金属催化剂对碳纳米纤维结构影响的研究进展
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碳纳米管的特性及其高性能的复合材料综述摘要作为一种具有较强力学性能的材料,碳纳米管自诞生以来就受到了广泛关注,并且从以往的实践经验上来看,碳纳米管是非常理想的制备符合材料的形式。
在本文的研究当中,主要立足于这一领域进行分析,提出了碳纳米管本身所具备的特性,以及这种材料在实践过程当中的优越性,进而提出应用策略,希望能够在一定程度上起到借鉴作用。
关键词碳纳米管;复合材料;复合镀迄今为止,碳纳米管材料已经在诸多领域当中得以运用,并且取得了比较显著的成果,其中包括电极材料、符合材料、催化剂载体等诸多方面。
在应用过程当中,碳纳米管的优异性能能够使其在符合材料当中起到较强的作用。
本文研究的侧重点在于碳纳米管的制备和复合材料的应用方面,提出了碳纳米管的特性及其高性能的复合材料。
1 碳纳米管的结构及其性能从结构上来看,碳纳米管具有石墨层状的结构,其中包括单壁碳纳米管和多壁碳纳米管。
组成纳米碳管的C-C共价键是自然界当中具有稳定特征的化学键,无论在理论计算还是实践当中,都能够看出来,碳纳米管具有非常强的韧性。
在制备过程当中,碳纳米管主要涉及的电弧放电、催化热解和激光蒸发等。
具体来讲,在电弧放电当中,主要制备单壁碳纳米管,但是其中具有一定的弊端,比如产率非常低,但是成本却很高;而催化热解法当中所表现出来的是设备简单和生长速度较快等特点,一般在现代工程的批量化生产过程当中,会用到这种方法。
在当前应用领域,高强度的微米级碳纤维复合材料有着非常广阔的应用前景和较好的应用效果。
但是当前我国在这一领域所取得的进展依旧比较滞后,要想在强度上取得新的突破,必须要有效减少碳纤维的直径,提高纵横比。
碳纳米管是比较典型的纳米材料,纵横比非常可观。
更为重要的是,从长度上来讲,纳米管对于复合材料的加工性能并没有非常明显的不良影响,使用这一材料能够有效聚合复合材料,改变传统加工当中的一些问题,增强复合材料的导电性能。
再加上纳米管当中所具备的结构优势,使得聚合物电导率提升的同时也不容易被改变性能[1]。
微生物燃料电池纳米纤维极材料的研究进展一、简述随着全球能源需求的不断增长和环境污染问题的日益严重,寻找清洁、高效的能源替代方案已成为全球科学家和工程师的重要课题。
微生物燃料电池(Microbial Fuel Cells, MFCs)作为一种新型的可再生能源技术,因其具有高能量密度、低成本、无污染等优点,近年来受到了广泛关注。
然而MFCs的实际性能受到电极材料的影响,因此研究高性能电极材料对于提高MFCs的能量转换效率具有重要意义。
纳米纤维极材料作为一种新型电极材料,具有比表面积大、导电性好、机械强度高等优点,被认为是MFCs领域的一个重要研究方向。
近年来研究人员通过合成、改性等多种方法制备了一系列纳米纤维极材料,并在MFCs中进行了性能测试。
这些研究表明,纳米纤维极材料可以显著提高MFCs的电流密度和功率密度,同时降低电极材料的体积和重量,从而提高MFCs的性能。
此外纳米纤维极材料还具有良好的耐腐蚀性和生物相容性,有利于实现MFCs的长期稳定运行。
尽管纳米纤维极材料在MFCs领域取得了一定的研究成果,但仍面临着许多挑战,如纳米纤维的可控性不足、电极材料的稳定性差等问题。
因此未来研究需要进一步优化纳米纤维极材料的制备工艺,提高其性能稳定性,以满足MFCs的实际应用需求。
1. 微生物燃料电池的概述;微生物燃料电池(Microbial Fuel Cells,MFCs)是一种利用微生物(如细菌、真菌等)作为催化剂,通过氧化还原反应将有机物转化为电能的新型能源设备。
自20世纪90年代以来,微生物燃料电池因其具有低成本、无污染、可再生等优点,逐渐受到学术界和工业界的关注。
近年来随着生物技术的发展,微生物燃料电池的研究取得了显著的进展,不仅在理论上得到了深入探讨,而且在实际应用中也取得了重要突破。
微生物燃料电池的核心部件是电极材料,其性能直接影响到电池的性能和稳定性。
因此研究和开发高性能、高稳定性的电极材料对于提高微生物燃料电池的能量效率和使用寿命具有重要意义。
一些纳米材料的第一性原理研究共3篇一些纳米材料的第一性原理研究1一些纳米材料的第一性原理研究纳米材料具有很高的表面积与量子效应,因此其物理化学性质与宏观材料存在很大差异。
纳米材料长期以来一直是研究的热点领域,而第一性原理计算是研究纳米材料的有效手段之一。
本文将介绍一些纳米材料的第一性原理研究进展。
一、金属纳米材料金属纳米材料(nanoparticle)是指直径小于100纳米的金属粒子。
由于尺寸效应,金属纳米材料的性质和普通金属材料有很大不同。
例如,金属纳米材料的表面能远高于体能,因此具有较大的表面活性;金属纳米材料的电磁性质受畸变效应的影响,表现出很强的荧光性和拉曼散射性等特殊性质。
第一性原理计算可用于解释金属纳米材料的这些特殊性质。
例如,研究表明,金纳米粒子中的电子受到电磁场的限制,因此显示出金的长波长表面等离子体共振(plasmon resonance)吸收峰。
