关键词： 纳米复合材料   核壳结构   制备   催化应用  

摘要： 核壳结构纳米复合材料,即一层或多层的无机或有机材料借助某种相互作用力包覆在无机或有机颗粒的外表面所形成的具有核壳结构的纳米材料。核壳结构纳米复合材料可以改善外壳和内核的不足,提高材料的光、电、磁、催化等特性。根据核和壳层的不同可划分出多种分类,且制备方法多样。核与壳之间的相互作用促使核壳结构纳米复合材料呈现出多种优异的功能特性,广泛应用于诸多领域。在催化中,核壳结构纳米复合材料不但表现出良好的耐化学侵蚀特性还能有效减少纳米粒子的团聚、烧结等问题。该文综述了核壳型纳米复合材料的分类、制备方法及在催化领域中的应用,简单阐述了其形成机理,并对其未来发展方向进行了展望。

关键词： 半湿法改性   凹凸棒土   力车胎   工艺性能   力学性能   纳米复合材料  

摘要： 采用机械共混法制备了半湿法改性纳米凹凸棒土(AT)补强力车胎胶料,研究了改性AT填充份数对力车胎胶料门尼黏度、硫化特性及力学性能的影响,并用扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)观察了改性AT及其补强的力车胎胶料的微观结构。结果表明,改性后的AT是由直径10~25 nm,长度100~2000 nm的纳米单晶聚集而成,单晶间的作用力较微弱,能在机械剪切力的作用下分离并均匀分散在力车胎胶料中,形成界面金金2结合效果良好的纳米复合材料。半湿法改性后的AT相对于沉淀法白炭黑,能降低力车胎胶料的门尼黏度,缩短硫化时间,改善力车胎胶料的加工工艺性能。随改性AT用量的增加,力车胎胶料的拉伸强度、300%定伸应力和撕裂强度先增大后略有下降;当改性AT添加量为60份时,力车胎胶料的综合性能最佳,其各项力学性能值均达到并超过国家标准的要求。

关键词： 碳点   纳米团簇   纳米复合材料   重金属离子检测   荧光复合薄膜  

摘要： 随着人口的过度增长、科技和工业的发展,致使自然环境遭到了巨大的损害。而重金属又以各种形式和状态广泛存在于社会环境和自然环境中,对环境和我们的地球村造成了严重影响。大量的重金属被农业污染物和工业废气污染了整个生态环境。采用不同的技术手段,可以有效地消除水体中的重金属污染物,并进行检测。为了有效地保护我们的环境,研究出一种高效、安全、经济的技术手段,以便准确地检测和控制生态系统中的重金属污染。光致发光的碳点和纳米簇作为新型的荧光材料具有广阔的应用前景,由于他们吸引人的特征而备受关注。然而,其复合材料的发展仍存在一些困难与阻碍,基于碳点和铜纳米簇的有效荧光信号放大方案的开发具有挑战性,因此开发出新型的荧光纳米复合材料是非常重要的。本论文主要研究内容如下:在第一部分工作中,以邻苯二胺为碳源,磷酸为钝化剂,制备了发射红色荧光的碳点(CDs),然后加入硅藻土(Diatomite),通过一步水热法成功制备了具有信号放大能力和更高荧光量子产率的碳点/硅藻土纳米复合材料(CDs/Diatomite)。合成的CDs/Diatomite纳米复合材料通过SEM、FT-IR、XRD、Raman、UV-Vis和荧光技术对其进行了表征。所得CDs/Diatomite纳米复合材料水分散性好,光致发光稳定。结果表明,硅藻土包覆CDs后,CDs的荧光量子产率由10.1%提高到32.3%。CDs/Diatomite纳米复合材料对水溶液中的六价铬离子具有选择性和灵敏的荧光猝灭行为并且对六价铬离子的传感灵敏度有显著提高。随着Cr(VI)浓度的不断升高,CDs/Diatomite纳米复合材料的六价铬离子的检测限达到了0.15μM,而在365 nm紫外灯的照射下,它的荧光颜色也从原本的红色转变成了深黑色。此外,为了增强其可视化和方便性,还开发出了一种Cr(VI)检测试纸,可拓展CDs/Diatomite纳米复合材料在环境检测等方面的应用效果。在该部分工作中,首先,以D-青霉胺为配体制备了铜纳米团簇(Cu NCs),基于量子限域效应将其掺杂进硅藻土的孔隙中,得到了荧光更强和更高荧光量子产率的铜纳米簇/硅藻土纳米复合材料(Cu NCs/Diatomite)。制备的Cu NCs/Diatomite纳米复合材料在波长为340 nm的光激发下发出波长为650 nm的红色荧光。基于铜纳米团簇的荧光纳米复合材料不仅可以增强Cu NCs的荧光发射强度,并且增强了其猝灭效率。此外,为了增加其方便性和可视化,将聚乙烯醇(PVA)和Cu NCs/Diatomite纳米复合材料复合,室温下,静止12 h,成功制得了红色光致发光的荧光纳米复合薄膜(Cu NCs/Diatomite/PVA)。通过实验我们发现,将Cu NCs/Diatomite/PVA复合薄膜的Cu NCs会与Cr(VI)反应,随着Cr(VI)的不断加入,Cu NCs/Diatomite/PVA荧光复合薄膜的荧光强度慢慢降低,在紫外线灯下,我们可以看到红色荧光的显著减弱直至荧光猝灭。而通过这些现象,能够完成对水环境中Cr(VI)的特异性检测。Cu NCs/Diatomite/PVA在日光下的颜色由乳白色变为棕黄色。

