外-可见漫反射吸收光谱、扫描电子显微镜、X射线能谱、透射电子显微镜、X射线光电子能谱和氮气吸附-脱附等测试手段对样品的结构、形貌和光学性质进行了表征,并用亚甲基蓝溶液模拟污染物,评价了ZnO/CNTs复合材料的光催化性能。结果表明:添加CNTs提高了ZnO的比表面积,增强了ZnO的可见光吸收。ZnO/CNTs复合材料较纯ZnO具有更高的光催化活性,并且随着CNTs含量的增加,ZnO/CNTs复合材料的光催化活性呈先增加后减小的趋势。当CNTs的含量为0.3%(质量分数)时,ZnO/CNTs复合材料的光催化活性最高,经过50 min光照后,亚甲基蓝的降解率达到了96.2%。     

电泳沉积CNTs掺杂C/C复合材料的微观组织与弯曲性能

采用电泳沉积(EPD)在1k碳布表面均匀加载了碳纳米管(CNTs), 借助化学气相沉积(CVD)致密化碳布叠层预制体, 制备了EPD CNTs掺杂的二维(2D)碳/碳(C/C)复合材料。研究了EPD CNTs对2D C/C复合材料致密化过程、微观组织和弯曲性能的影响。研究结果表明: EPD CNTs在碳纤维表面呈现平面内高密度、杂乱取向分布特征, 该形貌CNTs降低了热解炭在碳纤维预制体内的沉积速率, 诱导了高石墨微晶堆垛高度(L_c)、低(002)晶面面内方向上的沉积有序度(L_a)热解炭的形成; EPD CNTs的掺杂可提高C/C复合材料的弯曲强度和模量: 当CNTs含量为0.74wt%时, 复合材料弯曲强度和模量可达150.83 MPa和23.44 GPa, 比纯C/C复合材料提高了31.4%和13.9%; 继续提高CNTs含量, 复合材料弯曲强度降低, 这与过高含量EPD CNTs导致复合材料密度降低有关; 同时, EPD CNTs的掺杂使得C/C复合材料断裂模式由脆性断裂转变为假塑性断裂, 复合材料断裂塑性的提高是由于EPD CNTs造成的碳基体结构的变化以及碳纤维的大量拔出。     

纳米CaCO3增韧混凝土复合材料的制备及机理研究

以纳米CaCO₃作为掺杂填料,在普通硅酸盐水泥中掺入不同含量的纳米CaCO₃（0,2%,4%和6%）(质量分数),制备出了一系列纳米CaCO₃混凝土复合材料。对其晶格结构、微观形貌、孔隙分布、力学性能和抗碳化性能进行了分析表征,探讨了纳米CaCO₃增韧混凝土复合材料的机理。结果表明,适量纳米CaCO₃的掺杂,使混凝土复合材料的水化产物晶型更好、结晶度更高,表面变得更加致密化和均匀化,且有效降低了有害孔及多害孔的占比,提高了无害孔和少害孔的占比。当纳米CaCO₃的掺杂含量为4%（质量分数）时,混凝土复合材料表面的改善效果最好,碳化深度最低为5.91 mm,抗压强度和劈裂强度均达到了最大值,分别为37.92和2.37 MPa。综合可知,纳米CaCO₃的最佳掺杂比例为4%（质量分数）。     

RGO-ZnO纳米复合材料的制备及其对亚甲基蓝的吸附降解

采用溶剂热法制备了不同石墨烯(RGO)掺杂量(0,3%,6%,9%和12%(摩尔分数))的RGO-ZnO纳米复合材料。通过XRD、SEM、FT-IR和光催化降解测试对复合材料的晶体结构、微观形貌、光谱特性和光催化性能进行了分析。结果表明,RGO的掺杂提高了ZnO的结晶度,但未改变纤锌矿ZnO的纳米结构;纯ZnO的发光强度最高,掺入RGO后Zn-O键的特征吸收峰强度降低,随着RGO掺杂量的增加,复合材料的光致发光强度先降低后升高,当RGO的掺杂量为9%(摩尔分数)时,光致发光强度最低;光催化测试表明,在120 min时,9%(摩尔分数)RGO-ZnO纳米复合材料对亚甲基蓝的降解速率最大为90.24%,光催化性能最优;形貌分析可知,球状ZnO颗粒在片层状RGO上生长,且复合材料的形貌有从球状变成棒状的趋势,RGO和ZnO成功复合。     

