一、温度对碳纳米材料储氢行为的影响(论文文献综述)
杨德世[1](2021)在《Ni-Mo催化剂催化蓖麻油和淀粉合成碳纳米管研究》文中进行了进一步梳理作为一种先进的碳纳米材料,碳纳米管的合理制备一直以来都是纳米材料领域研究的热点问题。目前合成碳纳米管所用的碳源基本源于化石燃料,不符合可持续发展理念。生物质材料具有可再生和环境友好的特性,以其为碳源制备碳纳米管一直引起人们的广泛关注。然而,直接利用生物质为碳源制备碳纳米管仍有很大难度,发展缓慢。本论文采用Ni-Mo双金属为催化剂,利用物理共混直接碳化的方法催化蓖麻油和淀粉合成碳纳米管材料。研究结果分述如下:本论文首先研究Ni-Mo双金属催化剂催化蓖麻油合成碳纳米管。重点研究不同催化剂载体(MgO和Al2O3)、催化剂中Ni含量和碳化温度对蓖麻油催化成碳的影响。利用XRD对Ni-Mo双金属催化剂进行表征,证明催化剂主要由NiO、NiMoO4等晶相组成,当载体为MgO时催化剂中形成了 MgNiO2晶相。通过碳化实验证明,当以MgO为催化剂载体且碳化温度为1000℃时,随着催化剂中Ni的摩尔比例增加,蓖麻油的碳化产率从10.39%降低到3.35%。当以Al2O3为催化剂载体时,碳化产率从11.28%降低到3.17%。固定催化剂中Ni的摩尔比例研究碳化温度对成碳的影响,发现当碳化温度从800℃提高到1100℃时,蓖麻油的碳化产率从12.31%降低到2.21%(以MgO为催化剂载体);以Al2O3为催化剂载体时,碳化产率从12.1%降低到2.03%。利用透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、拉曼光谱仪(Raman)和热重分析仪(TGA)等手段表征所得的碳纳米管形貌、相结构和石墨化度。结果证明,高Ni含量的催化剂是催化蓖麻油碳化形成碳纳米管的必要条件,催化剂中Ni含量越高制备出的碳纳米管形貌及石墨化程度越好。碳化温度的高低也对碳纳米管的形成起着重要作用,较高的碳化温度有利于碳纳米管的形成。本论文第二部分主要研究Ni-Mo双金属催化剂催化淀粉合成碳纳米管,重点研究了催化剂中Ni含量和碳化温度对淀粉催化成碳的影响。碳化实验结果证明,当碳化温度为1000℃并以MgO为催化剂载体时,随着催化剂中Ni摩尔比例的提高,淀粉的碳化产率从15.4%降低到7.5%。当以Al2O3为催化剂载体时,碳化产率从14.9%降低到8.2%。固定催化剂中Ni的摩尔比例,研究碳化温度对碳化产率的影响。当以MgO为催化剂载体,碳化温度从700℃提高到1100℃时,淀粉的碳化产率从27.7%降低到4.8%;以Al2O3为催化剂载体时,碳化产率从28.2%降低到3.8%。利用SEM、TEM、XRD、Raman和TGA等手段对所得碳材料进行测试表征。所得结果同样表明,高Ni含量的催化剂和较高的碳化温度有利于淀粉碳化形成碳纳米管。
陈游洋[2](2020)在《碳基纳米复合材料的微观结构和电化学性能研究》文中提出作为储能方面的热点,超级电容器出现在人们的视野中。超级电容器中最重要的就是电极材料,理想的电极材料需要具有大的比表面积、优异的导电性、丰富的孔径分布及稳定的结构体系。碳材料是最早被应用于双电层超级电容器电极材料。由于碳材料本身独特的晶体结构、良好的电学、力学以及机械性能,还具备大的比表面积,使得其成为理想电极材料的首选目标。在此研究背景下,我们选用多壁碳纳米管、碳量子点和聚苯胺作为本实验所用材料,探究它们之间的复合对表面结构和电化学性能的影响。本课题研究内容如下:1.以丙三醇为碳源,在功率560 W下采用微波法制备碳量子点反应液。微波制备的碳量子点具有良好的荧光性和水溶性,较大的比表面积,表面附着大量的含氢氧官能团。2.对碳纳米管进行纯化。按照比例将多壁碳纳米管与浓硝酸混合,在110℃下冷凝回流并伴随着磁力搅拌,最终得到功能化多壁碳纳米管(FMWCNTs)。3.以聚苯胺为基底,制备PANI/CQDs和PANI/FMWCNTs复合材料。在聚苯胺体系中加入碳量子点反应液或FMWCNTs,采用原位聚合法制备PANI/CQDs和PANI/FMWCNTs。制得的复合材料提高了聚苯胺的大分子结构稳定性,改善其堆积问题,增加了比电容,减缓了其容量衰减。比电容分别达到了319 F/g和362F/g,较纯聚苯胺电极(279 F/g)分别提高了14.3%和30%,经过1000次恒电流充放电循环后比电容保持率分别为72%和60%。将碳量子点反应液与FMWCNTs混合并超声均匀,采用水热法制备FMWCNTs/CQDs。4.基于上述制备的FMWCNTs/CQDs,我们采用原位聚合法制备得到新型碳基纳米复合材料FMWCNTs/CQDs/PANI。相比较单一碳纳米材料和二元碳纳米复合材料,制备的新型碳纳米复合材料在分子表面结构稳定性和电化学方面性能都得到了巨大的提升;比电容高达534 F/g,与PANI/FMWCNTs、PANI/CQDs和纯PANI相比,FMWCNTs/CQDs/PANI的比电容分别提高了47.5%、67.4%和91.4%,而且经过1000次恒流充放电循环后其比电容保持率达了86%。图[50]表[12]参[111]
牟俊松[3](2020)在《ZIFs衍生的二维多孔纳米碳及其复合材料的制备及应用研究》文中进行了进一步梳理20世纪以来碳纳米材料作为多功能的经济材料对传感、能量转换及贮存、生命分析、生物医学等研究领域具有重要意义,选择设计合理的碳纳米材料则是高效实现特定应用的关键。MOFs的出现为新型碳纳米材料的设计制备提供了触类旁通般的新启示。本文以MOFs纳米颗粒作为前驱体,构思并制备相应的碳纳米材料,基于此利用电化学、紫外及荧光等分析方法实现对目标物质的快速、灵敏检测,为多功能纳米材料的设计制备及其在生物分析应用等领域提供了新思路新方法。本文基于ZIFs衍生的碳纳米材料构建光/电化学传感器、及纳米酶促级联生物平台并将其用于分析检测相关的目标物及生物分子,主要研究内容如下:一、基于ZIFs衍生的二维多层多孔碳纳米片的制备及其分析应用通过KOH辅助的声波化学处理策略将热活化后的ZIF-8颗粒剥脱,成功制备了多功能的二维多层多孔CNSs材料。(1)基于CNSs本身丰富的物质与电子传输特性,利用CNSs修饰玻碳电极构建电化学传感平台,分别实现了致癌物HQ和CT的单独电化学传感;(2)利用CNSs的模拟过氧化物酶催化特性构建了人工酶传感平台,借助TMB被氧化后的有色产物实现了对H2O2的快速比色检测;(3)基于CNSs制备CDs,实现在315 nm激发波长下对Fe3+的荧光定量分析。该策略制备的CNSs材料具有大量的比表面积和孔分布,丰富的N掺杂含量,独特的化学环境,提高了反应体系中的传质和电子传输效率,从而提高了检测灵敏度,实现了对目标物质的高灵敏检测。二、基于ZIFs衍生的多孔碳基纳米酶促级联生物平台用于H2O2和葡萄糖比色检测基于源自ZIF-8的多层N掺杂碳作为基质,利用BSA的等电点和导向作用,促进纳米颗粒和碳纳米片的结合,自组装生长蛋白质/双金属纳米颗粒,从而构建纳米酶促级联生物平台。除了保留出色的类过氧化物酶活性外,BSA-PtAu@CNS还通过在碳基纳米材料上原位还原的Pt和Au纳米颗粒来表现出色的类GOD活性。基于此思路提出的级联生物平台具备双重酶活性,高稳定性,高效和高灵敏度等特点,可用于葡萄糖传感。BSA-PtAu@CNS表现出突出的可制备性,可扩展性,生物相容性和稳定性,对进一步的生物医学领域研究拥有广阔的前景。