关键词： 聚酯材料   二硫化钼   纳米复合材料   光热转换   功能性纤维   织物  

摘要： 随着社会的不断发展以及生活质量的提升,人们对纤维等纺织品的需求从最初的遮蔽身体、驱寒保暖逐渐转向健康防护与智能高级。研究和开发多功能的聚酯材料,对差别化、功能性纤维的设计和生产具有重要的意义。聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)性能优异,相应的涤纶位居合成纤维之首,应用广泛。但PET功能性不足,常需改性使用。为此,本文围绕PET的功能改性,在PET中引入具有特殊光电功能的单层MoS2纳米片,构建MoS2复合改性的功能材料与纤维。通过空间限域策略,制备横向尺寸可控的单层MoS2纳米片,采用原位聚合的方法制备单层MoS2纳米片/PET的纳米复合材料,造粒后熔融纺丝得到功能纤维样品。深入考察了单层MoS2对复合纤维性能的影响规律,成功制得具有优异光热转换功能的纤维产品。研究工作取得的主要结论如下:(1)通过空间限域策略,改变模板的尺寸,制备得到横向尺寸50 nm～5 μm可调、厚度薄至1 nm的单层MoS2纳米片,其在水、乙二醇等溶剂中分散性和稳定性良好。(2)通过原位聚合的方法制备PET/MoS2复合材料,0.5wt%的MoS2在PET基体中分散良好,并可起到异相成核作用,促进PET链结晶。大尺寸MoS2纳米片可使PET/MoS2复合纤维的刚性提升、断裂伸长率下降,而小尺寸MoS2纳米片则会使纤维刚性下降、断裂伸长率提升,实现聚酯材料力学性能的精准调控。(3)通过原位聚合的方式,宏量制备了 PET/MoS2复合材料,经熔融纺丝、织布成功制得复合织物。MoS2纳米片赋予了复合纤维优异的光热转换功能,MoS2含量0.5 wt%的复合织物全波段的光吸收率高达85%,在标准太阳光照射条件下的光热升温幅度差高达55.4℃,并且功能持久稳定,循环耐用。该织物可用于海水蒸发,标准太阳光条件下水蒸发速率为0.96kg·m-2·h-1,蒸发效率高达65%。

