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超临界流体中碳纳米管复合材料的制备及其性能研究

超临界流体中碳纳米管复合材料的制备及其性能研究
超临界流体中碳纳米管复合材料的制备及其性能研究

材料科学前言

09753班学生材料科学前沿论文题目(每人一题,错一字扣一分) 1、宇航用耐高温材料研究的新进展 2、高温相变换热材料的研究进展和应用 3、相变材料的研究进展及其在建筑领域的应用综述 4、复合材料在航空航天中的应用 5、浅谈航空新材料与飞机、发动机的发展 6、复合材料研究新进展 7、贵金属复合材料的成就与展望-贵金属复合材料体系 8、高温低热导率隔热材料的研究现状及进展 9、高温气凝胶超级绝热材料的研究现状 10、低温储能材料的制备及其影响因素 11、低温聚合物基复合材料研究进展 12、碳纤维及其复合材料的发展与应用 13、碳纤维复合材料在高新技术领域中的应用 14、泡沫铝材的生产及工艺研究进展 15、碳纤维复合材料在航空和汽车领域中的应用 16、原位合成钛基复合材料的最新进展 17、SiC纤维增强钛基复合材料界面强度研究进展 18、原位自生非连续增强钛基复合材料的研究现状与展望 19、超声波电镀镍及镍基复合镀层的研究进展 20、金属基复合材料涂层摩擦学的研究进展 21、金属基纳米复合材料的研究进展 22、晶须增强铝、镁金属基复合材料的研究进展 23、超轻镁锂基合金及其复合材料研究进展 24、镁基复合材料制备技术、性能及应用发展概况 25、镁基储氢复合材料的研究进展 26、纳米复合镁基储氢材料的研究进展 27、金属基复合材料蠕变性能的研究现状和展望 28、碳纳米管增强金属基复合材料的研究现状及展望 29、定向金属氧化法制备Al/Al2O3陶瓷基复合材料研究现状 30、基于产品生命周期的绿色制造技术研究现状与展望 31、碳纤维铜基复合材料的最新研究进展和应用 32、点焊电极用铜基复合材料的研究现状

尼龙_碳纳米管复合材料研究进展

基金项目:河南省教育厅自然科学基金项目(200510459101); 作者简介:李中原(1971-),男,博士研究生; 3通讯联系人:E 2mail :zhucs @https://www.doczj.com/doc/8b6657551.html,. 尼龙Π碳纳米管复合材料研究进展 李中原,刘文涛,许书珍,何素芹3,朱诚身3 (郑州大学材料科学与工程学院 郑州 450052) 摘要:碳纳米管(C NTs )由于其独特的结构,较高的长径比,较大的比表面积,且具有超强的力学性能和良好 的导热性,已经证明是塑料的非常优异的导电填料,聚合物基碳纳米管复合材料可望应用于材料领域的多个方面,尤其在汽车、飞机及其它飞行器的制造等军事和商业应用上带来革命性的突破。本文介绍了碳纳米管的结构形态和碳纳米管的制备、纯化、修饰方法及聚合物基碳纳米管复合材料的制备、性能,并综述了近几年来尼龙Π碳纳米管复合材料的研究进展及应用前景。 关键词:碳纳米管;尼龙;复合材料 引言 聚酰胺具有优良的机械性能、耐磨性、耐酸碱性、自润滑性等优点,居于五大工程塑料之首,被广泛用作注射及挤出成型材料,主要用于在机械、仪器仪表、汽车、纺织等方面,并将在轴承、齿轮、风扇叶片、汽车部件、医疗器材、油管、油箱、电子电器制品的制造方面发挥重要作用,尤其是作为汽车零部件及电器元件。由于酰胺极性基团存在极易吸水、尺寸稳定性差等缺点,使其应用受到了很大限制[1]。纳米复合材料是近年来发展十分迅速的一种新兴复合材料,被认为是21世纪最有发展前途的材料,已成为材料学、物理学、化学、现代仪器学等多学科领域研究的热点。热塑性塑料基纳米复合材料是研究最早、最多、应用最广的材料,聚合物Π蒙脱土纳米复合材料目前有的已实现了产业化[2]。碳纳米管由于其独特的结构、 奇异的性能和潜在的应用价值,在理论上是复合材料理想的增强材料。近年来聚合物Π碳纳米管复合材料的研究已成为纳米科学研究中的一个新热点。碳纳米管的发现可以追溯到1985年C 60 [3]的发现,1991年日本学者Iijima [4]在对电弧放电后的石墨棒进行显微观察时发现阳极上形成了圆柱状沉积,沉积主要 由柱状排列的平行的中空管状物形成,管状物的直径一般在几个到几十个纳米之间,而管壁厚度仅为几个纳米,故称之为碳纳米管C NTs (carbon nanotubes ),并在自然杂志上发表。碳纳米管具有超级的力学性能[5],在碳纳米管中,碳原子之间存在着三种基本的原子力包括:强的δ键合,C C 键之间的π键合以及多壁碳纳米管层与层之间的相互作用力,它们对碳纳米管的力学性能有着重要的贡献,理论和实验结果显示碳纳米管具有相当高的弹性模量,可达1TPa ,强度是钢的10~100倍,多壁碳纳米管MWC NTs (multiwalled carbon nanotubes )的轴向杨氏模量实验值为200G ~4000G Pa ,轴向弯曲强度为14G Pa ,轴向压缩强度为100G Pa ,并且具有超高的韧性,理论最大延伸率可达20%,密度却只有钢的六分之一。它耐强酸、强碱、耐热冲击、有优异的热,电性能;高温强度高、有生物相容性和自润滑性。在真空中2800℃以下不氧化,在空气中700℃以下基本不氧化,热传导是金刚石的两倍,导电性和铜一样。本文将从碳纳米管的纯化与修饰,尼龙Π碳纳米管复合材料的制备方法及其性能特征三方面对尼龙Π碳纳米管复合材料的研究进展进行总结。