La掺杂纳米ZnO/硅藻土复合材料的制备及其对甲醛气体的降解性能

用两相界面法合成一系列不同含量的稀土La掺杂的ZnO纳米粒子,然后用三氯乙酸对ZnO纳米粒子进行表面活化并与酸处理后的硅藻土混合,用溶胶凝胶技术制备了改性ZnO/硅藻土复合材料。使用傅里叶变换红外(FT-IR)光谱、粉末X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、热重分析(TG)等手段对所制备的材料进行表征,研究了改性纳米ZnO/硅藻土复合材料对甲醛的降解性能。结果表明:与纯ZnO材料相比,La掺杂使ZnO复合纳米材料在可见光区域降解甲醛的性能大幅度提高。     

掺杂Fe_2O_3对ZnO多孔纳米固体厚膜气敏传感器性能的影响

以ZnO纳米粉(平均粒径30 nm)和Fe2O3,纳米粉(平均粒径90 nm)为原料,利用传统的厚膜气敏传感器制备工艺,制备了纯ZnO多孔纳米固体厚膜气敏传感器和掺杂Fe2O3(掺杂量为1wt%,2wt%和5wt%)的ZnO厚膜气敏传感器.分别测试了这四种厚膜气敏传感器的本征电阻(传感器在空气中的电阻值)及其对乙醇,汽油,丙酮,对二甲苯,氢气,甲烷和CO敏感特性.结果表明:当工作温度在较低时,Fe2O13,的掺杂可明显降低ZnO多孔纳米固体厚膜气敏传感器的本征电阻,并提高其工作稳定性,而适量Fe2O3的掺杂可以提高ZnO多孔纳米固体厚膜气敏传感器对乙醇蒸气和汽油的灵敏度.结合对传感器厚膜的显微结构分析结果,我们对出现上述差异的原因进行了初步讨论.     

ZnO纳米棒的制备与气敏性能的研究

以Zn(NO3)2·6H2O和NaOH为原料,CTAB为表面活性剂,通过微波辅助液相反应过程在低温下成功地制备了ZnO纳米棒.X射线衍射谱和扫描电镜结果表明,产物是六方纤锌矿结构ZnO纳米棒,长度为5～30μm,直径为0.1～1μm.气敏性能测试表明,所制备的ZnO纳米棒对H2S气体具有较好的选择性,但灵敏度不高.对ZnO纳米棒进行In掺杂后,对H2S气体的灵敏度和选择性大幅提高,在工作温度为332℃时,对体积分数为50X10-5的H2S灵敏度为29.217,说明In掺杂的ZnO纳米棒是有潜力的探测H2S气体的气敏传感器材料.     

核壳结构ZIF-8@In2O3纳米棒的制备及其对NO2选择性的提升作用

为了快速准确检测到有毒有害气体NO₂,以水热法合成沸石咪唑酯骨架(zeolitic imidazolate frameworks, ZIF)-8复合In₂O₃纳米棒状复合材料(ZIF-8@In₂O₃),并加工制作成气敏传感器，以检测对NO₂的灵敏度和选择性。利用扫描电镜、透射电镜、比表面积分析技术对ZIF-8@In₂O₃的形貌和结构进行表征，测试复合材料作为传感器的气敏性能。结果表明：成功制备出具有核壳结构的ZIF-88@In₂O₃纳米棒复合材料，在最佳工作温度为220℃时，相比于纯In₂O₃对体积分数为5×10^-5的NO₂的灵敏度223,ZIF-8@In₂O₃的达到254;在三乙胺(triethylamine, TEA)作为干扰性气体的条...     

