关键词： 有机硅弹体   八乙烯基-笼型倍半硅氧烷(OV-POSS)   纳米复合材料   绝缘性能   温度  

摘要： 为了研究温度和掺杂含量对有机硅弹体/八乙烯基-笼型倍半硅氧烷(SE/OV-POSS)纳米复合材料绝缘和热学性能的影响,该文制备了纯有机硅弹体及不同掺杂含量的SE/OV-POSS纳米复合材料,对材料进行了SEM断面形貌表征、傅里叶红外光谱测量、热重分析、交联度实验、热刺激去极化电流测试、不同温度下介电谱和直流电导率测量,以及不同电场强度下的量子化学计算,分析了掺杂含量对SE/OV-POSS纳米复合材料交联网络的影响,以及温度对纳米复合材料电荷传输的作用机制。结果表明:掺杂质量分数为3%的OV-POSS可以与有机硅弹体基体形成密集的交联网状结构,有效抑制基体分子长链段发生介电弛豫运动,使纳米复合材料的热分解温度、交联度、α弛豫温度和陷阱能级显著增大;在20℃和120℃下,OV-POSS的未反应乙烯基和无机内核在纳米复合材料中分别起到深电子陷阱和深空穴陷阱作用,阻碍电极注入的载流子在材料内部传输,导致纳米复合材料的直流电导率小于纯有机硅弹体;然而在220℃下,纳米复合材料内部的大量热电子激发导致其绝缘特性的劣化。上述研究结果表明,适量掺杂的OV-POSS可以有效提升有机硅弹体在20℃和120℃下的绝缘性能。

关键词： 铜基硫化物   光催化   降解   光生载流子   异质结   纳米复合材料  

摘要： 铜基硫化物禁带宽度窄,具有局域表面等离子体共振效应,对可见光有良好的吸收能力,且储量丰富、无毒,这些优势使铜基硫化物光催化剂引起了研究者们的广泛关注。然而,铜基硫化物光生电子和空穴复合速率高,可见光利用效率低,阻碍了其在光催化领域的应用,因此研究者们尝试了不同的改性策略提高其光催化性能。本文综述了铜基硫化物的改性策略,主要论述了形貌调控、晶相调控、半导体异质结等方式对铜基硫化物光催化性能的改性,分析了不同改性方法对铜基硫化物光催化性能提高的作用,以及铜基硫化物在光催化降解有机污染物、光解水产氢、光催化还原CO_(2)等方面的应用,并对铜基硫化物改性研究方向做出了展望。

关键词： 光催化   碘氧化铋(BiOI)   金属有机框架   双酚A   纳米复合材料  

摘要： 光催化技术作为一种绿色、高效、廉价的水处理技术,被广泛应用于如内分泌干扰素等持久性有机物的降解治理.利用高比表面的金属有机框架材料修饰半导体材料可有效提高半导体的光催化性能.本研究以比表面积高且具有孔径规则的ZIF-8修饰中空花瓣状BiOI半导体材料,制备性能优异的BiOI/ZIF-8光催化复合材料.同时,利用多晶X射线衍射、扫描电子显微镜、高分辨透射电镜、紫外-可见漫反射等研究手段对样品进行表征.最后,采用高效液相色谱仪对光催化降解样品进行浓度分析,探究复合材料的光催化活性.结果表明,修饰后BiOI/ZIF-8复合材料的光催化性能显著增强,而当BiOI与ZIF-8质量比为1∶1时复合材料的光催化降解性能最好,可见光照射45 min后对20 mg·L^(-1)双酚A溶液的降解率达到99.77%.通过活性自由基捕集实验和ESR测试分析了光催化的降解机理.

关键词： 聚苯胺   镍   表面活性剂   原位聚合   纳米复合材料  

摘要： 介绍了纳米镍与聚苯胺有机/无机杂化材料的合成和表征。以1,2-丙二醇为还原剂和溶剂,采用液相还原法制备纳米镍。考察了不同表面活性剂(十二烷基胺、PVP和油酸)、表面活性剂浓度和NaOH浓度对纳米镍颗粒结构和形貌的影响。选择了制备纳米镍的最佳处方,在上述制备的纳米Ni粒子存在下,采用原位聚合法制备了PANI@Ni纳米复合材料。研究了Ni含量对PANI@Ni纳米复合材料导电性能的影响。结果表明,合成的纳米Ni颗粒为立方晶体结构的单相Ni颗粒,反应体系中不同的表面活性剂、表面活性剂浓度和NaOH浓度对纳米Ni颗粒的形貌有显著影响。在Ni和PANI之间的电荷补偿模型中表明,制备的PANI@Ni纳米复合材料的形貌与反应体系中Ni的含量有关,提出了形成不同形态复合材料的可能机理。PANI@Ni纳米复合材料的室温电导率与反应体系中Ni的含量有关。