碳纳米管

碳纳米管简介 潘春旭 =================================== 武汉大学 物理科学与技术学院 地址:430072湖北省 武汉市 武昌区 珞珈山 电话:027-8768-2093(H);8721-4880(O) 传真:027-8765-4569 E-Mail: cxpan@https://www.doczj.com/doc/8b6657551.html,;cxpan@https://www.doczj.com/doc/8b6657551.html, 个人网页:https://www.doczj.com/doc/8b6657551.html,/cxpan =================================== 1. 什么是碳纳米管? 1991年日本NEC公司的饭岛纯雄(Sumio Iijima)首次利用电子显微镜观察到中空的碳纤维,直径一般在几纳米到几十个纳米之间,长度为数微米,甚至毫米,称为“碳纳米管”。理论分析和实验观察认为它是一种由六角网状的石墨烯片卷成的具有螺旋周期管状结构。正是由于饭岛的发现才真正引发了碳纳米管研究的热潮和近十年来碳纳米管科学和技术的飞速发展。 按照石墨烯片的层数,可分为: 1) 单壁碳纳米管(Single-walled nanotubes, SWNTs):由一层石墨烯片组成。单壁管典型的直 径和长度分别为0.75~3nm和1~50μm。又称富勒管(Fullerenes tubes)。 2) 多壁碳纳米管(Multi-walled nanotubes, MWNTs):含有多层石墨烯片。形状象个同轴电缆。 其层数从2~50不等,层间距为0.34±0.01nm,与石墨层间距(0.34nm)相当。多壁管的典 型直径和长度分别为2~30nm和0.1~50μm。 多壁管在开始形成的时候,层与层之间很容易成为陷阱中心而捕获各种缺陷,因而多壁管的管壁上通常布满小洞样的缺陷。与多壁管相 比,单壁管是由单层圆柱型石墨层构成, 其直径大小的分布范围小,缺陷少,具有 更高的均匀一致性。无论是多壁管还是单 壁管都具有很高的长径比,一般为100~ 1000,最高可达1000~10000,完全可以 认为是一维分子图1 碳纳米管原子排列结构示意图 2. 碳纳米管的独特性质 1) 力学性能 碳纳米管的抗拉强度达到50~200GPa,是钢的100倍,密度却只有钢的1/6,至少比常规石墨纤维高一个数量级。它是最强的纤维,在强度与重量之比方面,这种纤维是最理想的。如果用碳纳米管做成绳索,是迄今唯一可从月球挂到地球表面而不会被自身重量拉折的绳索,如果用它做成地球——月球载人电梯,人们来往月球和地球献方便了。用这种轻而柔软、结实的材料做防弹背心那就更加理想了。 除此以外,它的高弹性和弯曲刚性估计可以由超过兆兆帕的杨氏模量的热振幅测量证实。对于具有理想结构的单层壁的碳纳米管,其抗拉强度约800GPa;对于多层壁,理论计算太复杂,难于给出一确定的值。碳纳米管的结构虽然与高分子材料的结构相似,但其结构却比高分子材料稳定得多。

镁基储氢材料

镁系储氢合金综述 08材控薛凯琳 摘要:镁与镁基合金具有储氢量大,质量小,资源丰富,价格低廉等优点,受到人们的广泛关注。本文介绍了镁系储氢合金的工艺、性能、应用及发展。 关键词:储氢材料,镁基合金,储氢性能,材料复合,镁基化合物 前言氢能是最清洁且储量丰富的能源,储氢材料的发展及应用对环境保护和能源开发有着重要的意义。镁基储氢合金是最有潜力的金属氢化物储氢材料,近年来已引起世界各国的广泛关注。镁及其合金作为储氢材料,具有以下几个特点:(1)储氢容量很高,MgH2的含氢量达到7.6(wt)% ,而Mg2NiH4的含氢量也达到3.6(wt)%;(2)镁是地壳中含量为第六位的金属元素,价格低廉,资源丰富;(3)吸放氢平台好;(4)无污这些缺点严重阻碍了镁染。但镁及其合金作为储氢材料也存在三个缺点:(1)吸放氢速度较慢,反应动力学性能差;(2)氢化物较稳定,释氢需要较高的温度;(3)镁及其合金的表面容易形成一层致密的氧化膜。以上基储氢合金的实用化进程。近年来,镁基复合储氢材料的研究取得了明显突破,本文简要介绍镁基复合储氢材料吸放氢性能的改善。 1 镁基储氢材料体系 最早开始研究镁基储氢材料的是美国布鲁克-海文国家实验室, Reilly和Wiswall在1968年首先以镁和镍混合熔炼而成Mg2Ni合金。后来随着机械合金化制备方法的出现,揭开了大规模研究镁基储氢材料的序幕。据不完全统计,到目前为止人们研究了近1 000多种重要的镁基储氢材料,几乎包括了元素周期表中所有稳定金属元素和一些放射性元素与镁组成的储氢材料。通过研究,发现这些镁基储氢材料可以分为单质镁储氢材料、镁基储氢合金和镁基储氢复合材料三大类。 1.1 单质镁储氢材料 镁可直接与氢反应,在300~400℃和较高的氢压下,反应生成MgH2: Mg+H2=MgH2 , △H=-74.6 kJ/mol 。 MgH2理论氢含量可达7.6%,具有金红石结构,性能较稳定,在287℃时的分解压为101. 3 kPa。因为纯镁的吸放氢反应动力学性能差,吸放氢温度高,所以纯镁很少被用来储存氢气。随着材料合成手段的不断发展,特别是机械合金化制备工艺的日益成熟,研究人员对单质镁储氢材料进行了新的研究。 1.2 镁基储氢合金 到目前为止,人们已对300多种重要的镁基储氢合金材料进行了研究。其中最具有代表性的是Mg-Ni系储氢合金,许多研究者围绕这一系列合金开展了大量的研究工作。在制备方法上,主要研究了熔炼法、粉末烧结法、扩散法、机械合金化法和氢化燃烧合成法等,并且对镁基储氢合金采用表面处理和热处理来进一步提高其动力学性能和循环寿命。 1.2.1 Mg-Ni系储氢合金 在Mg与Ni形成的合金体系中存在2种金属间化合物Mg2Ni和MgNi2,其中MgNi2不与氢气发生反应。Mg2Ni在一定条件下(1.4MPa、约200℃)与氢反应生成Mg2NiH4,反应方程式如下: Mg2Ni+2H2=Mg2NiH4,△H=-64.5 kJ/mol 。 反应生成的氢化物中氢含量为3.6%,其离解压为0.1MPa、离解温度为253℃。Mg2Ni理论电化学容量为999 mA·h·g- 1,但其形成的氢化物在室温下较稳定而不易脱氢。且与强碱性电解液(6 mol·L-1的KOH)接触后,合金表面易形成Mg(OH)2,阻止了电解液与合金表面的氢交换、氢转移和氢向合金体内扩散,致使Mg2Ni的实际电化学容量、循环寿命差。 1.2.2 镁与其它元素组成的镁基储氢合金 除了Mg-Ni系储氢合金以外,研究者们研究得比较多的还有Mg-Al系以及Mg-La系储氢合

