纳米钯/铁双金属颗粒对一氯乙酸的脱氯

为了提高零价铁对氯代有机物还原脱氯的性能,采用还原沉淀法制备了纳米钯/铁双金属颗粒.利用X射线衍射(XRD)、X射线荧光光谱(XRF)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电镜(TEM)、以及BET-N2比表面积法对纳米钯/铁双金属颗粒进行了表征.结果表明,制备的纳米钯/铁双金属颗粒中Fe主要以α-Fe0形式存在.纳米钯/铁双金属颗粒的直径约为30～50nm,比表面积约51m2/g.纳米钯/铁双金属颗粒对一氯乙酸还原脱氯的脱氯率是还原铁粉和纳米铁粉对一氯乙酸还原脱氯的脱氯率的7.9倍和1.7倍.     

真空浸渍制备膨胀石墨基C/C复合材料及其甲醛吸附性能

以蔗糖为炭源,磷酸为活化剂,采用真空浸渍法经炭化、活化制得膨胀石墨基C/C复合材料.采用SEM、氮气吸脱附法、TG和TEM等测试手段,研究了磷酸/蔗糖质量比(Xp)、蔗糖浓度对复合材料孔结构和比表面积的影响,利用FTIR和Boehm滴定法对复合材料表面的化学官能团进行表征,并考察了C/C复合材料对甲醛的吸附能力.结果表明:膨胀石墨基C/C复合材料含有大量的微孔、一定量的介孔和大孔,表面含有丰富的含氧官能团,有利于对甲醛极性分子的吸附.在Xp=1.0、蔗糖溶液浓度为30％(质量分数)时所制得的膨胀石墨基C/C复合材料比表面积最高,达到2112m2/g,孔容为1.08 mL/g,其对甲醛的吸附量为854mg/g,较同工艺制备的活性炭提高了26.9％.     

碳纳米管/纳米铁颗粒杂化结构的制备及形成机理

采用催化化学气相沉积法将由C包覆的纳米铁颗粒(FeNP)原位沉积于碳纳米管(CNTs)表面并形成不同形貌的碳纳米管/纳米铁颗粒(CNTs/FeNP)杂化结构。使用扫描电子显微镜、透射电子显微镜对制备的杂化结构进行微观形貌分析和结构表征。结果显示,纳米铁颗粒通过石墨片层结构与碳纳米管相连,具有良好的界面结合。当噻吩的添加量较低时,产物中碳纳米管的直径减小,产量增多。当噻吩的添加量超过0.5%时,可以得到CNTs/FeNP杂化结构。使用X射线能谱仪、X射线衍射仪分析了杂化结构的成分及其相对含量,结果显示体系中的Fe主要以α-Fe、γ-Fe和Fe3C的形式存在,并且Fe的含量随噻吩含量的增加不断增加。通过研究纳米铁颗粒的形成及其在碳纳米管表面的沉积,揭示了CNTs/FeNP杂化结构的形成机理。     

纳米硅/石墨负极材料的炭包覆改性研究

硅颗粒的低负载量及其与石墨基体的弱相互作用严重制约了硅/石墨负极材料的商业化应用。本研究通过浓硫酸和高锰酸钾的氧化处理增大石墨基体的比表面积,利用十二烷基苯磺酸钠作为表面活性剂,改善纳米硅与氧化石墨湿法混合的均匀性,采用柠檬酸催化蔗糖碳源的水解,以便热解后在复合材料表面形成完整的炭包覆层。XRD与SEM分析表明,改进的炭包覆工艺可促进氧化石墨的还原,获得高石墨化度的碳硅复合材料,并实现硅颗粒在石墨基体中的均匀分散。上述协同效应使炭包覆的纳米硅/石墨负极材料在100 mA·g^-1的电流密度下循环100圈后比容量仍能稳定在400 mAh·g^-1左右,在提升比容量的基础上,有效抑制了硅在循环过程中的体积膨胀。     

硫模板法制备多孔石墨纳米笼及其性能表征(英文)

本文研究出一种利用硫模板制备多孔石墨纳米笼的方法,其核心为利用空气氧化将石墨层中掺杂的硫除去并在原位产生纳米孔洞。硫的掺杂是在碳包裹铁纳米核壳颗粒制备中同时进行的,随后将其中铁基内核除去即得硫掺杂的石墨纳米笼。将其中的硫除去后,石墨纳米笼的比表面积(由540 m2/g提高至850 m2/g)和介孔孔容(由0.44 cm3/g提高至0.9 cm3/g)均有显著提高。与传统制备多孔石墨纳米材料的方法相比,本方法在显著提高材料比表面积的同时未对纳米笼的石墨化结构有明显破坏。     