此外,金属纳米材料表面的电子损失谱(EELS)发现了一些与晶界和表面纳米结构相关的现象,例如局部表面等离子体激元的出现。
二、半导体纳米材料半导体纳米材料(nanocrystal)是由几十到几百个原子组成的材料,填满一些晶格缺陷形成的结晶。
它们通常由硫化物、硒化物或氧化物制成,具有量子效应、高表面积、大比表面积和远超其体材料的激子弛豫能。
第一性原理计算研究了半导体纳米材料的物理化学性质,例如电子结构、能带结构和局部密度等。
研究表明,半导体纳米材料的能带宽度与尺寸大小直接相关。
此外,在半导体纳米材料中,表面态和缺陷态对电子输运有显著影响;表面缺陷限制了电子的移动,降低了电荷载流子的扩散。
因此,对于半导体纳米材料中的表面缺陷进行修饰或去除是改善其性能的有效方法。
三、碳基纳米材料碳基纳米材料是由纳米碳分子组成的材料,包括纳米管、碳纤维、石墨烯等各种形式的纳米碳材料。
碳基纳米材料具有独特的物理化学性质,例如热稳定性、导电性、强度高、柔韧性好等。
关于碳纳米管的研究进展1、前言1985年9月,Curl、Smally和Kroto发现了一个由个60个碳原子组成的完美对称的足球状分子,称作为富勒烯。
这个新分子是碳家族除石墨和金刚石外的新成员,它的发现刷新了人们对这一最熟悉元素的认识,并宣告一种新的化学和全新的“大碳结构”概念诞生了。
之后,人们相继发现并分离出C70、C76、C78、C84等。
1991年日本的Iijima教授用真空电弧蒸发石墨电极时,首次在高分辨透射电子显微镜下发现了具有纳米尺寸的碳的多层管状物—碳纳米管。
年,日本公司的科学家和匆通过改进电弧放电方法,成功的制备了克量级的碳纳米管。
1993年,通过在电弧放电中加入过渡金属催化剂,NEC和IBM研究小组同时成功地合成了单壁碳纳米管;同年,Yacaman等以乙炔为碳源,用铁作催化剂首次针对性的由化学气相沉积法成功地合成了多壁碳纳米管。
1996年,我国科学家实现了碳纳米管的大面积定向生长。
1998年,科研人员利用碳纳米管作电子管阴极同年,科学家使用碳纳米管制作室温工作的场效应晶体管;中国科学院金属研究所成会明研究小组采用催化热解碳氢化合物的方法得到了较高产率的单壁碳纳米管和由多根单壁碳纳米管形成的阵列以及由该阵列形成的数厘米长的条带。
1999年,国的一个研究小组制成了碳纳米管阴极彩色显示器样管。
2000年,日本科学家制成了高亮度的碳纳米管场发射显示器样管。
2001年,Schlitter等用热解有纳米图形的前驱体,通过自组装合成了单壁碳纳米管单晶,表明已经可以在微米级制得整体材料的单壁碳纳米管,并为宏量制备指出了方向。
2、碳纳米管的制备方法获得大批量、管径均匀和高纯度的碳纳米管,是研究其性能及应用的基础。
而大批量、低成本的合成工艺是碳纳米管实现工业化应用的保证。
因此对碳纳米管制备工艺的研究具有重要的意义。
目前,常用的制备碳纳米管的方法包括石墨电弧法、化学气相沉积法和激光蒸发法。
一般来说,石墨电弧法和激光蒸发法制备的碳纳米管纯度和晶化程度都较高,但产量较低。
活性炭负载金属催化剂的研究进展华鹏飞;蒋雨涛;陶雪芬【摘要】活性炭作为一种优良的催化剂载体被广泛应用于催化领域,其经酸碱预处理或氧化预处理后表面可负载一种或多种金属催化剂,是优化各种金属催化剂性能的有效方法之一。
为给今后活性炭载体催化剂的研发提供一些参考和方向,从单一金属催化剂负载和复合金属催化剂负载的制备、催化活性及应用着手,对近年来新制备的活性炭负载金属催化剂进行综述。
%Activated carbon as an excellent catalyst carrier is widely used in catalyst industry. After the pre-treatment of alkali or oxidation, it can load one or multiple metal catalysts to optimize the performance of various metals. In this paper, research progress of carbon support single-metal and multi-metal catalysts was discussed from the aspects of preparation methods, catalytic activities and application.【期刊名称】《当代化工》【年(卷),期】2016(045)009【总页数】3页(P2214-2216)【关键词】活性炭;有效负载;单一金属催化剂;复合金属催化剂【作者】华鹏飞;蒋雨涛;陶雪芬【作者单位】台州职业技术学院,浙江台州 310008;台州职业技术学院,浙江台州 310008;台州职业技术学院,浙江台州 310008【正文语种】中文【中图分类】TQ424活性炭是一种具有极丰富孔隙构造和高比表面积的多孔状炭化物,能够被动吸附一些污染物到自己的孔隙中,是目前使用最为广泛的吸附剂。
纳米纤维材料的研究进展纳米纤维材料的研究一直是材料科学领域的热门研究课题。