碳纳米管纳米材料的应用要点

碳纳米管及其复合材料在储能电池中的应用 摘要碳纳米管具有良好的机械性能和导电性、高化学稳定性、大表面积以及独特的一维结构,选择合适的方法制备出碳纳米管复合材料,可以使其各种物理化学性能得到增强, 因而在很多领域有着极大的应用前景,尤其是在储能电池中的应用。本文分析了碳纳米管及其复合材料的特点,总结了碳纳米管的储锂机理,对其发展趋势作了展望。 关键词碳纳米管复合材料储能电池应用 Abstract carbon nanotubes(CNTs) are nanometer-sized carbon materials with the characteristics of unique one-dimensional geometric structure,large surface area,high electrical conductivity,elevated mechanical strength and strong chemical inertness. Selecting appropriate methods to prepare carbon nanotube composites can enhance physical and chemical properties , and these composites have a great future in many areas,especially in energy storage batteries . In this paper, based on the analysis and comparison of the advantages and disadvantages of carbon nanotube composites,the enhancement mechanisms of the CNTs catalysts are introduced. Afterward,the lithium ion storage properties are summarized according to the preparation methods of composite materials. Finally, the prospects and challenge for these composite materials are also discussed. Keywords carbon nanotube; composite; energy storage batteries; application 1 引言 碳纳米管(CNTs)在2004 年被人们发现,是一种具有特殊结构的一维量子材料, 它的径向尺寸可达到纳米级, 轴向尺寸为微米级, 管的两端一般都封口, 因此它有很大的强度, 同时巨大的长径比有望使其制作成韧性极好的碳纤维。碳纳米管由于其独特的一维纳米形貌被作为锂离子电池负极材料广泛研究,通过对碳纳米管进行剪切,官能化及掺杂等方法进行改性处理,能有效的减少碳纳米管的首次不可逆容量,增加可逆的储锂比容量。此外,碳纳米管的中空结构也成为抑制高容量金属及金属氧化物体积膨胀理想复合基体。本文中,我们研究了碳纳米管的储锂性能,考察了碳纳米管作为锡类复合材料基体,其内部限域空间对高容量金属及金属氧化物的储锂性能促进的具体原因。该研究结果为碳纳米管以及其他具有限域空间的结构在锂离子电池中的应用提供了参考。 2 碳纳米管的储锂机理和应用 相比广泛应用的石墨类材料,碳纳米管在锂离子电池负极材料中有其独特的应用优势。首先,碳纳米管的尺寸在纳米级,管内及间隙空间也都处于纳米尺寸级,因而具有纳米材料的小尺寸效应,能有效的增加锂离子在化学电源中的反应活性空间;其次,碳纳米管的比表面积较大,能增加锂离子的反应活性位,并且随着

碳纳米管的制备

常用的碳纳米管制备方法主要有:电弧放电法、激光烧蚀法、化学气相沉积法(碳氢气体热解法)、固相热解法、辉光放电法、气体燃烧法以及聚合反应合成法等。 电弧放电法 碳纳米管制备 电弧放电法是生产碳纳米管的主要方法。1991年日本物理学家饭岛澄男就是从电弧放电 法生产的碳纤维中首次发现碳纳米管的。电弧放电法的具体过程是:将石墨电极置于充满氦气或氩气的反应容器中,在两极之间激发出电弧,此时温度可以达到4000度左右。在 这种条件下,石墨会蒸发,生成的产物有富勒烯(C60)、无定型碳和单壁或多壁的碳纳 米管。通过控制催化剂和容器中的氢气含量,可以调节几种产物的相对产量。使用这一方法制备碳纳米管技术上比较简单,但是生成的碳纳米管与C60等产物混杂在一起,很难 得到纯度较高的碳纳米管,并且得到的往往都是多层碳纳米管,而实际研究中人们往往需要的是单层的碳纳米管。此外该方法反应消耗能量太大。有些研究人员发现,如果采用熔融的氯化锂作为阳极,可以有效地降低反应中消耗的能量,产物纯化也比较容易。 发展出了化学气相沉积法,或称为碳氢气体热解法,在一定程度上克服了电弧放电法的缺陷。这种方法是让气态烃通过附着有催化剂微粒的模板,在800~1200度的条件下,气态 烃可以分解生成碳纳米管。这种方法突出的优点是残余反应物为气体,可以离开反应体系,得到纯度比较高的碳纳米管,同时温度亦不需要很高,相对而言节省了能量。但是制得 的碳纳米管管径不整齐,形状不规则,并且在制备过程中必须要用到催化剂。这种方法的主要研究方向是希望通过控制模板上催化剂的排列方式来控制生成的碳纳米管的结构,已经取得了一定进展。 激光烧蚀法 激光烧蚀法的具体过程是:在一长条石英管中间放置一根金属催化剂/石墨混合的石墨靶,该管则置于一加热炉内。当炉温升至一定温度时,将惰性气体冲入管内,并将一束激光聚焦于石墨靶上。在激光照射下生成气态碳,这些气态碳和催化剂粒子被气流从高温区带向低温区时,在催化剂的作用下生长成CNTs。 固相热解法