李华飞[4](2020)在《三维掺氮碳纳米复合材料的化学气相沉积法制备研究》文中认为石墨烯、碳纳米管、碳纳米纤维等碳纳米材料由于其突出的机械强度、热学、电学以及光学性能,受到了越来越多的科研工作者的关注和研究。近年来,有关研究表明三维(3D)碳纳米复合材料不仅能够有效的克服单个低维纳米碳材料的缺陷,而且很大程度上缓解由于分子间范德华力的存在而导致的不可逆的团聚现象,从而使其在碳材料领域中表现出相较于单个的碳纳米材料更加优越的物理和化学性能。因此,人们致力于通过利用合适的方法去协同整合不同的低维碳纳米材料,从而得到新型的三维碳纳米复合材料。同时,氮作为碳的“邻居”,与其他杂原子相比,由于原子半径相近,在化学上相对容易插入到碳材料的晶格中并且被用来进一步调整sp2杂化碳材料的化学性质。此外,氮掺杂也会形成无序的碳结构并产生一定的缺陷,从而增强材料的电子导电性能等等。与其他相关的制备工艺相比,化学气相沉积法(CVD)是一种简单且有效的实验室制备三维掺氮碳纳米复合材料的合成方法。在这种制备方法下,通过利用不同的碳氮前驱体,在不同的温度下合成了大量的三维复合材料,并且这种新型的碳纳米复合材料在未来拥有着巨大的应用潜能和前景。本论文尝试通过一步化学气相沉积法,利用不同的碳氮前驱体,在相对应的基底上同时生长不同的氮掺杂的碳纳米材料,从而组成具有三维结构的碳纳米复合材料。具体制备工艺和相关实验结果如下:一、以三聚氰胺为碳氮源、镍泡沫为生长基底,在氢气和氩气混合气氛下,通过一步化学气相沉积法在CVD管式炉内合成具有三维结构的掺氮碳纳米管/石墨烯(N-CNTs/N-graphene)复合材料。根据实验优化确定了这种碳复合材料的最佳生长温度,同时探究了固态前驱体对其三维形貌的影响,推断出了可能的生长机理。二、以咪唑为唯一的原料,在金属基底上直接制备大面积的负载有镍纳米颗粒的掺氮碳纳米纤维(Ni/N-CNFs)。实验结果表明生长温度800℃是最佳生长温度,并且当拥有足够的恒温时间后,由镍泡沫原位产生的镍纳米颗粒均匀的分散在N-CNFs的表面,为之后碳纳米管的生长提供可能。三、此外,同样以咪唑为碳氮源、镍泡沫为生长基底,在CVD管式炉内下通过一步化学气相沉积法合成出三维的掺氮碳纳米管/碳纳米纤维(N-CNTs/N-CNFs)复合材料。同时实验结果表明通过简单的控制氨气的气体流速大小可以实现合成产物由掺氮碳纳米纤维(N-CNFs)到N-CNTs/N-CNFs的转变。探究了载气气体流量对生长的掺氮碳纳米管以及碳纳米纤维形貌的影响,进而推测了这种N-CNTs/N-CNFs氮掺杂复合碳纳米材料的生长机理。
王永清[5](2020)在《镁基纳米复合材料的制备、改性及其储氢性能研究》文中认为镁基储氢材料具有质量轻、储量大、价格低和储氢密度大等特点,在储氢领域具有较大的优势,然而吸放氢过程中较差的动力学和热力学性能制约了镁基储氢材料的发展。为了改善镁基材料储氢性能,本课题采用液相沉积还原法、水热/溶剂热法、热处理还原法、高能机械球磨等多种制备手段,设计制备了以多种纳米过渡金属(Ni、Co、Cu、Pd、Nb、Zn)和大比表面积材料(MOFs、多孔碳、石墨烯、碳纳米管、乙炔黑)复合的镁基纳米复合储氢材料。采用SEM、TEM、EDS、XRD、XPS、BET、DSC、PCT等测试手段分别对样品的形貌结构、物相变化、吸放氢温度、动力学、热力学和循环性能进行表征,系统地研究微观结构、催化掺杂以及制备工艺对镁基材料储氢性能的影响。首先,采用沉积还原法制备了Mg/MOFs(MOFs=ZIF-8、ZIF-67、MOF-74)纳米复合物。研究发现Mg/ZIF-67的吸放氢动力学性能明显优于Mg/ZIF-8和Mg/MOF-74,Mg/ZIF-67吸放氢过程中形成的Co Mg2相可显着催化提高Mg的储氢动力学和热力学性能,对应MgH2相的脱氢表观活化能值由纯MgH2的204.9 k J/mol H2降至161.7 k J/mol H2。得益于Mg/ZIF-67稳定存在的核壳结构,阻碍了循环吸放氢过程中镁纳米颗粒团聚,经过100次的吸放氢循环后储氢容量几乎没有衰减,显示出了良好的储氢性能。在此基础上,采用一步还原法制备了添加过渡金属的MgTM/ZIF-67(TM=Ni、Cu、Pd、Nb)纳米复合物。其中,复合Ni和Nb的样品分别具有最低的氢化和脱氢温度以及最快的氢化和脱氢速率,氢化/脱氢1 wt.%对应温度分别为80/247℃,比同样方法制备的Mg/ZIF-67低82℃和42℃。进一步对MgNb/ZIF-67研究发现,其主要储氢相为Mg和Co Mg2,而Co Mg2以及其中分布的多价态Nb元素均可催化改善Mg的脱氢动力学和热力学性能,并通过阻碍循环过程中Mg纳米颗粒长大,提高吸放氢循环过程的容量保持率。为了进一步提高储氢性能并改善储氢容量,采用水热法制备出含有不同活性金属位点(Ni、Co、Cu)的MOF-74材料,对得到的MOF材料进行热处理还原,得到的石墨烯(G)负载过渡金属(TM=Ni、Co、Cu)纳米颗粒,简称TM/G,并采用沉积还原法制备了Mg@TM/G纳米复合物。其中的过渡金属分别以Mg2Ni、Co Mg2和Cu Mg2形式存在。综合对比Mg@TM/G发现,Mg@Ni/G样品具有最低的初始吸放氢温度以及最佳的吸放氢动力学和热力学性能,吸放氢1 wt.%对应温度分别为80℃和233℃,对应吸放氢表观活化能分别为29.09 k J/mol H2和65.74 k J/mol H2,吸放氢反应焓值分别为61.0 k J/mol H2和74.4 k J/mol H2。在此基础上引入机械球磨改性得到Mg@TM/G_BM纳米复合物。结果发现,球磨改性通过降低样品中TM/G的团聚,提高其比表面积与催化作用,进一步降低了样品的初始吸放氢温度,样品在室温下即可吸收氢气,在250℃下500 s即可脱氢4.1 wt.%。与单纯沉积法或球磨法制备的样品相比,采用沉积+球磨法制备的Mg@Ni/G_BM样品具有最佳的吸放氢热力学和动力学性能,并保持有良好的循环性能,250℃下100次循环的储氢容量保持率超过97%。分析表明,采用沉积还原法和球磨法可将石墨烯封装的Ni纳米颗粒包入Mg纳米颗粒中并充分分散,在吸放氢过程中,包覆的石墨烯打开释放出的Ni颗粒迅速与Mg反应生成Mg2Ni纳米颗粒。石墨烯的包覆阻碍了制备过程中Ni的团聚,提高了颗粒的分散性与抗氧化性。为进一步确认碳材料和氮元素对储氢材料的作用,采用水热法合成了ZIF-8前驱体,并结合高温热处理和酸处理方法分别得到3种氮掺杂碳纳米颗粒(NC)。采用液相沉积还原法将NC与Mg纳米片复合制备了3种Mg/NC纳米复合物。测试表明,NC的掺杂可显着降低镁纳米颗粒的脱氢温度、表面活化能值和焓值,降低脱氢能垒和热力学稳定性,提高样品整体的脱氢动力学、热力学性能和循环稳定性。且NC中石墨氮占比的增加可使颗粒表面具有较高的电子迁移率,促进了吸放氢过程中H的结合与分解。为了在上述研究的基础上进一步简化工艺、提升储氢容量与稳定性,选用市售石墨烯作为大比表面积材料。采用液相沉积还原法制备了复合过渡金属元素的Mg纳米复合物(MgTM(TM=Ni、Cu、Pd、Nb)),并进一步使用高能球磨将MgTM与单层石墨烯薄片复合,制备出MgTM/G纳米复合物。结果显示,过渡金属元素(Ni、Cu、Pd、Nb)的复合均可提高Mg的氢化和脱氢性能,且采用机械球磨法将MgTM与单层石墨烯复合可协同催化MgH2的脱氢,获得更低的脱氢反应温度。在MgTM和MgTM/G样品中,MgNi和MgNi/G纳米复合物分别表现出最低的氢化/脱氢温度和最快的氢化/脱氢速率,MgNi/G具有最低的脱氢活化能良好的循环稳定性。对于可显着提升镁基材料储氢性能的Ni和Pd元素,进一步采用一步还原法制备出Ni和Pd复合Mg纳米颗粒的MgNi Pd复合材料,并结合原位生成和机械球磨等方法分别与低维碳纳米材料(单层石墨烯、单壁碳纳米管、乙炔黑)复合,制备得到MgNi Pd+G/CNTs/AC纳米复合物。实验结果发现,MgNi Pd在255℃下可脱氢4 wt.%,对应脱氢活化能值为124.15 k J/mol H2,均优于所制备的二元合金。然后采用球磨法复合MgNi Pd与碳纳米管制备的MgNi Pd+CNTs BM样品在9种MgNi Pd C复合物中具有最低的脱氢温度,且脱氢活化能值仅为52.44 k J/mol H2,具有优异的脱氢动力学性能和循环性能。