热处理对爆炸法制备的碳包裹碳化铁纳米颗粒的影响

在1300℃、惰性气氛下，对含铁的炭基干凝胶的爆炸产物-无定型碳包裹Fe7C3纳米颗粒进行了热处理，并对热处理后的产物进行HRTEM和电子衍射分析。结果表明：热处理后无定型碳包裹Fe7C3纳米颗粒由10nm-40nm长大到100nm-300nm，颗粒的外层碳石墨化。通过对包裹颗粒的长大机理进行初步探索，认为在热处理过程中，核碳化铁对壳层的无定型碳具有催化石墨化作用；颗粒的长大是由于核Fe7C3对其外层的无定型碳产生催化石墨作用时，导致核碳化铁的裸露，相互融并引起的。     

真空浸渍制备膨胀石墨基C/C复合材料及其甲醛吸附性能

以蔗糖为炭源, 磷酸为活化剂, 采用真空浸渍法经炭化、活化制得膨胀石墨基C/C复合材料。采用SEM、氮气吸脱附法、TG和TEM等测试手段, 研究了磷酸/蔗糖质量比(X_p)、蔗糖浓度对复合材料孔结构和比表面积的影响, 利用FTIR和Boehm滴定法对复合材料表面的化学官能团进行表征, 并考察了C/C复合材料对甲醛的吸附能力。结果表明: 膨胀石墨基C/C复合材料含有大量的微孔、一定量的介孔和大孔, 表面含有丰富的含氧官能团, 有利于对甲醛极性分子的吸附。在 X_p=1.0、蔗糖溶液浓度为30%(质量分数)时所制得的膨胀石墨基C/C复合材料比表面积最高, 达到2112 m²/g, 孔容为1.08 mL/g, 其对甲醛的吸附量为854 mg/g, 较同工艺制备的活性炭提高了26.9%。     

纳米晶Fe5C2/α-Fe双相复合材料结构与磁性的研究

用机械合金化方法制备了具有单斜晶体结构的纳米晶、硬磁性、单相Fe5C2化合物粉末和软磁性好的纳米晶Fe55Ni45(f.c.c)过饱和固溶体粉末及纯α-Fe(b.c.c)超细粉末.并将上述硬磁和软磁粉末按一定的原子百分比混合后继续球磨10h,生成Fe5C2/α-Fe双相结构的复合材料.发现制备态复相材料的饱和磁化强度Ms高于制备态单相Fe5C2,而矫顽力Hc比制备态Fe5C2略低.当样品在相变温度以下进行低真空退火后其磁性得到更大提高.发现400C真空退火后,成分为(Fe5C2)94(Fe55Ni45)6的复相样品,其饱和磁化强度Ms和矫顽力Hc比制备态单相Fe5C2样品分别高出37%和48%,比退火态单相Fe5C2样品分别高出18%和12%.实验证实纳米晶Fe5C2/α-Fe双相复合材料具有较优的综合硬磁性,有望成为一种新的磁记录介质,并对这一实验结果进行了讨论.     

自生法制备纳米-微米颗粒增强B4C基复合材料

采用原位自生法设计并制备了一种新型纳米-微米颗粒增强B4C基复合材料:Al2O3-TiB2/B4C.理论计算和实验证明,可在相对较低的温度(1950℃)下成功实现预期的原位反应,得到完全致密化的复合材料.复合材料中生成细小均匀的微米级Al2O3和TiB2颗粒增强相,并在B4C晶粒内部形成Al2O3纳米颗粒增强相,得到晶间/晶内复合增强的组织结构.复合材料具有优异的综合力学性能,维氏硬度值达到28.8GPa,断裂韧性高达8.27 MPam1/2,耐磨性能大幅提高,K IC3/4*HV1/2达到26,是一种很有发展潜力的复合材料.还探讨了该种纳米-微米颗粒增强复合材料的韧化机制.     