超临界流体技术原理及其应用

“超临界流体技术原理及其应用” 院选课读书报告 (2012~2013下学期) 题目:SC—CO2流体技术基本原理及其应用前景系专业名称: 学生姓名: 学号: 指导教师:

SC—CO2流体技术基本原理及其应用前景 摘要 超临界流体是指物质处于极其临界的温度和压强下形成的一种新的流体,它的性质介于液体和气体之间,并且兼具二者的有点。现研究较多的流体包括:二氧化碳等。超临界二氧化碳是一种液态的二氧化碳,在一定的条件,如果达到临界点或者以上,会形成一种新的状态,兼顾气态和液态的部分性质,而且拥有新的性质。超临界二氧化碳萃取技术是一种新型分离技术,超临界CO2萃取是采用CO2作为溶剂,在超临界状态下的CO2流体密度和介电常数较大,对物质溶解度很大,并随压力和温度的变化而急剧变化,因此,不仅对某些物质的溶解度有选择性,且溶剂和萃取物非常容易分离。超临界CO2萃取特别适用于脂溶性,高沸点,热敏性物质的提取,同时也适用于不同组分的精细分离,即超临界精镏。超流体流体应用前景目前应用十分的广泛,目前已应用于食品工业、化妆品香料工业、医药工业、化工工业等方面,超临界流体应用将越来越广泛于各个行业的发展。 关键词:“超临界流体,超临界二氧化碳,超临界二氧化碳萃取,超临界流体应用前景” 一、SC—CO2流体技术基本原理 (一)SC—CO2超流体技术的基本原理概述 超临界流体(SCF)是指处于临界温度和压强的情况下,它的物理性质介于液体和气体之间。⑴这种流体同时据有气态和液态的特点,它既具有与液体相近的密度和其优良的溶解性。溶质在某溶剂中的溶解度与溶剂的密度相关,溶质在超临界流体中的溶解度也与其类似。因此,通过改变超临界流体的压强和温度,改变其密度,便可以溶解许多不同类型的物质。 超临界流体萃取分离过程是利用超临界流体的溶解力和其密度的关系,即利用压强和温度对超临界流体溶解能力的影响而进行的。在超临界状态下,其拥有

石墨烯增强镁基复合材料复合材料论文

摘要 碳纳米管、石墨烯具有优异的力学性能(高强度和高模量),是镁基复合材料理想的增强体。如何改善碳纳米管、石墨烯在镁基体中的分散性和提高界面结合强度,是制备高性能纳米碳/镁基复合材料的关键。采用粉末冶金和热挤压工艺制备了石墨烯(GNS)增强的AZ91镁基复合材料,测试了复合材料的力学性能,并用扫描电镜和能谱仪对复合材料断口形貌进行了观察和分析。采用粉末冶金+热挤压工艺+T4固溶处理分别制备了CNTs,MgO@CNTs(包覆MgO碳纳米管)、GNPs (石墨烯纳米片)和RGO(还原石墨烯)增强的AZ91镁基复合材料,研究了碳纳米管表面包覆MGO工艺,纳米碳材料(CNTs,Mg O@CNTs,GNPs和GO)含量对AZ91合金的组织和力学性能的影响。结果表明氧化石墨烯增强AZ91镁基复合材料的屈服强度、伸长率和显微硬度分别为225MPa,8%和70HV,比AZ91镁合金基体的分别提高了39.7%,35.4%和31.8%;而以石墨烯纳米片为增强相时复合材料的屈服强度、伸长率和显微硬度分别为192MPa,7%和60HV,比基体的仅提高了18.7%,9.9%和13.5%;通过以上两组实验对比,氧化石墨烯增强镁基复合材料无论在屈服强度抗拉强度,伸长率以及硬度上都是最好的。 关键词:碳纳米管、石墨烯纳米片、氧化石墨烯、AZ91镁合金

