纳米氧化锌负载氧化石墨烯/环氧树脂复合材料性能研究

氧化石墨烯(GO)和纳米氧化锌(ZnO)具有优异的性能,但在环氧树脂中容易出现团聚现象,为解决这一问题,必须对其进行表面改性。以七水合硫酸锌为原料,将ZnO负载到GO表面,通过FT-IR,XRD,SEM,EDS,TG和接触角测试,纳米ZnO均匀分散在GO基体上,并可以在不改变GO片层结构的条件下,改善GO的团聚问题的同时降低GO的亲水性。然后将ZnO负载GO与环氧树脂制备纳米ZnO负载GO/环氧复合材料。结果表明:纳米ZnO负载GO/环氧复合材料力学性能和热稳定性明显提高,当ZnO/GO加入量为0.250%(质量分数)时复合材料综合性能最佳,拉伸强度、拉伸模量、断裂伸长率和冲击强度分别比纯环氧树脂提高了99.87%,12.09%,98.35%和151.48%,吸水率比纯环氧树脂降低了81.48%。     

纳米Au/C催化剂的制备及催化应用研究

选择柠檬酸钠还原法制备尺寸可控的胶体Au纳米粒子溶液,用TEM和UV-Vis吸收光谱对Au纳米粒子的尺寸及形貌进行了表征。然后将Au纳米粒子负载于活性炭上制得了Au/C催化剂。将Au/C催化剂用于液相催化氧化葡萄糖和乙二醛反应,结果表明Au/C催化剂的催化活性较高,这一制备方法较为成功。并对催化反应机理进行了探讨。     

光照条件下亚甲基蓝改性的MWCNTs负载纳米Au对甲醇的电催化

将紫外光照射条件下亚甲基蓝功能化的多壁碳纳米管(f1-MWCNTs)作为Au纳米粒子的载体,Au纳米粒子通过光化学还原法制备获得后,负载于f1-MWCNTs表面。傅立叶变换红外吸收光谱(FTIR)表明,f1-MWCNTs表面存在C—N基团和N—H基团,为Au纳米粒子的负载提供了活性位点。透射电镜(TEM)和X射线衍射谱(XRD)表明,Au纳米粒子粒径约4.5nm左右,具有面心立方晶体结构,Au纳米粒子在f1-MWCNTs表面分散性良好。电化学实验结果表明,光照条件下改性碳纳米管所制备的催化剂(Au/f1-MWCNTs)对甲醇具有优异的催化性能,其质量电流密度是未经光照改性的碳纳米管负载Au纳米粒子催化剂(Au/f0-MWCNTs)的1.56倍。     

Au纳米粒子/双层TiO2周期结构的制备及其对乙醇的电催化性质

利用二次阳极氧化法成功制备了双层TiO₂纳米管周期结构。通过改变氧化电压可以有效地调整双层TiO₂纳米管的管径, 从而控制样品的形貌。通过实验优化确定双层TiO₂周期结构的制备条件为一次氧化电压60 V, 二次氧化电压40 V。利用原位光还原法, 在TiO₂周期结构表面负载了Au纳米粒子并研究了前驱体溶液浓度与光照时间对样品的影响。在0.05 mmol/L HAuCl₄溶液中光照90 min后得到的Au纳米粒子具有最优的形貌与分布。这种绿色的原位光还原法因为避免使用保护剂与还原剂而有效提高了Au纳米粒子的催化活性。制备所得的Au/TiO₂周期异质结构可以直接作为工作电极用于乙醇的电催化氧化, 并表现出了良好的催化活性与稳定性。除了Au纳米粒子, 其他金属纳米粒子如Ag、Pd、Cu等均可通过该方法成功负载于双层TiO₂纳米管周期结构上。这种新型的异质结纳米结构作为燃料电池的阳极材料表现出了巨大的潜力。     