随着技术的不断发展,纳米纤维材料在生物医学、能源、环境科学等领域的应用也越来越广泛。
本文将介绍纳米纤维材料的最新研究进展。
一、制备方法的发展制备纳米纤维材料的方法有很多种,其中最为常用的两种方法是电纺和纳米纤维喷射技术。
电纺技术是利用高电场将高分子材料从喷嘴中拉伸成具有纳米级直径的纤维,该方法性能稳定,容易控制纤维直径,广泛应用于生物医学和能源领域。
纳米纤维喷射技术是通过将溶剂和高分子材料混合后,在高电压作用下形成细流,然后在空气中干燥,形成纳米纤维材料。
该方法制备速度快且适用于大规模生产,广泛应用于过滤分离和防护领域。
二、性能的优化在制备过程中,我们可以通过改变材料性质,调整制备条件等方法来优化纳米纤维材料的性能。
例如,将碳纤维和氧化石墨烯等材料引入到纳米纤维中,可以提高其机械性能和导电性能,并且扩展了其应用范围。
同时,通过改变纤维的表面性质、制备条件等方法,可以调节其疏水性、亲水性和稳定性等性质,以适应具体应用的要求。
此外,在生物医学领域中,我们还可以将生物活性物质与纳米纤维材料相结合,来实现纳米级别的药物送达和控释,这些都是优化纳米纤维材料性能的有效方法。
三、应用领域的拓宽在生物医学领域,纳米纤维材料已被广泛应用于组织工程和药物传递。
例如,可以通过改变纤维直径、表面性质等方法来模拟人体组织结构,帮助细胞生长和组织修复。
此外,在药物传递方面,纳米纤维材料可以将药物嵌入纳米纤维中,实现长时间的缓释和比常规药物更好的传递效果。
在能源领域,纳米纤维材料可以通过利用其高比表面积和大量的活性位点来提高储能和催化性能。
例如,在锂离子电池中,纳米纤维材料可以提高电极材料的比表面积,从而提高电池的能量密度和循环寿命。
在催化领域,纳米纤维材料可以通过高效的可控晶核成核和生长来制备高效的催化剂,提高化学反应效率。
在环境科学领域,纳米纤维材料可以通过改变其表面性质,实现高效的分离、去污和环境修复等应用。
纳米纤维材料的制备及应用研究进展随着科技的不断发展和人们对生活质量要求的提高,纳米技术越来越受到人们的关注。
纳米技术是通过自组装和自组装性的理论基础,设计和制备具有纳米尺度结构的新材料。
其中,纳米纤维作为一种重要的纳米材料,由于其特殊的性质和广泛的应用前景,吸引了众多科学家的研究。
一、纳米纤维的制备方法:1.电纺法制备:电纺法是目前制备纳米纤维最常用的方法之一,其制备原理是通过利用高电场作用下纤维素溶液表面的荷电作用将喷涌出的液滴逐渐拉伸成纳米级尺寸的纤维。
电纺法制备的纳米纤维具有较高的比表面积、较好的孔结构和悬浮性,因此被广泛应用于材料、能源、生物医学、环保等领域。
2.气相沉积法制备:气相沉积法制备纳米纤维技术是利用化学气相沉积技术,通过控制反应温度、压力和气体流量等工艺条件,在陶瓷、金属、半导体等材料基底上形成纳米级尺寸的纤维。
该方法可以制备出高度纯净和高结晶度的材料纳米纤维,但需要复杂的真空设备,成本较高。
二、纳米纤维材料的应用:1.生物医学领域:纳米纤维作为一种具有生物相容性、可降解、高比表面积、高孔隙率的生物材料,被广泛应用于修复组织、制造3D支架、制备组织工程等方面。
同时,具有药物载体、细胞培养和诊断、生物传感器等免疫分析方面的应用潜力。
2.环境保护领域:纳米纤维材料在环境保护领域的应用主要体现在水处理、废气处理、液态催化剂等方面。
通过制备新型的纳米纤维材料,提高其润湿性、晶体结构、表面活性位点等,在环境中吸附、催化、分解有害物质,具备重要的环保应用价值。
3.能源领域:纳米纤维在能源领域中的应用包括燃料电池、锂离子电池、超级电容器等,利用其高比表面积、高电导性、高反应活性等特点,来提高能量传输和储存的效率。
4.材料领域:纳米纤维材料在材料领域中的应用非常广泛,包括塑料、橡胶、金属、陶瓷等材料的增强、传热性能改善、制备纳米复合材料等方面。
三、纳米纤维材料的未来发展:目前,虽然纳米纤维材料的研究已经取得了一定的进展,但是其制备工艺和应用技术还存在着许多挑战和难点。
碳纳米管的制备、性质和应用摘要:综述了碳纳米管的研究进展,简单地介绍了单层碳纳米管和多层碳纳米管的基本形貌、结构及其表征,列举了几种主要的制备方法以及特点,介绍了碳纳米管优异的物理化学性质,以及在各个领域中潜在的应用前景和商业开发价值。
Abstract: the article reviews the study progress in nanotubes, and gives a brief introduction to single-layer carbon nanotubes and multi-walled carbon nanotubes of their morphology, structure and characterization. At the same time ,the commonly used ways of preparation and principlesas well as the applications and research prospect of carbon nanotubes are also presented.Key words: carbon nanotubes ; preparation; application前言仅仅在十几年前,人们一般认为碳的同素异形体只有两种:石墨和金刚石。