关键词： 纳米复合材料   MXene (Ti3C2Tx)   阻抗匹配   电磁波吸收  

摘要： 电磁波防护材料已经广泛应用于国防、医疗等众多领域。二维层状金属碳化物(MXene)作为一种新型二维材料,有着独特的层状结构、良好的导电性、众多表面官能团和缺陷,在储能材料、吸附材料,还有吸波材料方面,都有非常多应用。在吸波材料方面,独特的结构和特性使其应用广泛,但由于高的电导性会导致阻抗匹配较差,限制了电磁波的吸收性能。本文将MXene(TiCT)作为研究目标,通过掺杂、煅烧、磁化、复合等手段制备MXene基纳米复合材料。对纳米复合材料的组分、形貌、结构等进行研究分析,通过矢量网络分析仪研究纳米复合材料的电磁波吸收性能,讨论相关的吸波机理。研究结果如下:(1)通过在MXene表面掺杂FeO、PPy@β-Si WCo,成功制备了高效的纳米复合吸收体。多金属氧酸盐和盐酸作为质子酸掺杂聚吡咯,在主链上附着阴离子,可以调节电磁参数,使纳米复合材料容易实现最佳导电性和阻抗匹配;FeO引入磁损耗,Fe和Fe的自由运动引起多极化;纳米复合材料中的缺陷、偶极子和悬空键诱导了偶极子极化;不同材料间的电荷积聚,会使界面极化增强。研究了不同制备的一元到三元产物、不同的负载率和不同的组分比例对纳米复合材料吸波性能的影响。当填充量为45 wt%时,MXene/PPy@β-Si WCo/FeO纳米复合材料在1.7 mm时的最佳反射损耗可达-62.6 d B,在1.5～2.9 mm的范围内可获得9 GHz的有效吸收带宽。(2)对MXene和硫脲经过高温煅烧产生的S-MXene(Ti O)提供了丰富的缺陷和官能团,由此产生的偶极极化弛豫优化了介电性能。Ag的引入提高了纳米复合材料的导电性,而Co Ni合金可以提高磁损耗,改善阻抗匹配。适当的导电性、偶极极化、界面极化和磁损耗的协同作用可以增强纳米复合材料的电磁波吸收。S-MXene(Ti O)/Ag/Co Ni纳米复合材料在厚度为2.1 mm(负载率50 wt%)时的最小反射损耗为-63.1 d B,在2.0 mm时的有效吸收频带宽为5.2 GHz。此外,通过对纳米复合材料的组分比例和负载率的调整(S-MXene(Ti O):Ag:Co Ni=6:6:6;负载率为55 wt%),在1.5 mm处获得的最小反射损耗为-80.9 d B。(3)采用自组装和碳化等手段成功合成了MXene/NPC@W(O)/Ni纳米复合材料。磷钨酸掺杂聚吡咯经碳化后形成NPC@W(O)材料,碳化后形成的缺陷表明更多偶极极化的产生,且碳化后形成的多晶多相会引起多重界面极化,优化了材料的介电性能。Ni的引入会调节电磁参数,增加损耗机制,改善阻抗匹配。MXene/NPC@W(O)(Fe Cl)/Ni纳米复合材料在很薄的厚度下表现出了对入射电磁波的良好吸收性能。MXene/NPC@W(O)(Fe Cl)/Ni纳米复合材料在负载率为45 wt%,厚度为2.0 mm时有着-63.8 d B的最小反射损耗值,对应的有效频带宽为5.5 GHz,将厚度范围调节为1.7～3.5mm,有效频带宽可达到9 GHz。