ZnO复合石墨相氮化碳纳米片的制备及其光催化性能研究

为了提高石墨相氮化碳光催化性能,本文以尿素、硫脲、醋酸锌为前驱体,通过氧化热剥离与共混煅烧法分别制备g-C₃N₄纳米片和ZnO/g-C₃N₄异质结复合材料,并采用TEM、FTIR、XRD、UV-Vis DRS、BET等表征手段对制备的催化剂进行结构表征。以罗丹明、大肠杆菌为探针,考察了催化剂的光催化降解性能和抑菌活性。结果表明：以尿素和硫脲为前驱体,经过氧化热剥离处理后能得到的g-C₃N₄ 2D纳米片,其比表面积更大、光催化性能更加优异,且其对罗丹明的降解率较未剥离的g-C₃N₄提高了21.2%。在40 min氙灯照射下,纯g-C₃N₄并未表现出良好的抑菌性能,而通过ZnO复合制备的ZnO/g-C₃N₄异质结复合材料,在光催化降解率和抑菌活性方面均有很大提高,其中复合20%ZnO制得的ZnO异质结复合材料表现出最佳的光催化性能...     

光降解苯酚用RGO-TiO2纳米复合材料的制备及性能表征

通过改进的Hummers法制备了氧化石墨烯,用溶胶-凝胶法结合热处理工艺制备出了RGO-TiO₂纳米复合材料。研究了复合材料的晶体结构、微观形貌以及RGO掺杂量对复合材料催化性能的影响。结果表明,RGO-TiO₂纳米复合材料是标准的锐钛矿型,纳米TiO₂颗粒均匀分布在片层状石墨烯的表面,结合良好;红外分析表明,3%RGO-TiO₂纳米复合材料中石墨烯和TiO₂以化学结合的形式生成了稳定的Ti-O-C键;随着RGO掺杂量的增加,RGO-TiO₂纳米复合材料对苯酚的去除率先升高后降低,3%RGO-TiO₂纳米复合材料在12 h时去除率最高为93.9%,其中在pH值=3的酸性条件下12 h时刻对苯酚的去除率最高达到96.1%,去除率要明显高于中性和碱性环境。     

ZnO/CuO/CNTs复合材料的制备及性能

以醋酸锌、醋酸铜和纯化的碳纳米管(CNTs)为原料利用溶胶-凝胶法,制备氧化锌(ZnO)、氧化铜(CuO)和ZnO/CuO/CNTs光催化剂。通过紫外-可见漫反射(DRS)、扫描电子显微镜(SEM)、光致发光(PL)等对复合材料的结构、能带间隙以及光学性质进行表征。研究了ZnO/CuO/CNTs光催化剂在紫外光和太阳光的照射下降解甲基橙等染料的光催化降解情况。结果表明ZnO/CuO/CNTs的光催化活性明显高于ZnO/CuO,在可见光照射下光照3h后,降解率达到80%以上。     

VO2(B)/ZnO异质复合纳米棒结构的室温NH3敏感性能研究

以VO₂(B)纳米棒为内核, 利用液相生长法制备了VO₂(B)/ZnO异质复合纳米棒, 研究了ZnO生长溶液浓度对复合结构微观形貌和气敏性能的影响规律。采用扫描电子显微镜和X射线衍射仪对复合结构样品的微观形貌和结晶取向进行表征, 并测试了复合结构对NH₃的敏感性能。实验结果表明, 随着ZnO种子液浓度的增大, ZnO逐渐由纳米颗粒生长为纳米棒结构, 当ZnO种子液浓度为0.01 mol/L时, ZnO呈棒状沿径向发散生长在VO₂(B)纳米棒表面, 形成树枝状VO₂(B)/ZnO异质复合纳米棒结构, 这一结构在室温下表现出对NH₃的高灵敏度和突出的选择性, 其灵敏度最大可达5.6, 对NH₃的响应时间最短仅为2 s。在室温下表现出的优良NH₃敏感性能, 主要与高密度的VO₂(B)/ZnO异质结和树枝状结构有关。研究结果为低功耗高灵敏度NH₃气敏传感器的研制提供了重要依据。