1985年,英国Sussex大学的Kroto教授和美国Rice大学的Smalley教授进行合作研究,用激光轰击石墨靶尝试用人工的方法合成一些宇宙中的长碳链分子。
在所得产物中他们意外发现了碳原子的一种新颖的排列方式,60个碳原子排列于一个截角二十面体的60个顶点,构成一个与现代足球形状完全相同的中空球,这种直径仅为0.7nm的球状分子即被称为碳60分子1-2。
此即为碳晶体的第三种形式。
1991年,碳晶体家族的又一新成员出现了,这就是碳纳米管。
日本NEC公司基础研究实验室的Iijima教授在给《Nature》杂志的信中宣布合成了这种一种新的碳结构3。
气相生长纳米炭纤维的研究进展【摘要】气相生长纳米炭纤维是一种重要的纳米材料,具有广泛的应用前景。
本文总结了气相生长纳米炭纤维的制备方法、结构特征、性能优势以及在不同领域中的应用。
研究发现,气相生长法制备的纳米炭纤维具有高比表面积、优异的导电性和力学性能,适用于电池、储能设备、传感器等领域。
未来发展方向包括进一步提高生长效率、改善纳米炭纤维的结构和性能。
气相生长纳米炭纤维的研究为纳米材料领域提供了新思路,具有重要意义,有望在未来的应用中发挥重要作用。
【关键词】气相生长、纳米炭纤维、研究进展、制备方法、结构特征、性能优势、应用领域、未来发展方向、纳米材料、新思路、应用前景1. 引言1.1 气相生长纳米炭纤维的研究进展气相生长纳米炭纤维是一种重要的纳米材料,其在纳米科技领域具有广泛的应用前景。
随着研究的不断深入,气相生长纳米炭纤维的制备方法、结构特征、性能优势以及在各个领域中的应用都得到了广泛的关注和探讨。
研究者们通过不断地探索和创新,为气相生长纳米炭纤维的发展提供了新的思路和方向。
未来,气相生长纳米炭纤维有望在材料科学、纳米技术、能源领域等多个领域取得更加重要的成就,为人类社会的进步和发展做出更大的贡献。
对气相生长纳米炭纤维的研究进展进行深入的探讨和总结,有助于更好地认识和理解这一领域的发展情况,促进相关领域的进步和创新。
.2. 正文2.1 气相生长纳米炭纤维的制备方法化学气相沉积是通过在反应室中将气态前驱体分子进行化学反应得到纳米炭纤维的方法。
在该过程中,通常使用金属催化剂如铁、镍、钴等作为催化剂。
将金属催化剂沉积在衬底上,然后将气态碳源分子(如甲烷、乙烯等)通过化学反应转化成碳原子,沉积在金属表面形成纳米炭纤维。
化学气相沉积制备方法具有操作简单、能够控制纳米炭纤维直径和长度等优点。
热解方法是指将含碳气体或液体在高温条件下使其裂解生成纳米炭纤维。
通常使用的气体有甲烷、乙烯等,将其注入反应室中,在高温下(通常是800-1000摄氏度)进行裂解,生成纳米炭纤维。
碳纳米管的研究进展及应用一引言1.1 纳米材料纳米材料是近年来受到人们极大关注的新型领域,纳米材料的概念形成于20世纪80年代,在上世纪90年代初期取得较大的发展。
广义地说,纳米材料是指其中任意一维的尺度小于100nm的晶体、非晶体、准晶体以及界面层结构的材料[1]。
当小粒子尺寸加入纳米量级时,其本身具有体积效应、表面效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应等。
纳米材料具有四大特点: 尺寸小、比表面积大、表面能高、表面原子比例大。
从而使其具有奇异的力学、电学、光学、热学、化学活性、催化和超导特性,使纳米材料在国防、电子、化工、催化剂、医药等各种领域具有重要的应用价值。
1.2 碳纳米管碳是自然界分布非常普遍的一种元素。
碳元素的最大的特点之一就是存在多种同素异形体,形成许许多多的结构和性质完全不同的屋子。
长期以来,人们一直以为碳的晶体只有两种:石墨和金刚石。
直到1985年,英国科学家Kroto 和美国科学家Smalley在研究激光蒸发石墨电极时发现了碳的第三种晶体形式C60[2],从此开启了人类认识碳的新阶段。
1991年,日本NEC公司基础研究实验室的电子显微镜专家饭岛(Iijima)发现了多壁碳纳米管(MultiWalled Carbon Nanotubes ,MWNTs),直径为4-30nm,长度为1um。
,最初称之为“Graphite tubular”。
1993年单壁碳纳米管也被发现(Single-Walled Carbon Nanotubes ,SWNTs),直径从0.4nm到3-4nm,长度可达几微米。
碳纳米管(CNT)[3]又名巴基管,是一种具有特殊结构(径向尺寸为纳米量级,轴向尺寸为微米量级、管子两端基本上都封口)的一维量子材料。
它是由单层或多层石墨片围绕中心轴按一定的螺旋角卷绕而成的无缝、中空的“微管”,每层由一个碳原子通过sp2杂化与周围3个碳原子完全键合后所构成的六边形组成的圆柱面。
碳纳米材料的研究进展自楠(天津工业大学,天津市300160)pf”一’}十……………~…牛……‘1r~……¨卅弦…。
1…、)…。