关键词： 纳米复合材料   介电常数   表面效应  

摘要： 聚醚酰亚胺(PEI)是一种具有稳定的介电性能、优良的机械性能及热稳定性的高性能聚合物，但较低的介电常数限制了它在电子电气等领域的应用。　　为了解决上述问题，本文从两个思路出发:首先，通过向聚合物基体中添加低介电常数的无机纳米颗粒，试图在不显著牺牲击穿强度的前提下，提高聚合物纳米复合材料的介电常数;其次，在对聚合物纳米复合薄膜分析的时候发现薄膜厚度亦会影响其介电性能，因此测试了不同厚度聚合物纯膜的介电等性能的变化,并深入探索其影响机制。主要实验内容与结论如下:　　(1)制备MgO/PEI聚合物纳米复合材料并测试其介电及储能性能的变化。当MgO纳米颗粒的含量为0.3vol％时，介电常数提升至4.5,约为PEI薄膜的1.4倍，这是由于界面极化效应对介电响应的增强;而当MgO纳米颗粒的含量达20vol％时复合材料的介电常数为6.5,相比PEI薄膜提升了约100％,其中主要因素是引入的高体积分数的MgO纳米颗粒会提供更多自由体积，有利于部分偶极的介电响应，此时聚合物薄膜厚度也显著增加，这引发了对表面效应的猜想。　　(2)制备两种典型聚合物PEI和聚(偏氟乙烯—三氟乙烯)[P(VDF-TrFE)]的不同厚度的薄膜样品,并对它们的表面效应进行研究。随着PEI聚合物薄膜厚度从10μm增加到50μm,其介电常数从3.4增加至5.8,增长了约71％。对于铁电聚合物P(VDF-TrFE)来说，随着其薄膜厚度的增加，介电常数与压电系数都得到了显著的提升。当P(VDF-TrFE)聚合物薄膜厚度达到50μm时，其压电系数为28.5pC/N,比10μm的薄膜提升了约44％。通过对不同厚度的聚合物薄膜样品进行测试表征，研究了厚度对介电性能、电滞回线及压电效应的影响，并验证了表面效应。

关键词： 纳米复合材料   溴化丁基橡胶   有机蒙脱土   高分散性  

摘要： 溴化丁基橡胶由于其本身优异的气密性能常用于汽车轮胎气密层中，为进一步开发拥有高气密性能的溴化丁基橡胶复合材料，满足轮胎工业对高气密性的迫切需求。本文采用溶液插层法将有机蒙脱土均匀分散在溴化丁基橡胶中制备复合材料，揭示有机蒙脱土的分散对复合材料的结构与性能影响规律，尤其是气密性能的响应关系，主要工作如下:　　(1)探索了两种有机蒙脱土1.30P和1.44P不同份数对溴化丁基橡胶复合材料的性能影响规律。通过扫描电子显微镜表征观察到采用溶液法能够实现有机蒙脱土在溴化丁基橡胶中的纳米分散，添加两种有机蒙脱土均能提高复合材料的力学性能与气体阻隔性能，其中添加有机蒙脱土1.44P和1.30P的气密性能分别最高提升23％和43％。　　(2)采用实际放大设备，探索了溶液法在实际工厂工艺中的可行性。结果表明，在实际工厂工艺中能够重现实验室发现的规律，溶液法能够使有机蒙脱土均匀分散插层在橡胶基体中，从而导致复合材料拥有更好的力学性能和气密性，气密性提升26％。　　(3)研究了在放大实验中有机改性剂聚四氢呋喃对有机蒙脱土在溴化丁基橡胶中的分散性及性能的影响规律。通过复合材料性能测试和微观结构表征，在放大实验中，改性剂聚四氢呋喃能够使有机蒙脱土进一步分散均匀插层到溴化丁基橡胶中，提升了复合材料的气密性能。　　(4)针对溶液法制备的有机蒙脱土/溴化丁基橡胶纳米复合材料凝胶含量高的问题，采用不同脱挥工艺和高填充湿法工艺进行研究，结果表明，相比较热辊脱挥，烘箱烘干脱挥凝胶含量更低，凝胶含量从16.8％降低至5.6％,凝胶含量少导致母胶门尼更低，从而不影响后续生产工艺，保证有机蒙脱土的分散和复合材料的气密性;相比较高填充干法工艺，高填充湿法工艺能够很好解决凝胶含量高问题，为工业化实施提供了行之有效的思路。