绪论 石墨烯(Graphene)是一种由碳原子以 sp2杂化方式形成的蜂窝状平面薄膜,是一种 只有一个原子层厚度的准二维材料,所以又 叫做单原子层石墨。因为具有十分良好的强 度、柔韧、导电、导热、光学特性,在物理 学、材料学、电子信息、计算机、航空航天 等领域都得到了长足的发展,作为目前发现 的最薄、强度最大、导电导热性能最强的一 种新型纳米材料,石墨烯被称为“黑金”, 是“新材料之王”,科学家甚至预言石墨烯 将“彻底改变21世纪”。 镁呈银白色,熔点649℃,质轻,密度为 1.74g/cm3,约为铜的1/4、铝的2/3;其化 学活性强,与氧的亲合力大,常用做还原剂。 粉状或细条状的镁,在空气中很易燃烧,燃烧 时发出眩目的白光。但极易溶解于有机和无机 酸中。镁能直接与氮、硫和卤素等化合。金属 镁无磁性,且有良好的热消散性。质软,熔点 较低。镁应用相当广泛,比如镁是燃烧弹和 照明弹不能缺少的组成物;镁粉是节日烟花必 需的原料。 目前,镁基复合材料大都主要是以镁化合物、铸镁或者镁合金为基体,以SiC颗粒或晶须、Al2O3颗粒或纤维、碳(石墨)纤维、镁合金、Al18B4O33颗粒或晶须、镁化合物等为增强相。 石墨烯(Graphene,GN),作为纳米碳材料的“明星”成员,它们具有极高的强度和韧性,其抗拉强度都可达到钢的100倍以上(大于50GPa),弹性模量可达到1TPa以上,远远超过纳米Si C的强度和弹性模量(420-450GPa),是迄今为止,强度和模量最高的材料之一,它们超强的力学性能可以极大地改善复合材料强度和韧性。此外,碳纳米管和石墨烯还具有超强的高温稳定性(在无氧3000℃条件下可保持很好的结构稳定性)和优异的导电和导热性能,超强的高温稳定性使它们非常有利于作为金属基复合材料的增强体。镁合金具有热稳定性高、导热性好、电磁屏蔽能力强和阻尼性能好等优点,已被广泛应用于移动电话、电脑、摄像机等电子产品中。在航空、航天方面,镁合金因密度小,比强度高可有效地减轻航

聚合物碳纳米管复合材料研究综述

聚合物/碳纳米管复合材料研究综述 摘要 综述了目前碳纳米管在填充聚合物来制备介电、导电、吸波、导热等复合材料方面的应用。对常见的几种聚合物/碳纳米管复合材料的制备工艺以及碳纳米管在聚合物中的分散方法进行了详细地阐述。最后对聚合物/碳纳米管在研究过程中存在的问题和未来的研究方向进行了相应地分析和展望。 关键词:碳纳米管; 逾渗理论; 复合材料; 制备工艺; 分散 Review of Research on Polymer /Carbon Nanotube Composite Abstract The current carbon nanotube-filled polymer compound to prepare the electricity,conductive,absorbing,thermal conductivity,and other aspects of application of composite materials are reviewed.Several common polymer / carbon nanotube composite preparation process as well as the dispersion of carbon nanotubes in polymer are elaborated.Finally,the polymer /carbon nanotube in the study process and future research is analyzed and prospected. Key words: carbon nanotubes; percolation theory; composite; preparation; dispersion

碳纳米管的制备方法

碳纳米管的制备方法 摘要:本文简单介绍了碳纳米管的结构性能,主要介绍碳纳米管的制备方 法, 包括石墨电弧法、催化裂解法,激光蒸发法等方法,也对各种制备方法的优缺 点进行 了阐述。 关键词:碳纳米管制备方法 Preparation of carbon nanotubes Abstract: The structure and performance of carbon nanotubes are briefly introduced, and some synthesis methods, including graphite arc discharge method, catalytic cracking method, laser evaporation method and so on, are reviewed. And the advantages and disadvantages of various preparation methods are also described. Key words:carbon nanotubes methods of preparation 纳米材料被誉为是21世纪最重要材料,是构成未来智能社会的四大支柱之一 ,而碳纳米管是纳米材料中最富有代表性,并且是性能最优异的材料。碳纳米管是碳 的一种同素异形体,它包涵了大多数物质的性质,甚至是两种相对立的性质,如从高 硬度到高韧性,从全吸光到全透光、从绝热到良导热、绝缘体/半导体/高导体和高临界温度的超导体等。正是由于碳纳米材料具有这些奇异的特性,被发现的短短十几年

来,已经广泛影响了物理、化学、材料等众多科学领域并显示出巨大的潜在应用前景。 碳纳米管又名巴基管,即管状的纳米级石墨晶体。它具有典型的层状中空结构, 构成碳纳米管的层片之间存在一定夹角,管身是准圆筒结构,并且大多数由五边形截 面组成,端帽部分由含五边形的碳环组成的多边形结构。是一种具有特殊结构(径向 尺寸为纳米量级、轴向尺寸为微米两级,管子两端基本上都封口)的一维纳米材料。 碳纳米管存在多壁碳纳米管(MWNTS)和单壁碳纳米管(SWNTS)两种形式。单层碳纳米管结构模型如图1所示。理想的多层碳纳米管可看成多个直径不等的单层管同轴套构而成,层数可以从二层到几十层,层与层之间保持固定距离约为0.34nm,直径一般为2~20nm.但实际制备的碳纳米管并不完全是直的或直径均匀的,而是局部 1 区域出现凸凹弯曲现象,有时会出现各种形状如L、T、Y形管等。研究认为所有这 些形状的出现是由于碳六边形网络中引入五边形和七边形缺陷所致。五边形的引入引 起正弯曲,七边形的引入引起负弯曲。