4’T…一“………-一…’¨………"抖…4”……斗……“j”6叶¨’+……”叶4t州‘n"忙…4州p’{疆%j c}裔要]碳纳米材料被誉为21世纪的重要材料,而其拳身所拥有的潜在优越挂,在化学、物理学及材料学领域具有广阔的应用前景,成一:? Z为全球科学界各缀科研^员争相关注的焦点。
本文介绍了碳纳米材料的制备方法、应用领域、国内研究现状。
~#.联键词]碳纳米材料;制备方法;应用领域;国内研;巴现状,’j2 4i i:…,j÷l??…r¨1_s+L,l?。
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’u};}^j F一“≈hi-}“:女b自4§}o二-幽撑1简介等,以提高产率,制取所需要纯度的纳米材料。
纳米是一种门何尺寸的量度单位,—纳米是一米的十亿分之一,略等于45个原子排列起来的长度。
随着扫描隧道显微镜的发明使用,世界上诞生了以0.1。
100纳米这样尺度为研究对象的前沿学科,这就是纳米科技。
纳米科技以空前的分辨率为人类揭示了—个可见的原子、分子世界,确认了应用纳米科技可以直接以原子、分子构造、重组具有特定功能的产品目标,产生了纳米技术及其产品。
2制备方法.21化学气相沉积法化学气相沉积法又称为催化裂解法,是研究人员在使用石墨电弧法制取碳纳米管之后,基于气相生长炭纤维与碳纳米管形态相似的特性,通过改正催化剂处理与工艺参数,开发出的制备碳纳米材料的另一方法。
而根据其催化剂的引,h:T y-式的不同又分为两种:基种催化裂解法【简称基种法)和浮动催化裂解法。
22石墨电孤法采用石墨电弧法批量制备的碳纳米材料具有碳纳米管产率高、纯率高、纳米管呈成束状、制备所需时间极短等特点。
04054功滋讨科2021年第4期(52)卷文章编号:1001-9731(2021)04-04054-08生物炭负载金属催化剂的制备及其应用的研究进展”曾子鸿12,田晓洁12,王允圃12,张淑梅12,刘玉环12,Roger Ruan3(1.南昌大学生物质转化教育部工程研究中心,南昌330047;2.南昌大学食品科学与技术国家重点实验室,南昌330047;3.University of Minnesota Center for Biorefining and Department of Bioproducts and Biosystems Engineering,USA MN55108)摘要:金属具有高活性、选择性等优点被广泛应用于催化领域。
近年来,金属催化剂的易失活、中毒等问题严重影响催化技术的发展。
由此,研究人员正在探寻比表面积高、孔隙率高、热稳定性良好以及机械稳定性优异的惰性物质作为载体。
其中生物炭因其表面官能团丰富,将其作为载体负载金属催化剂可缓解金属的团聚,可有效促进各类催化反应的进行。
本文综述了负载金属的生物炭催化剂的研究进展,简述了金属-生物炭催化剂不同炭化方式的优劣,分析了不同改性处理对催化性能的影响。
回顾了其在生物柴油、生物油提质、氢化、焦油裂解以及电化学等催化领域方向上的产业应用。
分析了在各催化反应中的可能作用机理,为推动国内负载金属生物炭催化剂研究和产业落地发展提供参考。
关键词:生物炭;金属;催化剂载体;制备;应用中图分类号:O643.3文献标识码:A DOI:10.3969/.issn.1001-9731.2021.04.0090引言随着现代社会的发展,化石能源日渐枯竭,越来越多的研究人员开始关注可再生能源的开发,其中生物质能源是最重要的可再生能源之一。
据国家能源局印发的《生物质能发展“十三五”规划》1数据显示,目前全国可作为能源利用的生物质资源总量每年约4.6亿吨标准煤,目标至2020年,生物质能年利用量约5800万吨标准煤。
柔性碳基纳米纤维膜的研究进展作者:刘伟红林怡雪宋立新熊杰来源:《丝绸》2020年第12期摘要:碳纳米纤维膜具有优良的导电性、热稳定性、低密度和抗化学腐蚀性能,在能源和环境等领域具有广泛的应用。
静电纺丝是一种简单而有效制备纳米纤维膜的技术,柔性碳纳米纤维膜受到越来越多的关注。
然而,静电纺碳纳米纤维膜往往是脆性的,限制了碳纳米纤维膜的应用。
文章综述了靜电纺丝柔性碳纳米纤维膜的研究进展,重点叙述了柔性碳纳米纤维膜的性能和柔性机理,归纳颗粒增韧、相变增韧和封端增韧三种柔性机理,为进一步研究和发展柔性碳纳米纤维膜提供参考依据。
此外,提高碳纳米纤维膜的柔性对于柔性器件和可穿戴纺织品的发展具有重要意义。
关键词:碳纳米纤维膜;柔性;掺杂;增韧机理;应用中图分类号: TS102.527.2;TQ342.74 文献标志码: A 文章编号: 10017003(2020)12000108引用页码: 121101 DOI: 10.3969/j.issn.1001-7003.2020.12.001(篇序)Research progress of flexible carbon based nanofibers filmsLIU Weihong, LIN Yixue, SONG Lixin, XIONG Jie(College of Textile Science and Engineering(International Institute of Silk), Zhejiang Sci-Tech