关键词： 润滑油添加剂   纳米复合材料   沸石咪唑酯骨架材料-8   摩擦学性能  

摘要： 大型工程机械的摩擦副之间发生接触会导致不可避免的摩擦和磨损，造成严重的能源消耗和材料损失。据统计，全球三分之一的能源消耗是由摩擦和磨损引起的。摩擦引起的能源消耗成为实现碳中和的巨大挑战。因此，在现代技术中，减少摩擦和磨损具有极其重要的意义。润滑技术在提高机械设备的能源效率和使用寿命方面发挥着不可替代的作用。通常，润滑技术的本质是使用润滑剂，在不同环境中稳定的润滑油是最常用的润滑剂。近年来，传统的润滑油无法满足在日益严峻的条件下相对运动的接触表面的减摩和抗磨性能的要求。寻找高性能润滑油添加剂成为提高润滑油性能的有效合理途径。纳米材料因其独特的结构和性质以及环境友好的特点在摩擦学领域受到广泛关注。金属有机骨架材料(MOFs)是一种新型多孔材料，因其稳定性良好以及结构可调控性引起了摩擦学领域的研究。然而，单一的纳米润滑添加剂通常具有分散性差，难以实现高效润滑的局限性。基于上述问题，本文制备了沸石咪唑酯骨架材料-8(ZIF-8)和以Zn2+为中心离子，1,4-苯二甲酸为有机配体的配合物(ZnBDC)与其他无机纳米颗粒的复合材料，并研究其作为润滑油添加剂的摩擦学行为。具体工作内容如下:　　(1)通过溶剂热法制备了 ZIF-8/TiO2纳米复合材料，ZIF-8/TiO2能够稳定分散在白油中。利用四球摩擦磨损试验机考察了 ZIF-8/TiO2作白油添加剂的摩擦学行为，探究TiO2的含量对纳米复合材料摩擦学性能的影响。结果表明，添加1.0wt％的ZIF-8/TiO2(12％)纳米复合材料的油样摩擦学性能最好。与白油相比，磨斑直径和摩擦系数分别减少了 23.5％和26.2％。　　(2)通过原位合成的方法制备了 h-BN/PDA/ZIF-8纳米复合材料，以h-BN/PDA为载体，ZIF-8生长在h-BN纳米片表面。通过改变多巴胺的量以及反应温度探究PDA膜的厚度和ZIF-8的粒径大小对h-BN/PDA/ZIF-8纳米复合材料作润滑油添加剂摩擦学行为的影响。研究结果表明,h-BN与多巴胺质量比为1∶ 1以及ZIF-8粒径较小的h-BN/PDA/ZIF-8纳米复合材料的摩擦学性能最好。　　(3)通过简单的化学还原的方法制备了 ZnBDC/PDA/Ag纳米复合材料。扫描电镜分析发现Ag纳米粒子均匀分布在PDA包裹的ZnBDC表面。利用旋转摩擦磨损试验仪考察了ZnBDC/PDA/Ag纳米复合材料作PAO4润滑油添加剂的摩擦学性能。研究表明，添加0.25 wt％的ZnBDC/PDA/Ag纳米复合材料具有优异的摩擦学性能。这种优异的摩擦学性能主要取决于摩擦过程中ZnBDC和Ag纳米粒子的协同润滑作用。