金/钯哑铃状纳米晶的制备及其催化对硝基苯酚还原研究

采用晶种-溶液生长法制备了单分散性良好、长径比均一的Au纳米棒, 利用H₂PdCl₄作为前驱体, CTAC作为软模版, 抗坏血酸作为还原剂对Au纳米棒进行改性合成了金/钯哑铃状结构纳米晶(Au/Pd NDs)。采用透射电子显微镜(TEM)、X射线能谱仪(EDS)和紫外-可见分光光度计(UV-Vis-NIR)对样品的结构和形貌进行表征, 探讨了铃铛状结构形成的机理, 并研究了其对硼氢化钠还原对硝基苯酚反应的催化性能。结果表明: 大量的多晶钯颗粒定向选择生长在金纳米棒(AuNRs)两端, 形成哑铃状结构; 通过调控还原剂与前驱体的比例, 铃铛尺寸连续可调。当钯的分散性好且总的催化活性位点多时, 金/钯哑铃状结构纳米晶催化对硝基苯酚还原的效率高。钯颗粒尺寸为20.7 nm的Au/Pd NDs(0.04 mg/mL)催化对硝基苯酚还原的反应速率常数可达0.44 min^-1, 证明其是一种非常有效的催化剂。     

聚苯胺/石墨烯/金复合材料的制备及超电容性能研究

以对苯二胺( p-PDA)为单体,氯金酸(HAuCl4)为氧化剂和Au源,氧化石墨烯(GO)为基底,通过原位聚合伴随Au纳米粒子生成的方法获得了聚苯胺/石墨烯/金(PpPD/GO/Au)的纳米复合材料.FESEM、FT-IR、XRD等测试表明,聚苯胺类衍生物、氧化石墨烯以及金纳米粒子三相在整个纳米复合材料中共存.材料的...     

原位聚合制备聚氨酯/氧化石墨烯纳米复合材料的力学性能和热稳定性能研究

采用两步投料法,将氧化石墨烯(GO)与4,4′-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)充分反应后、再加入聚醚多元醇和三羟甲基丙烷原位聚合制备聚氨酯(PU)/GO纳米复合材料。用广角x衍射、拉伸仪、热失重分析仪和扫描电子显微镜等研究了GO含量对PU/GO复合材料弹性模量、拉伸强度、断裂伸长率和热稳定性能的影响。研究发现当GO含量为0.2%时,GO在PU基体内分散均匀未出现团聚现象;当GO含量增加时,出现GO团聚体,且随着GO含量增加而增加。GO团聚现象对PU/GO复合材料的力学性能和热稳定性提高具有不利的影响。未出现GO团聚体的PU/0.2%GO复合材料具有最佳力学性能和热稳定性。用连二亚硫酸钠、氢氧化钠水溶液就地还原制备还原PU/GO纳米复合材料(PU/rGO),研究GO还原对复合材料力学性能和热稳定性的影响。结果发现,GO在PU基体内可以实现一定程度的就地还原,还原后复合材料的力学性能有所下降,但热稳定性能有所提高。     

热处理温度对石墨烯/炭纳米复合纤维催化氧化NO性能的影响

以聚丙烯腈(PAN)为碳前驱体,氧化石墨烯(GO)为添加物,通过静电纺丝技术制备了石墨烯/炭纳米复合纤维原丝,分别在900、1 000、1 100和1 200℃下氨气中炭化10 min,并在NH_3中活化处理20 min得到多孔、N掺杂的石墨烯/炭纳米复合纤维。分别将4种样品用于室温下低浓度NO(50 ppm)的吸附和催化氧化研究。结果表明,复合纳米纤维对NO的催化氧化性能随着处理温度的升高而增强,在样品PGCNF1200达到最大转化率(49.7%),而对NO和NO2的吸附能力则强烈的依赖于纤维比表面积的大小。此外,经NH_3活化处理后可以在纤维表面引入含氮官能团,可以和作为催化活性位点的GO共同对室温下NO的催化氧化起到促进作用。     