University, Hangzhou 310018, China)Abstract: Carbon nanofiber membranes have excellent electrical conductivity, thermal stability, low density and chemical corrosion resistance, which are widely used in energy and environment fields. Electrospinning is a simple and effective technology for preparing nanofiber membranes. Flexible carbon nanofiber membranes have attracted more and more attention. However, electrospun carbon nanofiber membranes are often brittle, which limits the application of carbon nanofiber membranes. In this paper, the research progress of electrospun flexible carbon nanofiber membranes is reviewed, and the properties and flexible mechanism of flexible carbon nanofiber membranes are narrated. Besides, three flexible mechanisms, namely particle toughening, phase transformation toughening and end-capping toughening, are summarized to provide reference for further research and development of flexible carbon nanofiber membranes. In addition, improving the flexibility of carbon nanofiber membrane is of great significance to the development of flexible devices and wearable textiles.Key words: carbon nanofiber membrane; flexibility; doping; toughening mechanism; application碳纳米纤维[1]是由多层石墨片卷曲而成的纤维状纳米碳材料,一般具有10~500 nm的直径,长度约0.5~100 μm,是介于碳纳米管和普通碳纤维之间的纤维碳材料。
费托合成中碳载体负载铁催化剂研究进展程杨;孟凡会;李忠【摘要】碳材料种类繁多,主要包括活性炭、碳纳米纤维、石墨烯、碳微球、碳纳米管及新型介孔碳等,碳材料作载体时其表面性质、孔道结构及与活性金属的相互作用均可影响其催化性能.综述了近年来碳材料载体在铁基费托催化剂中的研究进展,简述了碳材料改性方法及对催化性能的影响,介绍了新型铁基催化剂设计思路和合成方法.【期刊名称】《天然气化工》【年(卷),期】2019(044)001【总页数】5页(P113-117)【关键词】铁基催化剂;费托合成;碳材料载体;碳材料改性;碳包覆【作者】程杨;孟凡会;李忠【作者单位】太原理工大学煤化工研究所,煤科学与技术教育部和山西省重点实验室,山西太原 030024;太原理工大学煤化工研究所,煤科学与技术教育部和山西省重点实验室,山西太原 030024;太原理工大学煤化工研究所,煤科学与技术教育部和山西省重点实验室,山西太原 030024【正文语种】中文【中图分类】TQ426;O643.3费托合成(FTS)反应可以将合成气转化为超纯液态燃料以及其他化学品[1-4],目前工业上多采用钴和铁作为活性金属制备催化剂。
相比钴催化剂,铁基FTS催化剂价格更便宜,且CH4副产物较少、烯烃选择性高[1,3]。
此外,铁基催化剂在高温下具有优异的水汽变换活性,可以使用低氢碳比的煤基合成气直接进行反应[2]。
γ-Al2O3、SiO2等氧化物与活性组分 Fe之间存在较强的相互作用,导致Fe物种难以被还原和碳化,因而催化活性不高[3,5]。
碳材料具有可观的比表面积以及可调的孔道结构是理想的载体材料,且与活性组分Fe之间相互作用甚弱,近年来在铁基FTS反应中被大量研究。
目前碳材料负载型铁基催化剂主要通过两种方法制备,一是采用浸渍法将活性组分分散在碳材料载体表面或封装在载体孔道内;二是先合成出含铁有机复合物,然后通过碳化处理制备出具有碳包覆或镶嵌结构的铁基催化剂,且该类催化剂催化性能优异。