关键词： 贻贝仿生   纳米复合材料   生物多糖   活性薄膜   多功能导电水凝胶  

摘要： 通过开发生物质材料有望解决石油资源快速消耗和白色污染问题。生物多糖作为生物质聚合物的典型代表之一,具有来源丰富、可再生、生物相容性好及可生物降解等优点。为了克服单一多糖材料质脆、耐水性差、性能单一等缺点,构建功能性纳米复合材料是有效的解决办法。生物多糖基纳米复合材料是生物多糖基质和纳米尺度的无机/有机增强材料的组合,不仅能实现机械性能的增强,还能衍生出独特的功能特性。在制备纳米复合材料过程中,良好的纳米填料分布及产生有效耗散能量的界面是实现其良好性能的关键。受贻贝粘附蛋白的超分子结构及其儿茶酚侧链通过产生多种非共价和共价相互作用而具有强大的粘附能力的启发,将植物来源的儿茶酚衍生物用于填料的表面修饰可以促进填料的分散并为填料与基体之间的相互连接提供桥接,从而增强纳米复合材料的内部网络。源自儿茶酚的活性末端基团也能为其他功能性分子的引入提供有效的反应位点。基于此,本文以生物质多糖聚合物为基底物质,纳米纤维素和纳米钛酸钡作为增强填料;通过贻贝仿生策略对纳米填料进行修饰改性和界面结构设计来构筑多重键合作用,以制备多功能壳聚糖薄膜和多功能海藻酸钠-聚乙烯醇导电水凝胶应变传感器,为扩大生物多糖材料的应用提供新思路和新方法。具体研究工作如下:(1)贻贝仿生修饰的纳米纤维素用于制备功能性壳聚糖复合薄膜。通过超分子作用制备木质素磺酸钠功能化的纤维素纳米纤维复合物,并与季铵盐超支化聚酰胺结合,引入壳聚糖聚合物中,以构筑超分子和超支化交联网络,从而实现壳聚糖复合材料性能的增强。EDS元素分布图像显示了季铵盐超支化聚酰胺和功能化纤维素纳米纤维在壳聚糖基体中均匀分布。柔性超支化网络和刚性功能化纤维素纳米纤维的协同作用使壳聚糖复合薄膜的韧性显著提高到19.1 MJ/m,比未改性壳聚糖膜的韧性提高了170.2%。紫外透过率的显著降低也证明了改性壳聚糖复合薄膜具有优异的紫外线屏蔽能力。此外,抗菌实验表明带有大量正电荷的阳离子季铵盐超支化聚酰胺能够显著提高壳聚糖复合薄膜对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌性能。(2)贻贝仿生修饰的纳米纤维素/氧化锌量子点用于制备功能性壳聚糖复合薄膜。利用原儿茶醛分子上丰富的醛基基团和多酚羟基的多功能反应特性,在纤维素纳米纤维和氧化锌量子点表面包覆原儿茶醛表面层,并与超支化聚酰胺同时引入壳聚糖聚合物中,制备得到了由儿茶酚化学、超支化交联及金属配位等多重作用协同增强的壳聚糖基纳米复合薄膜。贻贝仿生化学改性明显提高了纳米增强材料与壳聚糖基质间的作用力,结果表明,功能性壳聚糖复合薄膜的断裂伸长率和拉伸强度同时得到提高,最大值分别为42.5%和45.3MPa。壳聚糖复合薄膜的表面疏水性、热稳定性和紫外屏蔽性能也得到明显改善。另外,引入功能性氧化锌量子点和含多酚基团的原儿茶醛明显提高了壳聚糖复合薄膜对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌性能。(3)贻贝仿生修饰的纳米钛酸钡用于制备多功能海藻酸钠-聚乙烯醇导电水凝胶。以纳米钛酸钡为构筑基元,通过贻贝仿生化学制备单宁酸包覆的纳米钛酸钡复合物,引入到硼砂交联的海藻酸钠-聚乙烯醇中,通过简单的一锅法制备多功能生物多糖基导电柔性水凝胶。结果表明,由动态可逆硼酸酯键和单宁酸介导的相互作用(包括氢键和配位键)构成的交联网络,使得水凝胶具有优异的自修复能力和明显提高的力学性能,水凝胶的最大强度和韧性分别为52.3 KPa和587.1KJ/m。同时,单宁酸中丰富的活性儿茶酚基团与水凝胶增强的内聚力共同赋予了水凝胶对各种无机和有机材料稳固且无残留的粘附性,与木材的粘合强度高达67.5 KPa。改性水凝胶的高韧性、导电性、粘附性和自修复性能的结合,使其应用于可穿戴应变传感器时,可以实现对人体运动的稳定实时监测。