超临界流体萃取原理及其特点

超临界流体萃取技术 超临界流体概念 任何物质,随着温度、压力的变化,都会相应的呈现为固态、液态和气态这三种状态,称为物质的三态。三态之间互相转化的温度和压力值叫做三相点,每种分子量不太大的稳定的物质都具有一个固有的临界点,严格意义上,临界点由临界温度、临界压力、临界密度构成。在临界温度以上,无论怎样加压,气态物质绝不会被液化。当温度和压力超过了临界点时,该物质就进入了超临界状态,超临界状态下的物质既非气体又非液体的状态,叫做超临界流体[11],SCF是气体和液体状态以外的第三流体。 超临界流体萃取原理及其特点 所谓超临界流体萃取[12],是指利用超临界条件下的流体作为萃取剂,从液体或固体中萃取出特定成分,以达到某种分离目的。SCF的密度对温度和压力的变化很敏感,而其溶解能力在一定压力范围内与其密度成比例,因此可以通过控制温度和压力来改变物质在SCF中的溶解度,特别是在临界点附近,温度和压力的微小变化可导致溶质溶解度发生几个数量级的突变,这就是SFE的依据。 与其它常规分离方法相比,SFE具有以下特点[13]: 1) 通过调节温度和压力可全部或选择性地提取有效成分或脱除有害物质; 可在较低温度和无氧环境下操作,分离、精制热敏 2)选择适宜的溶剂如CO 2 性物质和易氧化物质; 3)临界流体具有良好的渗透性和溶解性,能从固体或粘稠的原料中快速提 取有效成分; 4)降低超临界相的密度,很容易使溶剂从产品中分离,无溶剂污染,且回 收溶剂无相变过程,能耗低; 5)兼有蒸馏和萃取双重功能,可用于有机物的分离、精制。 SFE存在的不足有[14]: 1) 高压下萃取,相平衡较复杂,物性数据缺乏; 2) 高压装置与高压操作,投资费用高,安全要求亦高; 3) 超临界流体中溶质浓度相对还是较低,故需大量溶剂循环; 4) 超临界流体萃取过程固体物料居多,连续化生产较困难。 超临界流体的选择

超临界萃取技术应用及发展

石河子大学 分离工程课程论文 《超临界萃取技术的应用及发展》 学院:化学化工学院 专业:生物化工 学号: 姓名: 指导教师: 中国·新疆·石河子 2012年7月

超临界萃取技术的应用及发展 (石河子大学化学化工学院/新疆兵团化工绿色过程重点实验室,新疆石河子,832003) 摘要: 超临界流体萃取(SFE)是一种新型的分离方法,具有广阔的发展前景。本文简要介绍了超临界流体的基本性质,原理、萃取过程和技术特点,综述了超临界技术在萃取分离、环境保护、材料科学、反应工程、生物技术、清洗工业等方面的发展状况,并对超临界技术对多氯联苯的提取中的应用作了简要介绍。 关键词:超临界流体超临界萃取应用有机农药 引言 超临界流体萃取(Supercritical Fluid Extraction,简称SFE)是一种提取天然物质成分的新技术。其起源于20世纪40年代,70年代投入工业应用,以其环保、高效等显著特性迅速超越了传统技术,并取得成功。过去,分离天然的有机成分一直沿用水蒸汽蒸馏法、压榨法、有机溶剂萃取法等。水蒸汽蒸馏法需要将原料加热,不适用于化学性质不稳定成分的提取;压榨法得率低;有机溶剂萃取法在去除溶剂时会造成产品质量下降或有机溶剂残留;超临界流体萃取法则有效地克服了传统分离方法的不足,它利用在临界温度以上的高压气体作为溶剂,分离、萃取、精制有机成分。近二十多年来,超临界技术在国内外迅猛发展,在食品、化工、香料、环保、纳米材料、生物医药等诸多领域均有广阔的应用前景,也取得了众多的重要成果。 德国在1978年建立了世界上第一套用于脱除咖啡豆中咖啡因的工业化SFE 装置[1],后各国也相继建立了SFE实用装置。随后美国、日本等国也投人大量人力物力对超临界流体萃取技术进行研究,其研究范围涉及食品、香料、化工、医药等领域,并取得一系列进展[2-3]。我国从事SFE技术的研究是近十几年的事,也取得了一些可喜的成绩[4]。本文针对目前研究很热的超临界流体萃取技术进行一个简单的综述,并对其巨大的应用的前景提出展望。 1 超临界流体特性简介[5] 超临界流体(Supercritical fluid,简写SCF)是处于临界温度和临界压力以上的非凝缩性的高密度流体。物质的气液平衡线并不随温度和压力的增加而无限延伸,当系统处于高于临界压力和临界温度时,气相和液相的界面消失,这时称为

碳纳米管纳米复合材料的研究现状及问题(一)