碳纳米管基非贵金属催化剂在电催化氧化还原中的应用研究进展王启晨;王璟;雷永鹏;陈志彦;宋垚;罗世彬【摘要】燃料电池和金属-空气电池是将化学能直接转化成电能的绿色电池,具有能量密度高、安全和环保等优点,相比传统能源具有独特优势.然而,目前阴极氧还原反应(oxygen reduction reaction,ORR)使用的贵金属铂(Pt)储量低,成本高,易中毒失活,严重限制了燃料电池的大规模应用.因此,开发廉价、高效、稳定的非贵金属催化剂成为研究热点.碳纳米管具有本征sp2杂化结构、优异的导电性、高比表面积、良好的化学稳定性等突出优点,受到广泛关注.本文综述了碳纳米管基非贵金属ORR 催化剂的最新进展,主要包括非金属掺杂、过渡金属-氮-碳纳米管、负载过渡金属及其衍生物(氧化物、碳化物、氮化物、硫化物等)、负载单原子、与其他碳材料(石墨烯、多孔碳、碳纳米纤维)复合以及碳纳米管基自支撑电极.最后,对碳纳米管基非贵金属ORR催化剂的研究前景和下一步研究方向进行了展望.%Fuel cell and metal-air batteries are green batteries which directly convert chemical energy into electricity,possessing important merits compared to the traditional energy,examples of high energy density,safety and environmental benignity.However,the low reserves,high cost,easy poisoning and deactivation of precious metal platinum (Pt) used in cathodic oxygen reduction reactions (ORR) have severely limited the development of the fuel cell in large-scale.Therefore,the research on development of cheap,efficient and stable non-precious metal catalyst has become a hotspot.Carbon nanotubes (CNTs),owning to the outstanding feature such as the intrisic sp2 hybrid structure,excellent conductivity,highspecific surface area,good chemical stability,etc,have received wide attentions.Firstly,the recent progress in the noble-metal-free CNTs-based ORR catalysts were summarized,mainly including non-metal element doping,transition metal-nitrogen-CNTs,CNTs supported transition metals and their derivations (oxides,carbides,nitrides,sulfides,etc),CNTs supported single atoms,composited with other carbon materials (graphene,porous carbon,carbon nanofibers) and self-standing electrodes based on CNTs.Finally,the prospect and the future research direction of CNTs-based ORR catalysts are also discussed.【期刊名称】《无机化学学报》【年(卷),期】2018(034)005【总页数】16页(P807-822)【关键词】碳纳米管;燃料电池;氧还原;非贵金属催化剂;复合;单原子【作者】王启晨;王璟;雷永鹏;陈志彦;宋垚;罗世彬【作者单位】中南大学,航空航天学院&轻质高强结构材料重点实验室,长沙410083;武汉科技大学省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室,武汉 430081;高性能陶瓷和超微结构国家重点实验室,上海 200050;国防科技大学理学院,长沙410073;中南大学,航空航天学院&轻质高强结构材料重点实验室,长沙 410083;国防科技大学基础教育学院,长沙 410073;中南林业科技大学材料科学与工程学院,长沙 410004;中南林业科技大学材料科学与工程学院,长沙 410004;中南大学,航空航天学院&轻质高强结构材料重点实验室,长沙 410083【正文语种】中文【中图分类】O6460 引言面对日益严重的能源危机和环境污染等一系列问题,迫切需要发展新型清洁、高效、安全的能源,这已成为全世界范围的共识。