范阔威[6](2020)在《纳米金刚石与洋葱碳之间的可逆相变调控机制及其应用研究》文中认为近年来,关于纳米金刚石与洋葱碳之间可逆相变的研究为石墨和金刚石之间可控路径的探索提供了新的模型。例如:科研人员已经采用纳米金刚石的热退火合成了洋葱碳,又以洋葱碳为原料制备出了超硬金刚石。然而,上述实现条件中涉及到的高温高压(HPHT)和较长耗时并非工业化追求的途径。放电等离子体烧结(SPS)作为一种直流脉冲电场辅助烧结技术预示着其将为上述研究提供新的技术优势。另外,作为非平面碳化学杰出代表的洋葱碳,注定了其将在许多领域展现出应用价值,因此,进一步探索洋葱碳在新领域的应用具有重要的工程意义。本论文主要研究了在SPS中直流脉冲电场作用下纳米金刚石与洋葱碳之间可逆相变的调控机制及其在钛基复合材料中的应用。研究了直流脉冲电场作用下纳米金刚石的热稳定性及其向洋葱碳的相变。研究结果表明,纳米金刚石在SPS中950℃和60 MPa压力条件下依然能维持自身稳定的状态。随着温度的继续增加,纳米金刚石的表面开始出现非晶碳层并且石墨化过程开始发生。当温度达到1300℃时,纳米金刚石已经完全转变为了条状石墨,此时没有洋葱碳结构被发现。即使在此温度和压力条件下延长保温时间至30 min依然不能改变条状石墨的形貌特征。在SPS中利用纳米金刚石制备洋葱碳的最佳条件为1400℃、保温15 min和无压环境。主要转变机制是:纳米金刚石向洋葱碳转变涉及到石墨片的卷曲,而SPS中的无压环境为石墨片的卷曲创造了有利条件。特别地,压力的存在虽然能够延缓纳米金刚石的石墨化起始温度,但是其也阻碍了石墨片向洋葱碳的卷曲过程。研究了直流脉冲电场作用下洋葱碳的结构稳定性及其向金刚石的相变。研究结果表明,在SPS中常规的温度(1200℃-1400℃)和压力(0 MPa-60 MPa)条件下,即使延长保温时间也不能改变洋葱碳稳定的碳层结构。而当温度达到1500℃并且压力达到80 MPa时,洋葱碳外部碳层开始发生碳键的断裂以及游离碳层的扭曲。Fe Ni30催化剂促使了洋葱碳在SPS中1200℃和80 MPa压力这一相对温和条件下向金刚石的转变。在不添加外部催化剂的情况下,带纳米金刚石核心的洋葱碳赋予外部洋葱碳在SPS中温和的条件下(1200℃、60MPa)向金刚石转变的能力。主要机制是:引入的Fe Ni30显着降低了洋葱碳向金刚石相变时克服能量势垒所需的高激活能(Ecat),而带金刚石核心的洋葱碳更是免去了洋葱碳自发形核所需的较高激活能,并赋予了洋葱碳颗粒天然的金刚石生长位点。重要的是,以带金刚石核心的洋葱碳为前驱体并以Fe Ni30为催化剂能够显着降低洋葱碳向金刚石相变的条件。研究了洋葱碳作为新型的增强相在钛基复合材料中的应用。研究结果表明,洋葱碳在烧结期间能与钛基体发生原位反应生成纳米或微米Ti C颗粒,并且SPS中快的升温速率和短的保温时间也却确保了洋葱碳的残留。未反应的洋葱碳和细小弥散的Ti C颗粒赋予了钛基复合物优异的力学性能。Ti-0.35 wt.%OLCs复合物拥有最显着的压缩和拉伸性能,与纯钛的相比分别提高了54%和40%。对于复合物强度的提升主要归功于固溶强化、晶粒细化、弥散强化以及载荷转移效应等四种强化机制。
马文迅[7](2020)在《液相激光辐照剥离石墨烯模拟及实验研究》文中研究指明石墨烯是sp2杂化的碳原子通过强共价键键合形成的具有蜂窝状晶格结构的二维晶体。因其独特的晶体结构赋予了石墨烯诸多优异的物理、化学性质,使得石墨烯在纳电子器件、传感器、半导体材料、保护涂层及能量存储等领域有着非常广阔的应用前景。液相激光辐照法可以制备出质量良好的石墨烯。由于该方法与传统的化学气相沉积法相比,有着工艺简单易操控、清洁无污染等众多优势,引起越来越多学者的关注。本文利用模拟与实验相结合的方法,探究石墨烯的剥离机理,优化实验工艺,为激光辐照法的工业化推广提供了理论依据。论文主要研究内容与结论如下:(1)借助热力学和动力学理论,分析高能激光与石墨作用的理论基础,包括激光辐照石墨过程中温度和压力分布、高温高压环境下石墨熔化和升华机理与等离子体演变过程。从理论上解释了激光辐照法在液相介质中剥离石墨烯的可行性。(2)采用基于经验势的分子动力学模拟方法,对石墨烯的剥离过程进行模拟计算。运用Material Studio中的Forcite模块,模拟激光辐照下的高温高压环境。通过Morphology模块的BFDH模型,计算石墨晶体的主要形貌面。从温度和外力两个方面,研究石墨烯剥离机制。结果表明:从石墨表面剥离出石墨烯的过程中,需要克服的首要障碍是碳原子面网层之间的范德华力;单独高温作用只能导致石墨表面碳原子面网的滑移,但无法实现石墨烯的剥离;为了实现石墨烯的剥离,需施加外力的作用,高温有助于剥离的发生;激光微观入射角度的不同,导致外力作用方向的不同,作用的效果也不同,外力能否实现剥离,主要取决于该外力在碳原子网面垂直方向上的分力大小。(3)通过分子动力学模拟的方法厘清石墨烯微观剥离条件,进而采用实验方法对液相激光辐照剥离石墨烯进行了验证。以小粒径鳞片石墨作为碳材料,去离子水作为液相介质,制备石墨悬浮液,并设置铜箔作为收集基底,通过纳秒脉冲激光辐照制备出少量石墨烯。采用多种表征技术对产物进行分析,发现制备出了少层石墨烯,横向和纵向尺寸均达到数微米以上。结合分子动学模拟结果,总结了液相激光辐照法剥离石墨烯的机理:纳秒脉冲激光作用固体靶材时,在瞬间诱导产生高温高压的等离子体。由于水介质的约束作用,使等离子体无法扩散。等离子羽区内部发生热传导、膨胀、冷却直至溃灭。此过程中产生的高温高压的环境促使石墨表层碳原子网克服层间的范德华力,实现石墨烯的剥离。
龚林[8](2020)在《碳纳米纤维FRP材料性能及其应用研究》文中认为目前,在工程领域常用的监测方法主要有声发射技术、光纤监测、超声波检测、激光全息无损检测和碳纤维智能混凝土结构等,但这些传统的监测方法也存在维护费高和监测周期短等缺点。碳纳米纤维增强复合材料(Carbon Nanofibers Reinforced Plastic,简称CNFRP)作为新型智能结构材料,因其良好的力学和电学性能,能对外界刺激作出响应,为现代工程结构受力、变形和结构损伤的监测提供了一条新思路。而CNFRP的结构性能与CNFs在基体中的分布情况密切相关。本文以自制磁性CNFs为填料,针对不同分布情况的CNFRP对应变的传感性能进行一系列研究,以拓宽CNFRP在结构诊断和安全监控中的应用。通过对CNFRP的导电性能进行研究,讨论纤维掺量、温度和湿度对CNFRP电阻率的影响。结果表明,无磁场诱导CNFRP表现出更加明显的渗滤现象;温度对无磁场诱导CNFRP电阻率的影响较磁场诱导CNFRP更加明显;湿度对CNFRP的影响极小;CNFRP同时具有良好的欧姆特性。通过对CNFRP的力学性能进行研究。结果表明,磁场诱导CNFRP的拉伸性能和弯曲性能明显优于无磁场诱导CNFRP,也证明磁场作用使CNFs在基体内部呈现一定的有序分布;进一步研究了CNFs改性玄武岩纤维(Basalt Fiber)增强复合材料(简称BF-CNFRP)在垂直于试件轴向的磁场作用下的层间剪切性能,结果表明磁场诱导下BF-CNFRP的层间剪切强度高于无磁场诱导BF-CNFRP。研究了在静态拉伸荷载和循环拉伸荷载作用下,CNFRP对应变的传感性能,结果表明,CNFs的掺量为0.75wt%时,传感性能最佳,且磁场诱导CNFRP在具备更高力学性能的同时,对应变依然具备良好的响应能力。通过将CNFRP外贴于混凝土梁底部,研究CNFRP对混凝土梁的冲击响应,在冲击荷载作用下,CNFRP表现出良好的响应情况,结果证明CNFRP具备在工程结构监测中应用的潜力,对掌握结构在服役过程中的使用状态有重要的实际应用价值。
