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碳纳米管修饰气体扩散电极高效电化学还原CO_(2)

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工程热物理学报 2024年第2期45卷 494-499页

作者：钟立阳邓雨荷付乾李俊张亮朱恂廖强重庆大学低品位能源利用及系统教育部重点实验室重庆400030 重庆大学工程热物理研究所重庆400030

电化学还原CO_(2)可利用可再生能源实现CO_(2)转化,是实现碳中和目标的重要支撑,但目前其反应器存在法拉第效率较低和槽电压较高等问题,严重制约其发展。本文用碳纳米管修饰催化层从而构建了新型气体扩散电极,研究发现添加碳纳米管后电... 详细信息

电化学还原CO_(2)可利用可再生能源实现CO_(2)转化,是实现碳中和目标的重要支撑,但目前其反应器存在法拉第效率较低和槽电压较高等问题,严重制约其发展。本文用碳纳米管修饰催化层从而构建了新型气体扩散电极,研究发现添加碳纳米管后电极在200 mA·cm^(-2)的电流密度下CO法拉第效率最高可达93%,槽电压仅为-2.42 V,相较未添加碳纳米管的电极法拉第效率提高了13.7%,槽电压降低了240 m V,传荷阻力减小了29.4%。其主要原因是碳纳米管交错所形成的疏水三维骨架网络不仅有利于催化剂颗粒的分散,还有利于催化层孔隙率的提升和CO_(2)传输的增强。

关键词：电化学还原CO_(2) 气体扩散电极流动式反应器碳纳米管

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碳纳米管掺杂3YSZ陶瓷的低温闪烧

吉林大学学报（工学版） 2024年第2期54卷 394-399页

作者：杨悦赵培雷马天惠贾剑明长春工业大学材料科学与工程学院长春130012

以3 mol%氧化钇稳定氧化锆(3YSZ)粉末为基材通过添加导电相-碳纳米管(CNT),同时辅助交流电场和压力,在200℃进行复合材料的低温烧结。主要探讨了CNT含量对烧结材料的物相组成、微观组织形貌以及离子电导率的影响规律。结果表明:在此温... 详细信息

以3 mol%氧化钇稳定氧化锆(3YSZ)粉末为基材通过添加导电相-碳纳米管(CNT),同时辅助交流电场和压力,在200℃进行复合材料的低温烧结。主要探讨了CNT含量对烧结材料的物相组成、微观组织形貌以及离子电导率的影响规律。结果表明:在此温度下材料烧结致密,相组成均为稳定相t-ZrO_(2);CNT含量为2%时,离子电导率为0.20μs/cm;当CNT含量为3%时,离子电导率达到0.83μs/cm,当CNT含量增加到4%时,材料导电性能增强,闪烧起始电压降低,但由于局部过度烧结导致离子电导率下降为0.6μs/cm。同时,3YSZ-4%CNT复合材料可实现室温烧结。

关键词：材料学闪烧技术碳纳米管烧结温度离子电导率

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碳纳米管/氧化锌协同增强碳纤维复合材料的电磁屏蔽性能

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材料研究学报 2024年第1期38卷 61-70页

作者：马源王函倪忠强张建岗张若南孙新阳李处森刘畅曾尤中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家研究中心沈阳110016 中国科学技术大学材料科学与工程学院沈阳110016

在碳纤维上原位生长氧化锌纳米线、沉积碳纳米管薄膜,经叠层铺设和真空辅助树脂浸渍成型制备出叠层混杂碳纤维/环氧树脂复合材料,表征其微观结构并系统地研究了这种材料的电导率和电磁屏蔽性能。结果表明,这种复合材料(厚度为2 mm)在8.2... 详细信息

在碳纤维上原位生长氧化锌纳米线、沉积碳纳米管薄膜,经叠层铺设和真空辅助树脂浸渍成型制备出叠层混杂碳纤维/环氧树脂复合材料,表征其微观结构并系统地研究了这种材料的电导率和电磁屏蔽性能。结果表明,这种复合材料(厚度为2 mm)在8.2~12.4 GHz波段的电磁屏蔽效能达到50 dB,比碳纤维复合材料提高了51.52%。这种材料的优异性能,可归因于氧化锌纳米线的高效介电损耗、连续碳纳米管薄膜的高导电性、层间多组元界面的多重反射和高效吸收损耗。

关键词：复合材料电磁屏蔽性能叠层混杂结构氧化锌纳米线碳纳米管

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碳纳米管对酚醛树脂基复合材料性能的影响

兵工学报 2024年第5期45卷 1547-1554页

作者：孔国强安振河赵寰于秋兵邵蒙李莹魏化震王康刘文博山东非金属材料研究所山东济南250031 某军事代表局驻某地区军事代表室山东济南250031

为制备具有隔热、耐烧蚀、电磁屏蔽等多功能集成的结构复合材料,满足武器装备对多功能复合材料的迫切需求,采用超声波分散的工艺将碳纳米管(Carbon Nanotubes,CNTs)在树脂基体中进行分散,并制备CNTs改性国产碳布/酚醛复合材料。经对CNT... 详细信息