碳纳米材料的研究进展XX武汉大学化学与分子科学学院摘要:碳纳米材料是具有纳米尺寸的碳材料,它有纳米材料的特性如表面效应,并且已经在许多领域中有着广泛的应用,如新能源、高效的储存器及各种电子器件。
由于碳元素在自然界中丰度大,相对质量小,化学与热力学性质稳定,所以在最近的二十年里碳材料在轻质、稳定结构材料方面有很广泛的应用。
尤其像富勒烯、碳纳米管、石墨烯、碳纤维等碳纳米结构材料引起了科学家们的广泛关注。
并且这些材料有可能为我们在新能源和高效的微电子器件方面带来革命性的突破。
本文将通过最新的研究成果,介绍碳纳米材料在电学器件、光学器件、传感器件等方面的应用,比较说明富勒烯,碳纳米管,石墨烯等材料的潜在应用前景,并对未来石墨烯的研究中的挑战做综述性论述。
关键词:碳纳米材料发展趋势新的研究成果微电子器件The development of carbon nanomaterialsYang LiCollege of chemistry and molecular, Wuhan universityAbstract:carbon nanomaterials materials, that is, carbon materials with a feature size on the nanometer scale and, in some cases, functionalized surfaces, already play an important role in a wide range of emerging fields, such as the search for novel energy sources, efficientenergy storage, sustainable chemical technology, as well as organic electronic materials. The high natural abundance of carbon, its low specific weight, as well as the chemical and thermal robustness of the different carbon allotropes have resulted in carbon components being increasingly utilized in cheap, lightweight, and durable high-performance materials over thepast two decades.[1] In particular, carbon nanostructures such as fullerenes, carbon nanotubes (CNTs), graphene, and carbon fibers are famous.Furthermore, such materials might offer solutions to the challenges associated with the on-going depletion of nonrenewable energy resources or climate change, and they may promote further breakthroughs in the field of microelectronics.Here, we present an extensive review of carbon nanomaterials in electronic, optoelectronic, photovoltaic, and sensing devices with a particular focus on the latest examples based on the highest purity samples. Specific attention is devoted to each class of carbon nanomaterial,thereby allowing comparative analysis of the suitability of fullerenes, carbon nanotubes, and graphene for each application area. In this manner, this article will provide guidance to future application developers and also articulate the remaining research challenges confronting this field.Key words carbon nanomaterials development trend new research results microelectronics引言:碳元素是生命的骨架, 是人类最早接触并利用的元素之一碳元素的最大特点之一是存在众多的同素异形体, 如金刚石、石墨、富勒烯、碳纳米管、石墨烯、卡拜等。