王魁[9](2020)在《光热法在纳米电极材料处理领域的应用》文中进行了进一步梳理光热法是材料将所吸收的光能转化为热能并利用热能的方法。光具有并行性、能量密度、功率密度可调的特点,结合纳米材料的粒径小,颗粒间导热性差,热能难以通过材料向环境散发的性质,能够采用光热法使纳米材料的温度急剧升高。这种温度的剧烈变化能够快速、可控、安全、灵活、无污染地改性纳米材料。本文首先以光热法对聚苯胺(PANI)纳米线进行了改性,研究了闪光距离、闪光次数对聚苯胺纳米线物理、化学性质及其聚苯胺超级电容器性能的影响。结果表明,光热处理法能够灵活、快速、可控的调整PANI的微观形貌、表面粗糙度及电化学性能等。在合适的光照条件下,PANI纳米线部分融化,形成低电阻网络,提高电极活性材料的利用率,避免由体积膨胀/收缩引起的PANI结构破坏或剥落,提高了超级电容器的功率密度、能量密度和循环稳定性。通过光热处理,PANI纳米线电极的电阻由24.6Ω降低到5.6Ω,质量比电容提高了34%,循环稳定性提高了11%。通过光热处理法制备了具有高比表面积、良好的导电性、稳定性以及电化学活性的PANI凝胶导电网络电极,以3-(2,2,6,6-tetramethyl-piperidiynl-1-oxyl)-1-methylylimidazoliumbromide为双氧化还原电解液研究光热处理对氧化还原电解液超级电容器自放电的影响。实验结果表明,光热法处理得到的凝胶电极与双氧化还原电解液之间表现出强协同作用,质量比电容达到721 F g-1,极大地减缓超级电容器的自放电问题,提高了超级电容器的能量密度、功率密度以及稳定性。以高功率闪光光源作为能量输入,在室温、氨气氛中对石墨烯材料进行了光热处理,快速、安全地制备了氮掺杂石墨烯。研究表明,所得到的氮掺杂石墨烯具有独特的电化学性质,氮原子集中在石墨烯电极表面,表现出良好的电催化及储能性能,其过氧化氢还原电位比在玻璃碳电极上正移200 m V,还原电流密度提高了数十倍。当使用此氮掺杂石墨烯材料作为超级电容器的电极时,比电容为350 F g-1,并保留了石墨烯材料良好的功率性能和循环稳定性。综上所述,光热处理法对纳米材料的处理有快速、灵活、低能耗、安全等优点,能可控的调整纳米材料的结构与性能。因此,光热法在纳米材料处理领域有着很大的潜力与应用前景。
童磊[10](2020)在《分级多孔碳材料的制备及应用研究》文中提出多孔碳材料具有良好的导电性、高的气液渗透性以及优异的化学和热稳定性,这些出色的理化性质使其成为了解决全球能源以及环境问题的多功能材料平台。对于大多数应用而言,例如:能源储存与转化、气体储存、多相催化以及水处理,在碳骨架中构建分级多孔结构被普遍认为是提升其性能的有效手段。这是因为分级多孔碳材料结合了不同尺寸孔隙结构的优点:不仅可以借助小尺寸孔隙结构(微孔及较小的介孔)的高比表面积优势,促进功能位点的均匀分散并提供较大的可接触面积;同时,也可以通过大尺寸孔隙结构(较大的介孔以及大孔)实现高效的物质传输或提供充足的客体物种储存空间。尽管通过构建分级多孔结构的方式可以普遍实现碳材料性能的提升,但对于不同应用场景而言,其孔隙结构特性(比表面积、孔容以及孔径分布)以及组成仍需进行精确调控才能实现性能的最大化。因此,发展可控的分级多孔碳材料制备方法是针对不同应用场景实现其合理化设计的前提。此外,为了推动分级多孔碳材料的快速发展,其制备方法同时也要兼具简便性以及通用性。然而,目前所建立的分级多孔碳材料制备方法,例如:活化法、模板法、离子热法以及金属有机骨架材料碳化法,均难以同时满足上述要求。另一方面,分级多孔碳材料的应用研究仍处于发展阶段,如何利用分级多孔结构的独特优势,进一步拓展其应用空间也面临挑战。本论文即从上述两点出发,分别开展了基于分级多孔碳材料的制备以及应用研究工作,主要研究成果可概括为以下内容。基于对目前分级多孔碳材料制备方法局限性的充分认识,发展了一种简单通用且可控的无孔配位聚合物碳化合成分级多孔碳材料的方法。该方法的简便性体现在无孔配位聚合物可在室温碱性水溶液体系中由配位诱导的金属-配体自组装过程实现制备;同时,通过选择锌离子(Zn2+)作为金属源,所制备的无孔配位聚合物经一步碳化即可获得分级多孔碳材料。该方法的通用性体现在多种类型的配体分子,包括:羧酸类、酚类、磺酸类、氮杂环类以及它们的混合类,均可通过该方法以形成无孔配位聚合物的形式转化为分级多孔碳材料。依据配体分子结构及组成的不同,衍生碳材料的比表面积以及孔容最高可分别达到2647 m2 g-1和2.39 cm3 g-1;同时,也能实现原位氮掺杂以及硫掺杂。这种通用性也使得我们可以通过选择不同的配体分子来实现对分级多孔碳材料孔隙结构以及元素组成的调控;另一方面,从配体分子层面的合理设计理念出发,针对分级多孔碳材料孔隙结构的调控目标,进一步发展出了一种混合配体策略。基于上述结果,我们证明了配体衍生碳材料的分级多孔特性与配位聚合物的多孔性无关,而是源自配位聚合物的一般热解行为。此外,通过一系列非原位物理表征手段以及在线热分析技术,我们揭示了基于氧化锌模板效应及热活化效应诱导的碳材料孔隙结构形成机制。基于对分级多孔碳材料结构优势的充分理解,建立了一种以分级多孔碳材料作为载体制备高效Fe-Nx-C氧化原催化剂的普适性方法。采用离子热法分别制备出了两种具有高比表面积特性(~2000 m2 g-1)的分级多孔碳材料,将它们作为载体,通过负载铁-菲啰啉络合物,再经高温热解处理得到的两种催化剂,在它们结构中均单一地存在具有电催化氧还原(oxygen reduction reaction,缩写为ORR)活性的铁物种,即以原子级分散形式存在的Fe-Nx位点;与此同时,两种催化剂也能继承原有载体的高比表面积特性以及介孔/大孔结构。相比之下,使用商业导电炭黑(KJ600)作为载体制备出的催化剂,其结构中还额外存在不具有ORR活性的含铁纳米颗粒,同时其比表面积和介孔孔容也相对较小。半电池以及质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cells,缩写为PEMFCs)测试结果均表明,相比KJ600衍生的催化剂,其他两种分级多孔碳材料衍生的催化剂均具有显着增强的ORR性能。这一方面可以归因于具有高表面积特性的分级多孔碳材料可以在热解过程中有效控制前驱体分子络合物到Fe-Nx活性位点的演化,避免含铁纳米颗粒的形成并提升活性位点的转化率;另一方面,分级多孔结构有助于实现活性位点的充分暴露以及保证高效的物质传输能力,进而提升活性位点的利用率。
二、温度对碳纳米材料储氢行为的影响(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、温度对碳纳米材料储氢行为的影响(论文提纲范文)
(1)Ni-Mo催化剂催化蓖麻油和淀粉合成碳纳米管研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 碳纳米材料 |
1.2 碳纳米管分类 |
1.3 碳纳米管结构性能特征 |
1.3.1 碳纳米管结构特征 |
1.3.2 碳纳米管物理机械性能 |
1.4 碳纳米管的制备 |
1.4.1 制备方法 |
1.4.2 碳纳米管生长机理 |
1.4.3 碳纳米管的纯化 |
1.5 生物质基碳材料 |
1.5.1 以生物质为碳源合成碳纳米管 |
1.5.2 以Ni-Mo为催化剂合成碳纳米管 |
1.6 选题依据及研究内容 |
2 Ni-Mo催化剂催化蓖麻油合成碳纳米管研究 |
2.1 引言 |
2.2 实验部分 |
2.2.1 实验药品 |
2.2.2 实验仪器 |
2.2.3 实验过程 |
2.3 结果与讨论 |
2.3.1 改变催化剂中Ni含量对Ni-Mo/MgO催化剂相结构的影响 |
2.3.2 改变催化剂中Ni含量对Ni-Mo/Al_2O_3催化剂相结构的影响 |
2.3.3 碳产品微观形貌及结构 |
2.3.4 不同Ni含量的催化剂对碳产率的影响 |
2.3.5 反应温度对碳产率的影响 |
2.3.6 碳纳米管的石墨化度、相结构和热稳定性 |
2.4 本章小结 |
3 Ni-Mo催化剂催化淀粉合成碳纳米管研究 |
3.1 引言 |
3.2 实验部分 |
3.2.1 实验药品 |
3.2.2 实验仪器 |
3.2.3 实验过程 |
3.3 结果与讨论 |
3.3.1 碳产品微观形貌及结构 |
3.3.2 不同Ni含量的催化剂对碳产率的影响 |
3.3.3 反应温度对碳产率的影响 |
3.3.4 碳纳米管的石墨化度、相结构和热稳定性 |
3.3.5 蓖麻油和淀粉作为碳源所得碳纳米管的对比 |
3.4 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读学位期间发表的学术论文 |
致谢 |
附件 |