NH2-UIO-66负载RuCuMo纳米催化剂的制备及其催化产氢

采用锆盐和2-氨基对苯二甲酸以溶剂热法成功制备了氨基化的金属有机骨架化合物NH₂-UIO-66, 并利用浸渍还原法成功负载RuCuMo纳米粒子, 制备了RuCuMo@NH₂-UIO-66催化剂。通过X射线粉末衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、场发射扫描电镜(SEM)等技术对NH₂-UIO-66、RuCuMo@NH₂-UIO-66的结构、形貌、组成和比表面积进行了表征, 并对载体、多金属负载型催化剂以及无载体的RuCuMo纳米粒子的产氢性能进行了分析。结果显示, Ru₁Cu₂Mo_0.5@NH₂-UIO-66催化剂的催化活性最高, 引入Cu和Mo能显著增强Ru对氨硼烷水解产氢的催化活性。这主要归因于RuCuMo纳米粒子之间强的协同作用, RuCuMo纳米粒子与载体NH₂-UIO-66间的双功能效应, 以及MOFs上氨基的锚锭作用, 可以阻止金属粒子的团聚, 促进超细粒子的形成。催化反应的活化能(E_a)为30.1 kJ?mol ^-1, 转化频率(TOF)为180.83 $\text{mo}{{\text{l}}_{{{\text{H}}_{2}}}}\cdot \text{mol}_{\text{Ru}}^{-1}\cdot {{\min }^{-1}}$, 非贵金属Cu和Mo的引入为催化活性的提高和工业应用提供了重要的研究价值。     

Au/g-C_3N_4纳米复合物的制备与表面增强拉曼性能研究

在石墨型氮化碳(g-C_3N_4)表面上负载上通过柠檬酸钠化学还原法制备的尺寸约25nm的Au颗粒,获得Au/g-C_3N_4纳米复合材料。采用XRD、FT-IR、SEM、UV-Vis和拉曼等表征手段,考察了样品的结构、形貌与性能。结果表明,Au/g-C_3N_4纳米复合材料具有良好的SERS活性,可以用于重金属离子存在的检测。     

乙二醇法制备负载型钴基-堇青石催化剂及其催化燃烧甲苯的活性

用乙二醇法和浸渍法制备两种负载在堇青石上的钴基负载催化剂,并用XRD、XPS、TPR和TPD对制备的催化剂进行表征,比较两种催化剂催化氧化(燃烧)甲苯的活性。研究结果表明,与浸渍法制备的Co/cord催化剂相比,乙二醇法制备的催化剂Co/cord-EG对甲苯催化燃烧活性明显提高。应用乙二醇法制备Co/cord-EG负载型催化剂,Co元素主要以Co2+存在于载体表面;而传统浸渍法制备的Co/cord催化剂,Co元素是以Co2+与Co3+的两种化学状态存在于载体表面。应用乙二醇法制备Co/cord-EG负载型催化剂,有助于在载体表面形成比较均匀的吸附活性位。应用乙二醇法制备的Co/cord-EG催化剂,催化活性组分能在载体表面上以更小颗粒而且更高的分散度存在,从而能明显提高其催化活性。     

负载型纳米Pt颗粒的制备及催化性能研究

通过分散共聚制备了聚N-异丙基丙烯酰胺接枝聚丙烯腈/聚苯乙烯(PNlPAAm-gPAN/PSt)聚合物微球,以氯铂酸(H2PtCl6)为金属源,乙醇为还原剂,将与酰胺基团配位的铂离子(Pt4 )还原成纳米铂(Pt)颗粒,负载在表面具有特殊形态的聚合物微球表面,制得了分散稳定的负载型纳米Pt颗粒,可用于催化苯胺的聚合等,通过改变反应温度可控制苯胺的聚合速率.     