关键词： 过渡金属硒化物   纳米复合材料   固相合成   混合型超级电容器   钠离子电池  

摘要： 随着全球能源的过度消耗,电化学储能器件(EESDs)的研究被认为是能源结构改革的重要组成部分。超级电容器(SCs)与钠离子电池(SIBs)作为目前应用最为广泛的电化学储能装置,有着各自的优点。其中超级电容器因高功率密度和安全稳定的循环性能等优点在大功率充放电设备上广泛应用。而钠离子电池的高能量密度,适用于便携式电子设备。过渡金属硒化物因其种类繁多、含量丰富、价格低廉、高初始库伦效率以及高理论比容量等优点在超级电容器和钠离子电池的应用中具有广阔的发展前景。本文在电极材料的制备上探索了一种过程简便、成本低廉且环境友好的一步固相合成法。该方法在不需要惰性气氛的保护下,成功制备了硒化镍/碳纳米管(NiSe/CNTs)、硒化镍钴/碳纳米管(NiCoSe/CNTs)和硒化钴铁/碳纳米管(CoFeSe/CNTs)等过渡金属硒化物复合材料。并研究相关复合材料的形貌、元素价态分布、比表面积及孔径结构等理化性能与电化学性能之间的关系。将所制备的复合材料作为超级电容器与钠离子电池的电极材料分别组装为混合超级电容器和钠离子电池器件。(1)以甲酸镍、硒粉和多壁碳纳米管为原料,通过一步固相合成法制备了NiSe和NiSe/CNTs纳米复合材料,考察了反应温度和多壁碳纳米管添加量对所制备的NiSe/CNTs纳米复合材料电化学性能的影响。结果表明,在450℃下,碳纳米管添加量为20 mg时所获得的NiSe/CNTs纳米复合材料具有最优异的电化学性能。作为超级电容器电极材料时,NiSe/CNTs纳米复合材料在1 A g的电流密度下表现出172.7 m Ah g(1381.6 F g)的高比容量和良好的倍率性能(在20A g的电流密度下比容量仍可达108.6 m Ah g)。将NiSe/CNTs纳米复合材料和互连分级多孔炭(IHPC)组装成混合超级电容器(NiSe/CNT//IHPC),在1 A g的电流密度下表现出57.07 m Ah g的比容量。在0.84 k W kg的功率密度下,可提供42.8 Wh kg的能量密度。并且该混合超级电容器在经过20000圈充放电循环后仍有100%的容量保持率。同时,作为钠离子电池负极材料时,在0.1 A g的小电流密度下表现出415.8 m Ah g的可逆比容量,在2 A g的电流密度下循环360圈后放电比容量仍有330 m Ah g,具有良好的倍率性能和循环稳定性。(2)以乙酸镍、乙酸钴、硒粉和多壁碳纳米管为原料,通过一步固相合成法制备了NiCoSe/CNTs复合材料,考察了反应温度和多壁碳纳米管添加量对所制备的NiCoSe/CNTs复合材料电化学性能的影响。结果表明,在750℃下,碳纳米管添加量为30 mg时所获得的NiCoSe/CNTs复合材料具有最优异的电化学性能。作为超级电容器电极材料时,NiCoSe/CNTs复合材料在1 A g的电流密度下表现出133.7 m Ah g(1069.9 F g)的高比容量和优异的倍率性能,在10 A g的电流密度下比容量保持率高达88.0%。将NiCoSe/CNTs复合材料和IHPC组装成混合超级电容器(NiCoSe/CNT//IHPC),在1 A g的电流密度下器件比容量达44.43 m Ah g,在0.41 k W kg的功率密度下所组装的混合超级电容器(NiCoSe/CNT//IHPC)可提供33.32 Wh kg的能量密度,并且该混合超级电容器在20000圈充放电循环后容量保持率高达91.6%。同时,所制备的NiCoSe/CNTs复合材料在作为钠离子电池负极材料时仍具有较高的比容量。在电流密度为0.1 A g时经过300圈循环后,可逆比容量为367.1 m Ah g,库伦效率为99.2%。在2.0A g的电流密度下,经过500圈循环后,可逆比容量为319 m Ah g。在5 A g的大电流下经过1000圈的长循环后仍保有268.6 m Ah g高比容量。说明该材料具有优异的倍率和循环性能。(3)以碳纳米管为导电基质,乙酸钴作为钴源,普鲁士蓝为铁源,硒粉作为硒源,通过一步固相合成法制备了CoFeSe/CNTs纳米复合材料。所制备的CoFeSe/CNTs纳米复合材料在作为钠离子电池负极材料时具有较高的比容量和良好的倍率性能。在电流密度为0.1 A g时,经过200圈循环后可逆比容量为567m Ah g,库伦效率为97.3%。在2.0 A g的电流密度下,经过140圈循环后,可逆比容量为333.1 m Ah g。当电流密度增加到5.0 A g,经过1500圈循环后,可逆比容量为272.4 m Ah g。在大电流密度下,该材料表现出高循环寿命和高容量保持率。