关键词： 纳米材料   聚苯乙烯   改性   纳米复合材料   研究进展  

摘要： 聚苯乙烯(PS)是现代塑料工业中的重要材料,具有成型性好、电绝缘性优良、价格低廉等优点。但同时也存在质脆、冲击强度不高、耐热性能差等缺陷。在众多的改性方法中,利用纳米材料的超微尺寸和表面活性效应对PS进行改性显示了其独特的优势,这种方法可以大幅度提高PS的强度、韧性、耐老化性能、耐热性能等。本文综述了近年来纳米材料对PS的改性方法及其复合材料的制备及性能,并对其发展方向进行了展望。

关键词： 交联度   纳米复合材料   交联聚乙烯   有机化蒙脱土   介电性能  

摘要： 为了研究交联度对纳米复合材料拉伸性能和介电性能的影响,通过调控交联时间,制备了不同交联度的交联聚乙烯/有机化蒙脱土(XLPE/OMMT)纳米复合材料。采用X射线衍射(XRD)测试判断蒙脱土的插层分散状态和试样聚集态结构的变化,利用扫描电子显微镜(SEM)观察试样的结晶形态,并对其拉伸性能、电导-温度特性、介电常数、介质损耗及击穿场强进行了测试。结果表明:交联形成的三维网状结构抑制了晶体生长,且晶体尺寸和结晶度随交联度的增加而不断减小;剥离分散的OMMT在XLPE/OMMT中充当了物理交联点,与交联键共同作用,提高了纳米复合材料的拉伸强度,且不断完善的交联网络,使复合材料的弹性模量增大,韧性增强。纳米复合材料的电导率随温度升高而增大,其活化能的大小与交联度和OMMT的界面区域有关。完善的交联网络和均匀分布的界面区,增加了势垒,提高了复合材料的活化能。交联度的增加,形成较强的分子间作用力,阻碍了偶极子和侧基的转向极化,使介电常数和介质损耗角正切值减小;OMMT的加入和交联结构的完善,共同提高了复合材料的击穿场强;但过度交联会影响OMMT在基体中的分散程度,使OMMT片层发生微重排,进而导致OMMT与基体的界面结合力下降,劣化的OMMT排列和分散,使自由电子易脱离束缚,对晶格结构造成破坏,增加了复合材料的微观缺陷,使击穿场强降低。

关键词： 缺陷   界面   纳米复合材料   二氧化碳还原反应   氮气还原反应  

摘要： 实现碳氮循环是人类社会发展的迫切要求，也是催化领域的热门研究课题。在可再生能源的推动下，电催化技术引起了人们的广泛关注，且可以通过改变反应电压获得不同的目标产品。基于此，电催化技术被认为是缓解当前能源危机和环境问题的有效策略，对实现碳中和具有重要意义。其中，电催化CO2还原反应(CO2RR)和N2还原反应(N2RR)是一种有前途的小分子转化策略。然而，CO2和N2均为线性分子，其中C＝O和N≡N键的高解离能导致了它们高的化学惰性。此外，最高占据分子轨道(HOMO)和最低未占分子轨道(LUMO)之间的巨大能量间隙使它们具有高的化学稳定性；且CO2和N2的低质子亲和力使它们难以被直接质子化。另一方面，由于CO2RR和N2RR与析氢反应(HER)具有相近的氧化还原电位，造成其与HER之间存在竞争性关系，这也是致使催化剂在CO2RR和N2RR转化效率低的重要影响因素。因此，CO2RR和N2RR仍然面临着过电位高及法拉第效率低等问题。为了克服这些瓶颈，人们为提升CO2RR和N2RR电催化剂性能做出了很多努力。众所周知，电催化过程发生在催化剂表面，主要涉及质量传递和电子转移等过程。由此可见，催化剂的性能与其质量和电子传输能力密切相关，而调控催化剂表面结构可以优化活性点的质量和电子转移行为。电催化剂的缺陷和界面工程可通过表面原子工程来实现电子结构调控，对于提高气体吸附能力、抑制HER、富集气体及稳定中间产物等具有重要意义。到目前为止，所报道的各种缺陷和复合电催化剂在提高CO2RR和N2RR催化性能等方面均表现出巨大的潜力。在此，我们综述了CO2RR和N2RR中催化剂缺陷工程及界面工程的最新进展；首先讨论了四种不同的缺陷(空位、高指数晶面、晶格应变和晶格无序)对CO2RR和N2RR性能的影响；然后，总结了界面工程在聚合物-无机复合材料催化剂中的重要作用，并给出了典型实例；最后，展望了原子级电催化剂工程的发展前景，提出了开发和设计高效CO2RR和N2RR电催化剂的未来发展方向。