负载型纳米Pt颗粒的制备及催化性能研究EI北大核心

通过分散共聚制备了聚N-异丙基丙烯酰胺接枝聚丙烯腈/聚苯乙烯(PNIPAAm-g-PAN/PSt)聚合物微球,以氯铂酸(H2PtCl6)为金属源,乙醇为还原剂,将与酰胺基团配位的铂离子(Pt4+)还原成纳米铂(Pt)颗粒,负载在表面具有特殊形态的聚合物微球表面,制得了分散稳定的负载型纳米Pt颗粒,可用于催化苯胺的聚合等,通过改变反应温度可控制苯胺的聚合速率。     

碳载Au/TiO2光催化材料的制备与拉曼增强特性

采用强度高和柔软性好的碳纤维、碳纳米管、氧化石墨烯为载体,负载Au纳米粒子掺杂的TiO2,获得碳载Au/TiO2高效光催化剂.通过X射线衍射、扫描电镜、拉曼等表征手段,考察了所得碳载Au/TiO2的结构、形貌与性能.所得碳载Au/TiO2在汞灯照射下可有效地降解亚甲基蓝染料分子.其中Au粒子有效抑制了TiO2表面光生电子-空穴的复合,增强了光生载流子的分离效率,提高了TiO2的光催化性能;碳载体提高了Au/TiO2催化剂活性组分的分散度,促进了亚甲基蓝分子的吸附,对Au/TiO2的光催化活性具有良好的协同效应.拉曼实验表明,Au/TiO2/CF、Au/TiO2/GO也是一种优秀的表面增强拉曼散射检测基底.同时,Au/TiO2/CF、Au/TiO2/GO可在汞灯照射下“清洗”掉表面吸附的上组表面增强拉曼散射实验中的检测分子,实现基底的循环利用.     

Pt纳米粒子修饰石墨烯材料的制备及其应用研究

通过酰胺化的方法(二酰亚胺活化)制备了氧化石墨烯(GO)支撑的Pt(GO-Pt)纳米粒子,研究了其作为0.5mol/L H_2SO_4溶液中联胺电氧化电催化剂的催化活性与稳定性。通过表征技术探究了GO-Pt纳米粒子的物理化学性质,GO-Pt纳米粒子的平均粒径为2.6nm,其粘附性强,并且Pt纳米粒子高度密集的分散沉积在酰胺化的GO上。循环伏安图表明,与商业Pt/C和Pt金属电极相比,该催化剂在催化强酸性溶液中联胺的电氧化过程中,能够明显地提高催化活性和长期稳定性。这些增强的电化学性质归因于小尺寸且分散性极好的Pt纳米粒子沉积在酰胺化GO后形成的大量电化学活性表面。     

rGO-AuNPs/n-Si的肖特基接触特性研究

通过水热法制备了还原氧化石墨烯负载Au纳米复合材料(rGO-AuNPs),结合旋涂法,将其涂覆在单晶硅表面,制备出rGO-AuNPs/n-Si肖特基接触。结果表明,rGO-AuNPs的衍射峰以单质Au为主,存在较弱的石墨烯衍射峰,同时纳米Au粒子(Au nanoparticles, AuNPs)较均匀分布在石墨烯表面,表明成功合成了负载Au的还原氧化石墨烯。从电流-电压(Current-voltage,I-V)曲线可以看出rGO-AuNPs/n-Si肖特基接触具有整流特性。在负载量下,随着Au含量的递增,肖特基势垒高度增加,理想因子减小,但漏电流增大,可能是由于氧化石墨烯在还原过程中缺陷的存在,产生了隧道电流和镜像力,降低了肖特基势垒的横向均匀性。     

氮化硼纳米片负载纳米Cu2O及其催化还原对硝基苯酚

纳米级氧化亚铜具有高效的催化性能, 但较差的稳定性使其应用受限。本研究采用简单可控的抗坏血酸液相还原及气氛焙烧法, 制备了一种兼具高催化活性与催化稳定性的Cu₂O/BNNSs-OH负载型催化剂, 其中以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)与水相变提供的“推-拉”作用剥离的氮化硼纳米片(BNNSs)为载体, 液相还原反应体系pH=11时, 抗坏血酸向Cu ²⁺滴定制备的Cu₂O纳米颗粒(2~7 nm)为活性组分。通过扫描电子显微镜(SEM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、原子力显微镜(AFM)、X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱仪(XPS)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)及拉曼(Raman)光谱仪等对样品的形貌和结构进行表征, 结果表明: Cu₂O纳米粒子不但高度分散于载体表面, BNNSs对Cu₂O还有一定的稳定作用, 避免其被氧化成CuO。将Cu₂O/BNNSs-OH应用于对硝基苯酚催化还原反应中, 该催化剂表现出同贵金属类似的高催化活性, 5次重复利用后的转化率仍高达90%。     