(2)碳基纳米复合材料的微观结构和电化学性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 碳基纳米材料及其复合材料发展现状 |
1.2.1 碳基纳米材料及其复合材料概述 |
1.2.2 碳基纳米材料及其复合材料的国内外研究进展 |
1.3 碳基纳米复合材料在超级电容器中的应用 |
1.3.1 超级电容器概述 |
1.3.2 碳基纳米复合材料在电极材料中的应用 |
1.4 课题的提出背景与研究意义 |
1.4.1 课题的提出背景 |
1.4.2 课题的研究意义 |
1.5 碳纳米管 |
1.5.1 碳纳米管的制备 |
1.5.2 碳纳米管的性能及应用 |
1.6 功能化碳纳米管 |
1.6.1 功能化碳纳米管简介 |
1.6.2 功能化碳纳米管的应用 |
1.7 碳量子点 |
1.7.1 碳量子点的制备方法 |
1.7.2 碳量子点的性能 |
1.7.3 碳量子点在电极材料中的应用 |
1.8 聚苯胺 |
1.8.1 聚苯胺的制备 |
1.8.2 聚苯胺的性能及其应用 |
2 聚苯胺掺杂碳量子点的制备与表征 |
2.1 引言 |
2.2 实验部分 |
2.2.1 实验材料与主要仪器设备 |
2.2.2 聚苯胺/碳量子点的制备 |
2.2.3 样品表征 |
2.3 结果与讨论 |
2.3.1 电镜分析 |
2.3.2 红外光谱分析 |
2.3.3 拉曼光谱 |
2.3.4 XRD分析 |
2.3.5 电化学测试 |
2.4 本章小结 |
3 聚苯胺复合功能化碳纳米管的制备与表征 |
3.1 引言 |
3.2 实验部分 |
3.2.1 实验材料与主要仪器设备 |
3.2.2 聚苯胺/功能化碳纳米管的制备 |
3.2.3 样品表征 |
3.3 结果与讨论 |
3.3.1 SEM表面形貌分析 |
3.3.2 红外光谱分析 |
3.3.3 XRD分析 |
3.3.4 拉曼光谱分析 |
3.3.5 电化学性能测试 |
3.4 本章小结 |
4 功能化碳纳米管/碳量子点掺杂进聚苯胺体系 |
4.1 引言 |
4.2 实验部分 |
4.2.1 实验材料与主要仪器设备 |
4.2.2 功能化碳纳米管的制备 |
4.2.3 功能化碳纳米管/碳量子点/聚苯胺的制备 |
4.2.4 样品表征 |
4.3 结果与讨论 |
4.3.1 电镜分析 |
4.3.2 红外光谱分析 |
4.3.3 XRD分析 |
4.3.4 拉曼光谱 |
4.3.5 电化学性能测试 |
4.4 结论 |
结论与展望 |
参考文献 |
致谢 |
作者简介及读研期间主要科研成果 |
(3)ZIFs衍生的二维多孔纳米碳及其复合材料的制备及应用研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 引言 |
1.1 金属有机框架材料 |
1.1.1 金属有机框架材料的定义 |
1.1.2 金属有机框架材料的发展 |
1.1.3 金属有机框架材料的分类 |
1.1.4 金属有机框架材料的应用 |
1.1.5 金属有机框架的衍生材料 |
1.2 碳纳米材料 |
1.2.1 碳纳米材料的定义 |
1.2.2 碳纳米材料的发展 |
1.2.3 碳纳米材料的分类 |
1.2.4 碳纳米材料的典型应用 |
1.3 电化学传感器 |
1.3.1 电化学传感器的定义 |
1.3.2 电化学传感器的构建策略 |
1.3.3 电化学传感器的检测方法 |
1.4 人工模拟酶 |
1.4.1 人工模拟酶的定义 |
1.4.2 人工模拟酶的发展 |
1.4.3 人工模拟酶的分类 |
1.4.4 碳基人工模拟酶的应用 |
1.5 课题的意义及主要研究内容 |
第二章 ZIFs衍生的二维多层多孔碳纳米材料的制备及传感应用 |
2.1 引言 |
2.2 实验部分 |
2.2.1 实验试剂 |
2.2.2 主要仪器 |
2.2.3 ZIF-8的制备 |
2.2.4 二维多孔氮掺杂碳纳米片的制备 |
2.2.5 基于二维多孔氮掺杂碳纳米片衍生的量子点的制备 |
2.2.6 基于二维多孔氮掺杂碳纳米片制备电化学传感器 |
2.2.7 电化学测量 |
2.2.8 CNS类过氧化物酶活性测量 |
2.3 结果与讨论 |
2.3.1 实验原理 |
2.3.2 对ZIF-8、氮掺杂碳纳米片进行表征 |
2.3.3 CNSs传感平台的电化学行为特性 |
2.3.4 CNSs传感平台对于对苯二酚和邻苯二酚的电化学测量 |
2.3.5 CNS类过氧化物酶活性的光谱表征 |
2.3.6 CNS类过氧化物酶活性的测量 |
2.3.7 基于CNS衍生的量子点对于Fe~(3+)的光谱表征及测量 |
2.4 小结 |
第三章 基于ZIFs衍生的多孔碳基纳米酶促级联生物平台用于H_2O_2和葡萄糖比色催化 |
3.1 引言 |
3.2 实验部分 |
3.2.1 实验试剂 |
3.2.2 主要仪器 |
3.2.3 ZIF-8及二维多孔氮掺杂碳纳米片的制备 |
3.2.4 纳米酶级联生物平台的构建 |
3.2.5 纳米酶级联生物平台的类过氧化物酶活性测量 |
3.2.6 纳米酶级联生物平台的类葡萄糖氧化酶活性的测量 |
3.3 结果与讨论 |
3.3.1 实验原理 |
3.3.2 ZIF-8、CNS的表征 |
3.3.3 纳米酶级联生物平台的表征 |
3.3.4 纳米酶级联生物平台的类过氧化物酶活性检测 |
3.3.5 纳米酶级联生物平台类葡萄糖氧化酶活性的光谱表征 |
3.3.6 纳米酶级联生物平台对于葡萄糖的检测 |
3.4 小结 |
第四章 结论与展望 |
参考文献 |
攻读学位期间的研究成果 |
致谢 |
(4)三维掺氮碳纳米复合材料的化学气相沉积法制备研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 碳纳米材料简述 |
1.2 二维碳纳米材料—石墨烯 |
1.2.1 石墨烯的结构、性质 |
1.2.2 石墨烯的合成方法 |
1.2.3 石墨烯的应用前景 |
1.3 维碳纳米材料—碳纳米管 |
1.3.1 碳纳米管的结构、分类及性质 |
1.3.2 碳纳米管的合成方法 |
1.4 碳纳米纤维 |
1.5 氮掺杂碳纳米材料 |
1.6 三维碳纳米复合材料 |
1.7 本课题的主要研究内容和意义 |
1.7.1 研究内容 |
1.7.2 论文创新点 |
第2章 一步CVD法制备掺氮碳纳米管/石墨烯复合材料 |
2.1 引言 |
2.2 实验部分 |
2.2.1 样品的制备 |
2.2.2 样品表征 |
2.3 实验结果与讨论 |
2.3.1 N-CNTs/N-graphene的SEM、TEM表征 |
2.3.2 N-CNTs/N-graphene的XRD、Raman表征 |
2.3.3 N-CNTs/N-graphene的BET、XPS表征 |
2.3.4 原料比例对N-CNTs/N-graphene形貌的影响 |
2.3.5 N-CNTs/N-graphene的生长机理 |
2.4 结论 |
第3章 咪唑为原料合成负载镍纳米颗粒的掺氮碳纳米纤维 |
3.1 引言 |
3.2 实验部分 |
3.2.1 样品的制备 |
3.2.2 样品表征 |
3.3 实验结果讨论 |
3.3.1 Ni/N-CNFs的SEM和TEM图 |
3.3.2 Ni/N-CNFs的XRD和Raman图 |
3.3.3 Ni/N-CNFs的XPS表征 |
3.3.4 生长温度Ni/N-CNFs的形貌影响 |
3.3.5 Ni/ N-CNFs的生长机理 |
3.4 结论 |
第4章 掺氮碳纳米管/碳纳米纤维复合材料的制备 |
4.1 引言 |
4.2 实验部分 |
4.2.1 样品的制备 |
4.2.2 样品表征 |
4.3 实验结果与结论 |
4.3.1 载气气体流量对所合成的N-CNTs/N-CNFs的影响 |
4.3.2 合成的N-CNTs/N-CNFs的TEM图 |
4.3.3 合成的N-CNTs/N-CNFs的XRD和Raman图 |
4.3.4 合成的N-CNTs/N-CNFs的XPS表征 |