关键词： ZnO   Ti_(3)C_(2)T_(x)   纳米复合材料   气体传感器   室温  

摘要： 通过种子层诱导自组装的方式合成了ZnO/Ti_(3)C_(2)T_(x)纳米复合材料,并对其结构和微观形貌进行分析。结果显示,与ZnO气体传感器相比,ZnO/Ti_(3)C_(2)T_(x)气体传感器在对10^(-5)NO_(2)响应度变化不大的情况下,工作温度大幅度降低,实现了室温检测;并对其可能的气敏机理进行了深入分析。实验工作表明了ZnO/Ti_(3)C_(2)T_(x)气体传感器在NO_(2)的室温检测中具有潜在的应用价值。

关键词： γ-Fe_(2)O_(3)量子点   Bi_(2)Te_(2.7)Se_(0.3)   纳米复合材料   热电性能  

摘要： 采用溶剂热法合成出γ-Fe_(2)O_(3) 量子点,并利用室温闪烧法合成了Bi_(2)Te_(2.7)Se_(0.3)化合物。将γ-Fe_(2)O_(3) 量子点添加到Bi_(2)Te_(2.7)Se_(0.3)粉料中,通过放电等离子烧结法制备出γ-Fe_(2)O_(3) 量子点/Bi_(2)Te_(2.7)Se_(0.3)纳米复合块体材料,研究了γ-Fe_(2)O_(3) 量子点添加对Bi_(2)Te_(2.7)Se_(0.3)物相、微观结构及热电性能的影响。结果表明:添加质量分数为5%以内γ-Fe_(2)O_(3) 量子点未对Bi_(2)Te_(2.7)Se_(0.3)的物相产生明显影响,γ-Fe_(2)O_(3) 量子点分散在Bi_(2)Te_(2.7)Se_(0.3)层状晶粒间,且降低了Bi_(2)Te_(2.7)Se_(0.3)的晶粒尺寸。随着γ-Fe_(2)O_(3) 添加量的增加,材料的载流子浓度和迁移率均下降,使得电导率和塞贝克(Seebeck)系数同时降低,导致功率因子下降,而热导率也获得了显著降低,使得ZT值略有增加,纯样和添加质量分数为5%γ-Fe_(2)O_(3) 量子点样品的最大ZT值分别为0.407和0.418。

关键词： 氮、磷共掺杂   多孔碳   纳米复合材料   Fe Ni P   锂硫电池  

摘要： 多孔碳材料由于具有优异的导电性,高的孔隙率以及可有效地吸附多硫化物等优点被广泛应用于锂硫电池.本文以植酸(PA)和三聚氰胺作为磷源和氮源,通过高温裂解法成功制备了N,P共掺杂的三维多孔碳纳米复合材料(FeNi/FeNiP@NP-C)作为载硫基质.FeNi/FeNiP@NP-C三维多孔碳骨架具有良好的导电性能,它不仅能够有效地吸附可溶性多硫化物,同时能够促进电子转移从而提高反应动力学.实验结果表明S@FeNi/FeNiP@NP-C正极有较好的电化学性能和循环稳定性,在硫负载量为1.0 mg cm^(-2)以及0.1C的电流密度下,S@FeNi/FeNiP@NPC电极可达到1035.8 mAh g^(-1)的初始放电比容量,在0.1 C电流密度及较高硫负载量(4.3 mg cm^(-2))下循环100圈后仍能保持435.5 mAh g-1的放电比容量.