TiO2/活性炭复合体的制备及其表征

以活性炭(AC)为载体,采用溶胶-凝胶法制备纳米TiO2/AC复合型催化剂.利用SEM,TG-DTA,XRD,等手段对其组成、结构、尺寸等进行分析和表征,结果表明,该复合材料由碳、钛、氧等3种元素组成,其中TiO2纳米粒子尺寸在2O-50nm之间,比本体TiO2纳米粒子尺寸小;在该纳米复合材料中,活性炭作为载体与TiO2结合牢固,存在着某种化学键,TiO2纳米颗粒间不发生团聚,并且活性炭载体的比表面积变化不大.     

A new kind of mesoporous Fe7Co3/carbon nanocomposite and its application as magnetically separable adsorber

A new kind of magnetic mesoporous Fe₇Co₃/carbon nanocomposite has been successfully synthesized for the first time via a simple cocasting method. By introducing Fe₇Co₃ alloy nanoparticles into mesoporous carbon, the magnetic property of the nanocomposite is greatly improved compared to using a single metal Fe or Co nanoparticles, which makes the porous carbon easily separated from solution by an external magnetic field. The nanocomposite is successfully applied to magnetically separable adsorber and exhibits excellent performance of adsorption for bulk dyes due to its high surface area (up to 1429 m²/g) and pore volume (up to 1.93 cm³/g).     

通过再活化浸渍金属盐的活性炭来发展中孔结构

研究了在椰子壳活性炭上浸渍金属盐（硝酸铁和硫酸铁）后，在二氧化碳气氛中催化活化对中孔结构的影响。发现硝酸铁对活性炭比表面积（-1930m^2／g）的增加和中孔结构（-10nm）的发展更有效。改性活性炭具有发达的中孔结构，显示了更大的维生素B12吸附容量（是改性前的5倍～8倍）和更快的吸附速度。中孔结构的发展基于三个方面的原因：（1）在活化过程中，浸渍在活性炭微孔内的金属盐分解所释放的氧化性气体与微孔碳壁反应，扩大了孔径；（2）在高温下，来自于金属盐的金属氧化物被碳还原，扩大了孔径；（3）在金属铁存在下，碳壁被催化活化，大大提高了活性炭的中孔率。由此提供了一种廉价的从商业活性炭制备中孔活性炭的有效途径。     

利用线性酚醛树脂制备有序介孔碳

三嵌段共聚物F127为模板剂,线性酚醛树脂为碳前驱体,采用溶剂挥发诱导有机-有机自组装法(EI-SA)制备了具有二维六方结构的有序介孔碳。利用FT-IR、XRD、TEM、N2吸附/脱附等方法对有序介孔碳的结构进行了表征,研究了不同焙烧温度和模板剂用量对有序介孔碳结构的影响。结果表明,当模板剂的用量一定时,有序介孔碳的孔径、孔容和孔壁厚度都随着焙烧温度的升高而降低,但比表面积却随着微孔含量的增加而增大。随着模板剂用量的增加,介孔碳的有序性降低。有序介孔碳PF-2-500的比表面积、孔径、孔容、孔壁厚度和微孔比表面积比分别为583.82m2/g、3.05nm、0.31cm3/g、3.40nm和361.18m2/g,而有序介孔碳PF-1-500的比表面积、孔径和孔容相对于PF-2-500有所提高,分别为647.79m2/g、3.44nm和0.41cm3/g,但微孔比表面积和孔壁厚度分别降低为309.46m2/g和3.35nm。     

Synthesis, characterization, and catalytic application of highly ordered mesoporous alumina-carbon nanocomposites

Highly ordered mesoporous carbon-alumina nanocomposites (OMCA) have been synthesized for the first time by a multi-component co-assembly method followed by pyrolysis at high temperatures. In this synthesis, resol phenol-formaldehyde resin (PF resin) and alumina sol were respectively used as the carbon and alumina precursors and triblock copolymer Pluronic F127 as the template. N2-adsorption measurements, X-ray diffraction, and transmission electron microscopy revealed that, with an increase of the alumina content in the nanocomposite from 11 to 48 wt.%, the pore size increased from 2.9 to 5.0 nm while the ordered mesoporous structure was retained. Further increasing the alumina content to 53 wt.% resulted in wormhole-like structures, although the pore size distribution was still narrow. The nanocomposite walls are composed of continuous carbon and amorphous alumina, which allows the ordered mesostructure to be well preserved even after the removal of alumina by HF etching or the removal of carbon by calcination in air. The OMCA nanocomposites exhibited good thermostability below 1000 °C; at higher temperatures the ordered mesostructure partially collapsed, associated with a phase transformation from amorphous alumina into γ-Al₂O₃. OMCA-supported Pt catalysts exhibited excellent performance in the one-pot transformation of cellulose into hexitols thanks to the unique surface properties of the nanocomposite.     