4.3.5 N-CNTs/N-CNFs的合成机理 |
4.4 结论 |
第5章 结论与展望 |
5.1 结论 |
5.2 今后工作 |
5.3 展望未来 |
致谢 |
参考文献 |
攻读学位期间的研究成果 |
(5)镁基纳米复合材料的制备、改性及其储氢性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
符号说明 |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 金属氢化物储氢机理 |
1.2.1 储氢热力学性能 |
1.2.2 储氢动力学性能 |
1.3 镁基储氢材料的研究进展 |
1.3.1 纯镁的吸放氢特性 |
1.3.2 纳米化 |
1.3.3 合金化 |
1.3.4 催化 |
1.3.5 多元复合材料 |
1.4 研究目的及内容 |
第二章 实验方法 |
2.1 实验原材料与仪器设备 |
2.1.1 原料试剂 |
2.1.2 仪器设备 |
2.1.3 有机溶剂与气体 |
2.2 复合材料制备 |
2.2.1 纳米镁基材料的制备 |
2.2.2 高能球磨处理 |
2.2.3 高温热处理还原法 |
2.3 微观结构表征与物相分析 |
2.3.1 扫描电子显微镜(SEM)分析 |
2.3.2 透射电子显微镜(TEM)分析 |
2.3.3 X射线衍射(XRD)分析 |
2.3.4 X射线光电子能谱(XPS)分析 |
2.3.5 比表面积与孔容孔径分析 |
2.4 复合材料储氢性能测试 |
2.4.1 变温与恒温吸放氢测试 |
2.4.2 差示扫描量热(DSC)测试 |
2.4.3 吸放氢压力组分等温(PCT)测试 |
2.4.4 储氢循环性能测试 |
第三章 MOF(MOF=ZIF-8,ZIF-67,MOF-74)对Mg储氢性能的催化作用和机理研究 |
3.1 引言 |
3.2 Mg/MOF复合材料制备方法 |
3.3 Mg/MOF复合材料的微观结构形貌与物相分析 |
3.3.1 Mg/ZIF-8的微观结构形貌与物相分析 |
3.3.2 Mg/ZIF-67的微观结构形貌与物相分析 |
3.3.3 Mg/MOF-74的微观结构形貌与物相分析 |
3.3.4 Mg/MOF的微观形貌对比 |
3.4 Mg/MOF复合材料储氢性能研究 |
3.4.1 Mg/MOF的吸放氢性能 |
3.4.2 Mg/MOF的动力学性能 |
3.5 Mg/ZIF-67在复合体系中的催化机理研究 |
3.5.1 Mg/ZIF-67的微观形貌结构分析 |
3.5.2 Mg/ZIF-67的吸放氢热力学 |
3.5.3 Mg/ZIF-67的吸放氢循环性能 |
3.6 本章小结 |
第四章 ZIF-67 和过渡金属(Ni、Cu、Pd、Nb)对镁储氢性能的协同催化作用研究 |
4.1 引言 |
4.2 MgTM/ZIF-67 复合材料制备方法 |
4.3 MgTM/ZIF-67 复合材料储氢性能研究 |
4.3.1 MgTM/ZIF-67 的微观形貌结构分析 |
4.3.2 MgTM/ZIF-67 的物相成分分析 |
4.3.3 MgTM/ZIF-67 的吸放氢性能 |
4.4 MgNb/ZIF-67 复合材料储氢机理研究 |
4.4.1 MgNb/ZIF-67 的微观形貌结构分析 |
4.4.2 MgNb/ZIF-67 的物相成分分析 |
4.4.3 MgNb/ZIF-67 的吸放氢动力学性能 |
4.4.4 MgNb/ZIF-67 的吸放氢热力学性能 |
4.4.5 MgNb/ZIF-67 的吸放氢循环性能 |
4.5 本章小结 |
第五章 石墨烯包覆过渡金属(Ni、Co、Cu)负载镁纳米颗粒的制备及其储氢性能研究 |
5.1 引言 |
5.2 Mg@TM/G纳米复合物制备方法 |
5.2.1 TM-MOF-74的制备方法 |
5.2.2 TM/G的制备方法 |
5.2.3 Mg@TM/G的制备方法 |
5.3 Mg@Ni/G纳米复合材料的结构及储氢性能研究 |
5.3.1 Ni-MOF-74和Ni/G的结构与形貌表征 |
5.3.2 Mg@Ni/G的结构与形貌表征 |
5.3.3 Mg@Ni/G吸放氢性能研究 |
5.3.4 Mg@Ni/G储氢机理研究 |
5.4 Mg@Co/G纳米复合材料的结构及储氢性能研究 |
5.4.1 Co-MOF-74和Co/G的结构与形貌表征 |
5.4.2 Mg@Co/G的结构与形貌表征 |
5.4.3 Mg@Co/G吸放氢性能研究 |
5.5 Mg@Cu/G纳米复合材料的结构及储氢性能研究 |
5.5.1 Cu-MOF-74和Cu/G的结构与形貌表征 |
5.5.2 Mg@Cu/G的结构与形貌表征 |
5.5.3 Mg@Cu/G的吸放氢性能研究 |
5.6 Mg@TM/G纳米复合物储氢性能对比 |
5.6.1 Mg@TM/G的吸放氢动力学性能 |
5.6.2 Mg@TM/G的吸放氢热力学性能 |
5.7 球磨对Mg@TM/G纳米复合物储氢性能改性研究 |
5.7.1 Mg@TM/G_BM的结构与形貌表征 |
5.7.2 Mg@TM/G_BM的吸放氢性能 |
5.8 Mg@Ni/G_BM纳米复合物的储氢性能及机理研究 |
5.8.1 Mg@Ni/G_BM的微观形貌与结构表征 |
5.8.2 Mg@Ni/G_BM的吸放氢动力学性能 |
5.8.3 Mg@Ni/G_BM的吸放氢热力学性能 |
5.8.4 Mg@Ni/G_BM的吸放氢循环性能 |
5.9 本章小结 |
第六章 氮掺杂多孔碳纳米颗粒的制备及其对镁储氢性能的催化作用研究 |
6.1 引言 |
6.2 镁(Mg)复合氮掺杂多孔碳纳米颗粒(NC)材料的制备方法 |
6.2.1 ZIF-8纳米颗粒的制备 |
6.2.2 NC纳米颗粒的制备 |
6.2.3 Mg/NC纳米复合物的制备 |
6.3 ZIF-8和NC纳米颗粒的结构与形貌表征 |
6.4 Mg/NC纳米复合材料储氢性能 |
6.4.1 Mg/NC的结构表征 |
6.4.2 Mg/NC的吸放氢性能 |
6.5 Mg/NC-1样品的放氢特性研究 |
6.5.1 Mg/NC-1样品的结构与形貌表征 |
6.5.2 Mg/NC-1样品的放氢动力学性能 |
6.5.3 Mg/NC-1样品的吸放氢热力学性能 |
6.5.4 Mg/NC-1样品的循环性能 |
6.6 本章小结 |
第七章 石墨烯对MgTM(TM=Ni、Cu、Pd、Nb)复合物储氢性能的影响 |
7.1 引言 |
7.2 MgTM/G纳米复合物制备方法 |
7.2.1 MgTM的制备方法 |
7.2.2 MgTM/G的制备方法 |
7.3 MgTM/G纳米复合材料微观结构形貌与物相分析 |
7.3.1 MgNi/G的微观结构形貌与物相分析 |
7.3.2 MgCu/G的微观结构形貌与物相分析 |
7.3.3 MgPd/G的微观结构形貌与物相分析 |
7.3.4 MgNb/G的微观结构形貌与物相分析 |
7.4 MgTM/G纳米复合材料储氢性能研究 |
7.4.1 MgNi/G的储氢性能研究 |
7.4.2 MgCu/G的储氢性能研究 |
7.4.3 MgPd/G的储氢性能研究 |
7.4.4 MgNb/G的储氢性能研究 |
7.4.5 MgTM/G的吸氢性能对比 |
7.4.6 MgTM/G的放氢性能对比 |
7.4.7 MgTM/G的动力学性能对比 |
7.4.8 MgNi/G的循环性能研究 |
7.5 本章小结 |
第八章 Mg-Ni-Pd三元储氢材料的制备及低维碳纳米材料催化增强可逆吸放氢性能的研究 |
8.1 引言 |
8.2 MgNiPd纳米复合物复合及低维碳纳米材料制备方法 |
8.2.1 MgNiPd纳米复合物的制备方法 |
8.2.2 MgNiPd+G/CNTs/AC纳米复合物的制备方法 |
8.3 MgNiPd纳米复合材料储氢性能研究 |
8.3.1 MgNiPd的微观形貌结构分析 |
8.3.2 MgNiPd的物相成分分析 |
8.3.3 MgNiPd的吸放氢性能 |
8.3.4 1#MgNiPd样品的储氢特性研究 |