碳纳米管纳米复合材料的研究现状及问题(一) 文章介绍了碳纳米管的结构和性能,综述了碳纳米管/聚合物复合材料的制备方法及其聚合物结构复合材料和聚合物功能复合材料中的应用研究情况,在此基础上,分析了碳纳米管在复合材料制备过程中的纯化、分散、损伤和界面等问题,并展望了今后碳纳米管/聚合物复合材料的发展趋势。 。碳纳米管的这些特性使其在复合材料领域成为理想的填料。聚合物容易加工并可制造成结构复杂的构件,采用传统的加工方法即可将聚合物/碳纳米管复合材料加工及制造成结构复杂的构件,并且在加工过程中不会破坏碳纳米管的结构,从而降低生产成本。因此,聚合物/碳纳米管复合材料被广泛地研究。 根据不同的应用目的,聚合物/碳纳米管复合材料可相应地分为结构复合材料和功能复合材料两大类。近几年,人们已经制备了各种各样的聚合物/碳纳米管复合材料,并对所制备的复合材料的力学性能、电性能、热性能、光性能等其它各种性能进行了广泛地研究,对这些研究结果分析表明:聚合物/碳纳米管复合材料的性能取决于多种因素,如碳纳米管的类型(单壁碳纳米管或多壁碳纳米管),形态和结构(直径、长度和手性)等。文章主要对聚合物/碳纳米管复合材料的研究现状进行综述,并对其所面临的挑战进行讨论。 1聚合物/碳纳米管复合材料的制备 聚合物/碳纳米管复合材料的制备方法主要有三种:液相共混、固相共融和原位聚合方法,其中以共混法较为普遍。 1.1溶液共混复合法 溶液法是利用机械搅拌、磁力搅拌或高能超声将团聚的碳纳米管剥离开来,均匀分散在聚合物溶液中,再将多余的溶剂除去后即可获得聚合物/碳纳米管复合材料。这种方法的优点是操作简单、方便快捷,主要用来制备膜材料。Xuetal8]和Lauetal.9]采用这种方法制备了CNT/环氧树脂复合材料,并报道了复合材料的性能。除了环氧树脂,其它聚合物(如聚苯乙烯、聚乙烯醇和聚氯乙烯等)也可采用这种方法制备复合材料。 1.2熔融共混复合法 熔融共混法是通过转子施加的剪切力将碳纳米管分散在聚合物熔体中。这种方法尤其适用于制备热塑性聚合物/碳纳米管复合材料。该方法的优点主要是可以避免溶剂或表面活性剂对复合材料的污染,复合物没有发现断裂和破损,但仅适用于耐高温、不易分解的聚合物中。Jinetal.10]采用这种方法制备了PMMA/MWNT复合材料,并研究其性能。结果表明碳纳米管均匀分散在聚合物基体中,没有明显的损坏。复合材料的储能模量显著提高。 1.3原位复合法 将碳纳米管分散在聚合物单体,加入引发剂,引发单体原位聚合生成高分子,得到聚合物/碳纳米管复合材料。这种方法被认为是提高碳纳米管分散及加强其与聚合物基体相互作用的最行之有效的方法。Jiaetal.11]采用原位聚合法制备了PMMA/SWNT复合材料。结果表明碳纳米管与聚合物基体间存在强烈代写论文的黏结作用。这主要是因为AIBN在引发过程中打开碳纳米管的π键使之参与到PMMA的聚合反应中。采用经表面修饰的碳纳米管制备PMMA/碳纳米管复合材料,不但可以提高碳纳米管在聚合物基体中的分散比例,复合材料的机械力学性能也可得到巨大的提高。 2聚合物/碳纳米管复合材料的研究现状 2.1聚合物/碳纳米管结构复合材料 碳纳米管因其超乎寻常的强度和刚度而被认为是制备新一代高性能结构复合材料的理想填料。近几年,科研人员针对聚合物/碳纳米管复合材料的机械力学性能展开了多方面的研究,其中,最令人印象深刻的是随着碳纳米管的加入,复合材料的弹性模量、抗张强度及断裂韧性的提高。

碳纳米管制备及其应用

碳纳米管的制备及其应用进展 10710030133 周健波 摘要:本文通过对新型化工材料碳纳米管的结构以及制备方法的介绍,并说明了制备纳米管方法有石墨电弧法、激光蒸发法、催化热解法等技术。同时也叙述了碳纳米管在力学性能、光学性能、电磁学性能等性能的研究及其应用。 关键词:碳纳米管制备结构石墨电弧法应用 1.引言 1991年日本科学家IIJI MA发现了碳纳米管(Carbon nanotube , CNT), 开辟了碳科学发展的新空间. 碳纳米管具有机械强度高、比表面大、电导率高、界面效应强等特点,以及特殊的机械、物理、化学性能,在工程材料、催化、吸附分离、储能器件电极材料等诸多领域得到了广泛应用。 2.碳纳米管的结构 碳纳米管中碳原子以sp2杂化为主, 与相邻的3个碳原子相连,形成六角形网格结构,但此六角形网格结构会产生一定的弯曲, 可形成一定的sp3杂化键。 单壁碳纳米管( SW CNT )的直径在零点几纳米到几纳米之间,长度可达几十微米;多壁碳纳米管(MW CNT)的直径在几纳米到几十纳米之间长度可达几毫米,层与层之间保持固定的间距,与石墨的层间距相当,约为0 . 134 nm。碳纳米管同一层的碳管内原子间有很强的键合力和极高的同轴向性,可看作是轴向具有周期性的一维晶体,其晶体结构为密排六方, 被认为是理想的一维材料。 碳纳米管可看成是由石墨片层绕中心轴卷曲而成, 卷曲时石墨片层中保持不变的六边形网格与碳纳米管轴向之间可能会出现夹角即螺旋角.当螺旋角为零时, 碳纳米管中的网格不产生螺旋而不具有手性, 称之为锯齿型碳纳米管或扶手型碳纳米管;当碳纳米管中的网格产生螺旋现象而具有手性时,称为螺旋型碳纳米管。随着直径与螺旋角的不同, 碳纳米管可表现出金属性或半导体性。 3.碳纳米管的制备方法 3.1石墨电弧法

超临界流体技术

如对您有帮助,请购买打赏,谢谢您! 超临界流体技术提取天然药物 张莲莲 目录 超临界流体 超临界流体技术 生物碱类化合物提取 黄酮类化合物的提取 正文 超临界流体 超临界流体,就是高于临界温度和临界压力以上的流体,简称SCF。超临界流体具有液体和气体的双重特性,有与液体接近的密度,同时有与气体接近的黏度极高的扩散系数,故具有很强的溶解能力和良好的流动、传递性能。例如,水的密度、离子、介电常数等以临界温度374℃为分界,发生急剧的变化。特别是在常温状态下极性溶剂-水的介电常数到了临界点以上会急剧减小,超临界水的介电常数减小到与有机溶剂相同的水平。由于这种特性,水在超临界状态,便具有与有机溶剂相同的特性,变成了可以与有机物完全混合的状态。超临界流体具有较高的扩散性,从而减小了传质阻力,这对多孔疏松的固态物质和细胞材料中的化合物的萃取特别有利;超临界流体对改变操作条件(如压力、温度)特别敏感,这就提供了操作上的灵活性和可调性;超临界流体可在低温下进行,对分离热敏性物料尤为有利;超临界流体具有低的化学活泼性和毒性。 超临界流体技术 由于超临界流体以上良好的性能,超临界流体被广泛应用于有效成分的提取。在高压条件下,使超临界流体与物料接触,使物料中的有效成分溶于超临界流体中,与物料分离,然后通过降低溶有溶质的超临界流体的压力或升温的方法,使溶质析出,这样的技术称为超临界流体技术,简称SFE技术。能够作为超临界流体萃取的物质应具有临界压力和临界温度、惰性、低毒性及低价格、来源广等特点。超临界流体技术具有萃取效率高、分离工艺简单、不需要溶剂回收设备、工作条件温和、无毒、无残留、绿色生产等特点,在我国中医药工业上,尤其是在天然药有效成分提取分离上,已开始广泛应用,而且有着越来越广阔的应用前景。