硅钛杂化介孔球负载金纳米粒子及其催化性能调控

以能源开发(如光解水制氢)及环境保护(如有机物降解)应用为目标, 负载型贵金属催化剂在设计、制备及理论研究方面已取得了长足的发展。本工作以具有特异形貌及结构的树枝状二氧化硅纳米球载体为基础, 通过溶胶-凝胶法在其孔道引入二氧化钛纳米颗粒形成硅钛杂化结构。通过有机改性技术, 在树枝状硅钛杂化纳米球表面接枝氨基官能团。然后, 通过浸渍法和硼氢化钠还原手段, 在杂化纳米球孔道负载超细金纳米粒子。不同手段表征结果显示实验成功制备了树枝状硅钛杂化纳米球负载金纳米颗粒复合材料。在模拟太阳光下, 所得催化剂光解水产氢量及速率为69.08 μmol·g^-1和13.82 μmol·g^-1·h^-1, 约为对比样催化剂(树枝状二氧化硅纳米球负载金纳米粒子)的7倍。在无光条件下, 其降解对硝基苯酚的表观动力学常数为6.540×10^-3 s^-1, 约为对比样的17倍(0.372×10^-3 s^-1)。由此可见, 设计合成的新型催化剂展现出优越的多功能催化活性。     

Ni掺杂TiO_2/RGO纳米复合材料的制备及其催化性能研究

采用改进的Hummers法制备氧化石墨烯(GO),然后采用溶胶-凝胶法制备TiO_2纳米粒子,进而合成出TiO_2/RGO纳米复合光催化剂。最后用氧化石墨烯(GO)作为载体,以钛酸丁酯(C_(16)H_(36)O_4Ti)和氯化镍(NiCl_2)为前驱体,以聚乙烯亚胺(PEI)为交联剂,采用一步水热法合成了过渡金属Ni负载TiO_2/RGO三元复合纳米光催化剂(Ni@TiO_2/RGO)。对制备出的各类光催化剂的结构、组成进行了FTIR、DRS、SEM和EDS分析,并且将其应用于光催化降解亚甲基蓝(MB)溶液。实验结果表明:Ni@TiO_2/RGO复合光催化剂具有较高的光催化活性和良好的循环再生能力,在170 min内降解率达到91.8%,循环利用8次后其降解率依然可达到80%。     

氧化石墨烯和石墨相氮化碳增强炭/酚醛复合材料界面热烧蚀性能对比

为了提高炭/酚醛复合材料的烧蚀性能,分别采用两种炭纳米填料对纤维增强体界面进行改性。以氧化石墨烯(GO)和酸化石墨相氮化碳(ag-C_3N_4)改性低负载(0.05 wt%～0.2 wt%)的炭/酚醛复合材料。用氧乙炔火焰、SEM、XRD、Raman研究烧蚀面形貌与纤维石墨化度。结果表明:随着GO和ag-C_3N_4含量由0升至0.2 wt%,GO/CF-PR和ag-C_3N_4/CF-PR复合材料的耐烧蚀性能均呈现先增加后降低的趋势。其中以0.1 wt%添加量为最佳,0.1ag-C_3N_4/CF-PR和0.1GO/CF-PR复合材料比起纯的CF-PR的质量烧蚀率分别降低44.42%和28.96%,归因于ag-C_3N_4和GO可显著提高基体的炭残率和烧蚀区纤维表面的石墨化度。