8.4 低维碳纳米材料(石墨烯、碳纳米管、乙炔黑)对Mg-Ni-Pd三元储氢合金的催化作用研究 |
8.4.1 MgNiPd C的微观形貌结构分析 |
8.4.2 MgNiPd C的物相成分分析 |
8.4.3 MgNiPd C的吸放氢性能 |
8.4.4 MgNiPd+CNTs BM样品的储氢特性研究 |
8.5 本章小结 |
第九章 总结与展望 |
9.1 研究工作总结 |
9.2 对未来工作的展望 |
参考文献 |
致谢 |
攻读学位期间发表的学术论文 |
(6)纳米金刚石与洋葱碳之间的可逆相变调控机制及其应用研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 纳米金刚石的制备及应用研究 |
1.2.1 纳米金刚石的制备 |
1.2.2 纳米金刚石的应用研究 |
1.3 洋葱碳的制备及应用研究 |
1.3.1 洋葱碳的制备 |
1.3.2 洋葱碳的应用研究 |
1.4 纳米金刚石与洋葱碳之间的可逆相变 |
1.5 纳米碳增强的钛基复合材料 |
1.6 本论文的研究目的与内容 |
1.6.1 本论文的研究目的 |
1.6.2 本论文的研究内容 |
第二章 实验材料与方法 |
2.1 实验材料及设备 |
2.1.1 实验用材料 |
2.1.2 实验仪器与设备 |
2.2 研究方法与表征技术 |
2.2.1 相对密度测试 |
2.2.2 物相分析 |
2.2.3 拉曼光谱分析 |
2.2.4 微观结构分析 |
2.2.5 热重与导热分析 |
2.3 力学性能测试 |
2.3.1 压缩和拉伸测试 |
2.3.2 显微硬度测试 |
第三章 直流脉冲电场作用下纳米金刚石的热稳定性及其向洋葱碳的相变 |
3.1 引言 |
3.2 实验方法 |
3.3 实验结果与分析 |
3.3.1 SPS中压力对于纳米金刚石热稳定性的影响 |
3.3.2 纳米金刚石向洋葱碳的相转变 |
3.3.3 洋葱碳的转化量分析 |
3.3.4 烧结后样品的热分析 |
3.4 本章小结 |
第四章 直流脉冲电场作用下洋葱碳的结构稳定性及其向金刚石的相变 |
4.1 引言 |
4.2 实验方法 |
4.2.1 洋葱碳粉末的制备 |
4.2.2 实验流程与表征 |
4.3 实验结果与分析 |
4.3.1 洋葱碳的结构稳定性 |
4.3.2 FeNi_(30)对洋葱碳向金刚石相变的影响 |
4.3.3 带金刚石核心的洋葱碳向金刚石的相变 |
4.3.4 FeNi_(30)催化剂对带金刚石核心的洋葱碳向金刚石相变的影响 |
4.4 本章小结 |
第五章 洋葱碳在钛基复合材料中的应用研究 |
5.1 引言 |
5.2 实验方法 |
5.2.1 实验流程 |
5.2.2 样品的表征 |
5.3 结果与分析 |
5.3.1 粉末的形貌特征和烧结后样品的相对密度 |
5.3.2 XRD和拉曼分析 |
5.3.3 微观结构 |
5.3.4 复合物的力学性能分析 |
5.3.5 强化机制 |
5.4 本章小结 |
第六章 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 展望 |
参考文献 |
攻读硕士期间主要成果 |
致谢 |
(7)液相激光辐照剥离石墨烯模拟及实验研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 石墨和石墨烯 |
1.2.1 石墨的结构和性质 |
1.2.2 石墨烯的结构和性质 |
1.3 石墨烯制备的研究进展 |
1.3.1 机械剥离法 |
1.3.2 化学气相沉积法 |
1.3.3 氧化还原法 |
1.3.4 激光辅助制备法 |
1.4 石墨烯的模拟研究进展 |
1.5 选题意义和研究内容 |
1.5.1 研究意义 |
1.5.2 主要研究内容 |
第二章 激光冲击碳材料的基础理论 |
2.1 引言 |
2.2 激光与碳材料相互作用的特点 |
2.3 激光与碳材料作用的理论基础 |
2.3.1 激光对液相中石墨的加热 |
2.3.2 激光作用产生的压力与石墨颗粒的升华或熔化 |
2.3.3 等离子体的产生和溃灭 |
2.4 本章小结 |
第三章 基于经验势的分子动力学模拟 |
3.1 引言 |
3.2 分子动力学概述 |
3.2.1 分子动力学的基本原理 |
3.2.2 从头算分子动力学模拟 |
3.2.3 基于密度泛函理论的分子动力学模拟 |
3.2.4 基于经验势的分子动力学模拟 |
3.3 周期性边界条件 |
3.4 分子力场 |
3.4.1 经典势函数力场 |
3.4.2 COMPASS力场的模型体系 |
3.5 Forcite计算模块 |
3.6 本章小结 |
第四章 激光剥离石墨烯的分子动力学模拟 |
4.1 模型构建 |
4.1.1 石墨晶体模型 |
4.1.2 石墨晶体形貌的计算 |
4.1.3 石墨晶体主要形貌面上原子排布与受力分析 |
4.1.4 用于分子模拟的模型构建 |
4.2 模拟内容与计算参数设置 |
4.2.1 模拟内容 |
4.2.2 计算参数设置 |
4.3 计算结果分析 |
4.3.1 石墨烯剥离过程能量分析 |
4.3.2 分子动力学模拟系统平衡的判定 |
4.3.3 温度对剥离的影响 |
4.3.4 外力强度对剥离的影响 |
4.3.5 激光入射角度的影响 |
4.4 本章小节 |
第五章 液相激光辐照剥离石墨烯实验及性能表征 |
5.1 引言 |
5.2 实验及表征设备 |
5.2.1 实验仪器与相关试剂 |
5.2.2 样品表征设备及原料分析 |
5.3 实验方法及装置 |
5.3.1 实验平台的搭建 |
5.3.2 悬浮液的制备 |
5.3.3 实验参数的设定 |
5.3.4 转移石墨烯基底的方法 |
5.3.5 具体实验步骤 |
5.4 激光辐照前后样品的表征与分析 |
5.4.1 SEM表征分析 |
5.4.2 Raman表征分析 |
5.4.3 HRTEM表征分析 |
5.4.4 AFM表征分析 |
5.5 石墨烯剥离机理 |
5.6 本章小结 |
第六章 总结与展望 |
6.1 总结 |
6.2 展望 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间发表的论文 |
致谢 |
(8)碳纳米纤维FRP材料性能及其应用研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景和意义 |
1.2 碳纳米纤维研究进展 |
1.2.1 碳纳米纤维概述 |
1.2.2 碳纳米纤维的性能 |
1.3 碳纳米复合材料研究进展 |
1.3.1 碳纳米材料在基体中的分散 |
1.3.2 碳纳米材料在基体中的取向 |
1.3.3 碳纳米复合材料的性能 |
1.4 本文主要研究内容 |
第二章 磁性碳纳米纤维的制备与表征 |
2.1 引言 |
2.2 试验原材 |
2.3 磁性碳纳米纤维的制备 |
2.3.1 制备原理 |
2.3.2 制备过程 |
2.4 结果与分析 |
2.4.1 SEM分析 |
2.4.2 XRD分析 |
2.4.3 磁性能测试 |
2.5 本章小结 |
第三章 CNFRP的导电性能 |
3.1 引言 |
3.2 试验概况 |
3.2.1 试验原材 |
3.2.2 试验仪器 |
3.2.3 CNFs的分散与试样制备 |
3.2.4 电极制作 |
3.2.5 试验方案 |
3.2.6 测试方法 |
3.3 碳纳米纤维复合材料的导电机理 |
3.3.1 导电通道学说 |
3.3.2 隧道效应学说 |
3.4 结果与分析 |
3.4.1 CNFs掺量对CNFRP电阻率的影响 |
3.4.2 混杂纤维复合材料的导电性能 |
3.4.3 温度对CNFRP电阻率的影响 |
3.4.4 湿度对CNFRP电阻率的影响 |
3.4.5 CNFRP的欧姆特性 |
3.5 本章小结 |
第四章 CNFRP的力学性能 |
4.1 引言 |
4.2 试验概况 |
4.2.1 试验原材 |
4.2.2 试验仪器 |
4.2.3 试样的制作 |