结构有序、双重孔隙中孔炭材料的合成与表征

采用纳米涂层技术,以介孔分子筛SBA 15为模板,在其纳米孔道内引入糠醇/草酸溶液,经原位聚合,炭化后制得炭/SBA 15复合物。采用化学法脱除模板后制得具有规则结构的中孔炭。高分辨TEM表征结果显示该中孔炭是由纳米炭管相互联接、堆积而成,且具有六方对称结构。氮吸附结果显示其比表面积高达2000m2/g,孔径呈双峰分布。孔径相对较大的孔隙来源于SBA 15孔道经纳米涂层后所保留的孔隙;孔径相对较小的孔隙来源于SiO2移除后遗留的纳米孔空间。该方法可应用于以其他多孔氧化硅为模板制备新型纳米复合物的研究过程。     

NaY分子筛模板法合成多孔炭材料

采用NaY沸石分子筛作模板,乙酰丙酮为炭前驱体,使用液相浸渍-气相沉积工艺合成了富含微孔和中孔结构的多孔炭材料并对其进行了表征.所合成的多孔炭比表面积1351m2/g,孔容0.892cm3/g,微孔率0.63,孔径分布多在0.8nm～3.0nm之间.     

树脂基Fe纳米粒子及碳纤维复合吸波平板的制备与性能

以Fe纳米粒子(Fe NPs)为吸波剂,偶联剂KH550为表面改性剂,碳纤维(CFs)作为增强及电磁波反射相,环氧树脂(ER)作为基体,制备多种吸波平板并对其综合性能及相关机制进行研究。结果表明:平板的吸波性能随Fe NPs和CFs含量的增加而提高,吸收剂浓度梯度分布有助于形成特定频段的共振吸收;平板对电磁波损耗具有明显的各向异性,表现为CFs垂直电磁波入射方向时性能优于平行情况,当Fe NPs的含量为30%(质量分数,下同),CFs为5.52%,板厚为4.56mm时,最小反射损耗为-26.8dB(4.9GHz);同时,CFs可改善平板的抗弯性能,当Fe NPs为30%时,弯曲强度相比于纯树脂时仅降低了5.81%。     

表面改性对活性炭孔结构及热电转换性能的影响

为探究表面改性对活性炭孔结构及热电转换性能的影响,使用HNO_3和KOH在不同条件下对活性炭进行表面改性,用N2吸附法和XRD图谱表征活性炭改性前后孔结构和石墨化程度的变化。结果表明,改性后活性炭的比表面积和孔容提高,平均孔径减小,并存在石墨晶体结构。干法改性活性炭的比表面积和总孔容由1 077.880m~2/g和0.763cm~3/g分别增加到1 635.268m~2/g和1.128cm~3/g,并且微孔的孔容增加。改性处理可以去除活性炭中的杂质。分别以改性前后活性炭为材料制备固体电极,KCl为电解液,测试活性炭电极的热电转换性能,发现改性后活性炭具有更高的热电转换性能。     

沥青基活性炭纤维的制备及其对NO的催化氧化

以沥青基炭纤维为原料,用水蒸气活化的方法制备了三种不同比表面积的活性炭纤维,并采用氮吸附法和拉曼光谱对活性炭纤维进行了表征。本文研究了活性炭纤维在常温下对模拟空气中50 ppm NO的催化氧化性能,结果表明,活性炭纤维可将NO部分催化转化为NO2,较低比表面积的活性炭纤维因为其较窄的孔径分布和较大的类石墨微晶有利于对NO的催化氧化。     

ZnCl2活化茄子秸秆制备活性炭及表征

以茄子秸秆为原料、ZnCl2为活化剂制备活性炭。通过正交实验方法确定了制备活性炭的最佳工艺条件,采用低温氮气吸附、BET、Langmuir和BJH理论对其孔结构进行了表征,利用红外光谱分析样品的表面官能团,扫描电镜观察表面形貌。结果表明以茄杆活性炭的最佳工艺条件:浸渍比为2,浸渍时间为8h,活化温度为550℃,活化时间为60min,所得的活性炭的碘吸附值为1270.06mg/g,亚甲基蓝吸附值为17.4mL/g;BET和Langmuir比表面积分别为1649.615和1851.649m2/g,吸附总孔容为0.488cm3/g,吸附平均孔径为2.241nm。