化工前沿讲座论文

关于氢化铝钠和纳米复合镁基储氢材料的研究氢化铝钠是最有研究应用前景的络合金属氢化物,从二十世纪五十年起被合成出作为一般还原剂。尤其是近来其储氧性能被发现。更是成为各国众多学者研究的热点。镁基储氢材料是很有发展潜力的一种。因为金属Mg 储氢量大(MgH 2 的含氢量( 重量, 以下同) 达到7. 6 %) 、重量轻( 密度仅为1. 7 g/ cm3) 资源丰富、价格便宜。 镁基储氢材料也是储氢材料中研究最早的, Reilly 和Wiseall 在1967 年 和1968 年相继发现, Mg 2Cu 和Mg 2 Ni 具有比纯镁好得多的吸放氢动力学性能。但 镁基材料存在的缺陷是其吸放氢动力学性能差, 需在300 ℃高温下方能有效吸 放氢。存在这些问题的原因主要是多数储氢合金的表面存在有金属氧化物、氢氧化物,阻碍了氢气在材料表面的分解和氢气向体相的扩散。因此, 科学工作者在积极地探求改善镁基材料储氢性质的方法。近年来采用合金元素或多元合金与镁或氢化镁进行复合, 使镁基材料的吸放氢动力学性能有了很大的改进。 一、NaAlH 4 简介 1.1络合金属氢化物 在一些离子型氢化物中,例如LiH等,由于H+的电荷少而半径大,离子型 氧化物故能在非极性溶剂中同B3+,Al3+,Ga3+,形成络合金属氢化物,例如NaBH 4 , LiAlH 4 。络合金属氢化物都是极强的还原剂,在干燥宅气中较稳定,遇质子溶剂 则发生猛烈的反应。常见的络合金属氢化物还有氢化铝钠(NaAlH 4 )、氢化铝钾 (KAlH 4 )等。对这些络合氢化物的研究现在主要集中在储氢性能上。 1.2氢化铝钠的基本性质 氢化铝钠(NaAlH 4)属于络合金属氢化物,NaAlH 4 是正四面体的空间结构,其 中Na+为平衡阳离子,AlH 4 -为络合离子体,Al位于络合离子体正四面体的中心, 而4个H原子则位于正四面体的间隔顶点上。NaAIH 4 是一种白色晶状固体,其熔点为185℃,不溶于乙醚,但易溶于四氢呋喃(THF)和乙二醇二甲醚等醚类溶剂。在常温下、干燥空气中可以稳定存在,遇水与潮气后会发生剧烈的反应,应密封保存或在惰性氛围下保存。 2、氢化铝钠的合成方法 2.1氢化铝锂的合成方法

碳纳米管纳米复合材料的分析现状及问题

碳纳米管纳米复合材料的分析现状及问题 [摘要]文章介绍了碳纳米管的结构和性能,综述了碳纳米管/聚合物复合材料的制备方法及其聚合物结构复合材料和聚合物功能复合材料中的应用研究情况,在此基础上,分析了碳纳米管在复合材料制备过程中的纯化、分散、损伤和界面等问题,并展望了今后碳纳米管/聚合物复合材料的发展趋势。 [关键词]碳纳米管;复合材料;结构;性能 自从1991 年日本筑波NEC 实验室的物理学家饭岛澄男(Sumio Iijima)[1]首次报道了碳纳米管以来,其独特的原子结构与性能引起了科学工作者的极大兴趣。按石墨层数的不同碳纳米管可以分为单壁碳纳米管(SWNTs) 和多壁碳纳米管(MWNTs)。碳纳米管具有极高的比表面积、力学性能(碳纳米管理论上的轴向弹性模量与抗张强度分别为1~2 TPa 和200Gpa)、卓越的热性能与电性能(碳纳米管在真空下的耐热温度可达2800 ℃,导热率是金刚石的 2 倍,电子载流容量是铜导线的1000 倍)[2-7]。碳纳米管的这些特性使其在复合材料领域成为理想的填料。聚合物容易加工并可制造成结构复杂的构件,采用传统的加工方法即可将聚合物/碳纳米管复合材料加工及制造成结构复杂的构件,并且在加工过程中不会破坏碳纳米管的结构,从而降低生产成本。因此,聚合物/碳纳米管复合材料被广泛地研究。 根据不同的应用目的,聚合物/碳纳米管复合材料可相应地分为结构复合材料和功能复合材料两大类。近几年,人们已经制备了各种各样的聚合物/碳纳米管复合材料,并对所制备的复合材料的力学性能、电性能、热性能、光性能等其它各种性能进行了广泛地研究,对这些研究结果分析表明:聚合物/碳纳米管复合材料的性能取决于多种因素,如碳纳米管的类型(单壁碳纳米管或多壁碳纳米管),形态和结构(直径、长度和手性)等。文章主要对聚合物/碳纳米管复合材料的研究现状进行综述,并对其所面临的挑战进行讨论。 1 聚合物/碳纳米管复合材料的制备 聚合物/碳纳米管复合材料的制备方法主要有三种:液相共混、固相共融和原位聚合方法,其中以共混法较为普遍。

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