4.3 力学性能测试方法 |
4.3.1 CNFRP拉伸性能测试 |
4.3.2 CNFRP弯曲性能测试 |
4.3.3 BF-CNFRP层间剪切强度测试 |
4.4 结果与分析 |
4.4.1 CNFRP的拉伸性能 |
4.4.2 CNFRP的弯曲性能 |
4.4.3 BF-CNFRP的层间剪切强度 |
4.5 本章小结 |
第五章 CNFRP的传感性能及应用研究 |
5.1 引言 |
5.2 试验概况 |
5.2.1 试验原材 |
5.2.2 试验仪器 |
5.2.3 试件的制作 |
5.3 CNFRP的传感性研究 |
5.3.1 CNFRP传感性能测试 |
5.3.2 静态单轴拉伸荷载下CNFRP的应变响应 |
5.3.3 CNFRP的灵敏度 |
5.3.4 CNFRP的应变传感机理 |
5.3.5 等幅循环拉伸荷载下CNFRP的应变响应 |
5.4 CNFRP的应用 |
5.5 本章小结 |
第六章 结论 |
致谢 |
参考文献 |
在学期间发表的论着及取得的科研成果 |
(9)光热法在纳米电极材料处理领域的应用(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第1章 文献综述 |
1.1 光热法 |
1.1.1 光热法的简介 |
1.1.2 纳米材料的光热效应 |
1.1.3 纳米材料的光热处理法 |
1.1.4 光热法在纳米材料处理领域的应用 |
1.1.5 光热法在化工、材料等领域的前景及意义 |
1.2 导电聚合物 |
1.2.1 导电聚合物的简介 |
1.2.2 导电聚合物的分子结构与导电机理 |
1.2.3 导电聚合物的制备 |
1.2.4 导电聚合物的光热效应 |
1.2.5 导电聚合物的应用 |
1.3 聚苯胺 |
1.3.1 聚苯胺的结构 |
1.3.2 聚苯胺的掺杂及导电机理 |
1.3.3 聚苯胺纳米材料的合成 |
1.3.4 苯胺的氧化聚合机理 |
1.3.5 聚苯胺纳米材料的应用 |
1.3.6 光热法对聚苯胺纳米材料改性的意义 |
1.4 石墨烯 |
1.4.1 石墨烯的简介 |
1.4.2 石墨烯的结构 |
1.4.3 石墨烯的性质 |
1.4.4 石墨烯的制备方法 |
1.4.5 石墨烯的光热效应 |
1.4.6 石墨烯的应用 |
1.4.7 光热法对石墨烯的处理及意义 |
1.5 超级电容器 |
1.5.1 超级电容器的简介 |
1.5.2 超级电容器的分类及储能机理 |
1.5.3 超级电容器的电极材料 |
1.5.4 超级电容器的电解液 |
1.5.5 超级电容器的集流体 |
1.5.6 超级电容器的隔膜 |
1.5.7 超级电容器的测试方法 |
1.5.8 超级电容器的应用 |
1.6 论文选题的提出及主要研究内容 |
第2章 毫秒级光热法改性聚苯胺纳米线/Au柔性电极及电化学性能测试 |
2.1 引言 |
2.2 实验部分 |
2.2.1 实验材料与仪器 |
2.2.2 PANI纳米线的制备 |
2.2.3 Au/PET柔性电极基底的制备 |
2.2.4 PANI/Au/PET电极的制备 |
2.2.5 闪光光热处理过程 |
2.2.6 改性的PANI/Au/PET柔性电极的表征 |
2.3 实验结果与讨论 |
2.3.1 PANI纳米线形貌分析 |
2.3.2 闪光光热处理距离对聚苯胺纳米线形貌与电化学性能影响 |
2.3.3 闪光光热处理次数对聚苯胺纳米线形貌与电化学性能影响 |
2.4 本章小结 |
第3章 双氧化还原电解液的合成及其与聚苯胺凝胶网络电极的协同效应 |
3.1 引言 |
3.2 实验部分 |
3.2.1 实验材料与仪器 |
3.2.2 3-TEMPO-1-甲基咪唑溴化物的合成 |
3.2.3 聚苯胺凝修饰的炭纸电极(Pcp)的制备 |
3.2.4 毫秒级闪光光热法制备聚苯胺凝胶导电网络电极(PNcp) |
3.2.5 电化学表征结果的处理与计算 |
3.3 实验结果与讨论 |
3.3.1 核磁共振表征结果 |
3.3.2 质谱表征结果 |
3.3.3 双氧化还原电解液的电化学性能的表征结果 |
3.3.4 扫描电子显微镜的表征结果 |
3.3.5 聚苯胺凝胶导电网络电极电化学性能的表征结果 |
3.3.6 双氧化还原电解液浓度对电化学性能的影响 |
3.4 本章小结 |
第4章 毫秒级光热法制备氮掺杂石墨烯及其电催化,储能性能的研究 |
4.1 引言 |
4.2 实验部分 |
4.2.1 实验材料与仪器 |
4.2.2 石墨烯的制备 |
4.2.3 闪光光热法制备氮掺杂石墨烯 |
4.2.4 电化学表征结果的处理与计算 |
4.3 实验结果与讨论 |
4.3.1 X射线光电子能谱表征结果 |
4.3.2 拉曼光谱谱表征结果 |
4.3.3 扫描电子显微镜以及比表面积测试表征结果 |
4.3.4 电催化性能的表征 |
4.4 本章小结 |
第5章 总结与展望 |
5.1 结论 |
5.2 创新点 |
5.3 展望 |
参考文献 |
发表论文和参加科研情况说明 |
致谢 |
(10)分级多孔碳材料的制备及应用研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 分级多孔碳材料制备的研究进展 |
1.2.1 活化法 |
1.2.2 模板法 |
1.2.3 离子热法 |
1.2.4 热解金属有机骨架材料 |
1.3 分级多孔碳材料应用的研究进展 |
1.3.1 能源储存与转化 |
1.3.2 气体储存 |
1.3.3 多相催化 |
1.3.4 水处理 |
1.4 本论文的研究目的与研究内容 |
参考文献 |
第2章 热解无孔配位聚合物制备分级多孔碳材料 |
2.1 引言 |
2.2 实验部分 |
2.2.1 所用试剂 |
2.2.2 制备方法 |
2.2.3 物理表征 |
2.2.4 电化学测试 |
2.3 结果与讨论 |
2.3.1 配位聚合物的结构表征与分析 |
2.3.2 碳材料的结构表征与分析 |
2.3.3 碳材料孔隙结构形成机制讨论 |
2.3.4 金属类型对碳材料孔隙率的影响 |
2.3.5 混合配体策略实现碳材料的孔隙结构调控 |
2.3.6 碳材料的电化学应用 |
2.4 本章小结 |
参考文献 |
第3章 分级多孔碳材料制备高效Fe-N_x-C氧还原催化剂 |
3.1 引言 |
3.2 实验部分 |
3.2.1 实验试剂 |
3.2.2 制备方法 |
3.2.3 物理表征 |
3.2.4 电化学测试 |
3.3 结果与讨论 |
3.3.1 Fe-N_x-C氧还原催化剂的结构表征 |
3.3.2 Fe-N_x-C氧还原催化剂的性能测试 |
3.4 本章小结 |
参考文献 |
第4章 总结与展望 |
致谢 |
在读期间发表的学术论文与取得的其他研宄成果 |
四、温度对碳纳米材料储氢行为的影响(论文参考文献)
- [1]Ni-Mo催化剂催化蓖麻油和淀粉合成碳纳米管研究[D]. 杨德世. 东北林业大学, 2021(08)
- [2]碳基纳米复合材料的微观结构和电化学性能研究[D]. 陈游洋. 安徽理工大学, 2020(07)
- [3]ZIFs衍生的二维多孔纳米碳及其复合材料的制备及应用研究[D]. 牟俊松. 青岛大学, 2020(01)
- [4]三维掺氮碳纳米复合材料的化学气相沉积法制备研究[D]. 李华飞. 南昌大学, 2020(01)
- [5]镁基纳米复合材料的制备、改性及其储氢性能研究[D]. 王永清. 广西大学, 2020(02)
- [6]纳米金刚石与洋葱碳之间的可逆相变调控机制及其应用研究[D]. 范阔威. 东南大学, 2020(01)
- [7]液相激光辐照剥离石墨烯模拟及实验研究[D]. 马文迅. 江苏大学, 2020
- [8]碳纳米纤维FRP材料性能及其应用研究[D]. 龚林. 重庆交通大学, 2020(01)
- [9]光热法在纳米电极材料处理领域的应用[D]. 王魁. 天津大学, 2020(01)
- [10]分级多孔碳材料的制备及应用研究[D]. 童磊. 中国科学技术大学, 2020(01)