为制备具有隔热、耐烧蚀、电磁屏蔽等多功能集成的结构复合材料,满足武器装备对多功能复合材料的迫切需求,采用超声波分散的工艺将碳纳米管(Carbon Nanotubes,CNTs)在树脂基体中进行分散,并制备CNTs改性国产碳布/酚醛复合材料。经对CNTs改性国产碳布/酚醛复合材料的层间性能检测,当CNTs含量达到1.5%时,其层间剪切强度提高57.4%。对CNTs改性定向国产碳纤维/酚醛树脂复合材料的弯曲性能、层间性能和抗冲击性能都进行检测。检测结果表明,经CNTs改性后,定向国产碳纤维/酚醛复合材料的力学性能和模量均得到了大幅提高。对CNTs改性短切高强玻璃纤维/酚醛树脂基复合材料的导电性能和导热性能进行了研究。研究结果表明:随着CNTs含量的提高,短切高强玻璃纤维/酚醛树脂基复合材料的电阻率呈数量级速度降低,当CNTs含量达到14%时,复合材料的电阻率由10^(10)Ω·m降低到了10^(-2)Ω·m,复合材料由绝缘体转变为导体;当CNTs含量小于6%时,复合材料的导热系数虽有提高,但与复合材料电性能相比提高幅度不大。

关键词：碳纳米管碳布/酚醛复合材料碳纤维/酚醛复合材料导电隔热

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碳纳米管吸附CHF_(3)的分子模拟研究

工程热物理学报 2024年第6期45卷 1679-1689页

作者：刘浏刘朝刘浪李期斌重庆大学能源与动力工程学院低品位能源利用技术及系统教育部重点实验室重庆400044

有机朗肯循环中工质可能发生热分解,分解产物对循环性能产生较大影响。本文提出采用多孔材料对热解气体产物进行吸附的方法,以减小工质热解对系统性能的负面影响。采用巨正则蒙特卡洛模拟研究了工质HFO-1234yf主要分解产物CHF_(3)气体... 详细信息

有机朗肯循环中工质可能发生热分解,分解产物对循环性能产生较大影响。本文提出采用多孔材料对热解气体产物进行吸附的方法,以减小工质热解对系统性能的负面影响。采用巨正则蒙特卡洛模拟研究了工质HFO-1234yf主要分解产物CHF_(3)气体在碳纳米管(CNT)中的吸附特性,探究了CNT直径、温度及电荷对吸附的影响。结果表明,(6,6)CNT有着较高CHF_(3)饱和吸附量(2.06 mol·kg^(-1))以及极高的选择系数,但直径较大的CNT更偏向吸附工质HFO-1234yf;温度的升高导致(6,6)CNT对CHF_(3)的吸附量以及选择系数下降;同时带0.05e正电荷的CNT对CHF_(3)吸附量增加近50%,选择系数也有极大提升。

关键词：有机朗肯循环工质热解吸附碳纳米管

碳纳米管高效活化高铁酸盐降解水中磺胺二甲基嘧啶的机理研究

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环境科学学报 2024年第2期44卷 11-20页

作者：张誉丹吕文英刘国光肖震钧张晋帆刘德柱巫健清林子力陈颖怡刘铭浩方政陈平广东工业大学环境科学与工程学院粤港澳污染物暴露与健康联合实验室广东省环境催化与健康风险控制重点实验室广州510006

过往的研究表明,引入均相/非均相还原剂或额外能量来诱导Fe(Ⅵ)形成铁活性中间体(Fe(Ⅳ)和Fe(Ⅴ))对水中污染物进行处理会导致Fe(Ⅵ)的利用率低,需要创新的活化策略.基于此,本文采用碳纳米管(CNT)/Fe(Ⅵ)体系对水中磺胺二甲基嘧啶(SMT)... 详细信息

过往的研究表明,引入均相/非均相还原剂或额外能量来诱导Fe(Ⅵ)形成铁活性中间体(Fe(Ⅳ)和Fe(Ⅴ))对水中污染物进行处理会导致Fe(Ⅵ)的利用率低,需要创新的活化策略.基于此,本文采用碳纳米管(CNT)/Fe(Ⅵ)体系对水中磺胺二甲基嘧啶(SMT)进行降解,并研究体系的作用机理和SMT的降解机制.研究发现,CNT可以介导从SMT到Fe(Ⅵ)的直接电子转移,CNT在体系中起电子介体而不是电子供体的作用.在50 mg·L^(-1)CNT和100.0μmol·L^(-1)Fe(Ⅵ)的作用下,5.0μmol·L^(-1)SMT能够在10 min内实现完全降解,它在该体系中的转化途径主要包括苯胺部分的氧化、磺酰胺键的断裂和Smiles型重排.另外,CNT/Fe(Ⅵ)体系在不同天然水体中都有较好的SMT去除率.本研究相关结果为活化Fe(Ⅵ)氧化污染物过程中的电子转移机制提供了新的解释.

关键词：高铁酸钾(Fe(Ⅵ)) 碳纳米管电子转移磺胺二甲基嘧啶(SMT)

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碳纳米管直径对石蜡相变蓄热性能的影响

制冷学报 2024年第2期45卷 62-67页

作者：朱猛陈华侯玉洁天津市制冷技术重点实验室天津300134 天津商业大学机械工程学院天津300134

针对石蜡导热性差、蓄热效率低等问题,利用含碳材料的高热导性改善石蜡蓄热性能。将8~12 nm、10~20 nm、20~40 nm三种不同直径的碳纳米管粉末,以5%的质量分数加入到石蜡中,研究不同碳纳米管直径对石蜡蓄热性能的影响以及碳纳米管/石蜡... 详细信息

针对石蜡导热性差、蓄热效率低等问题,利用含碳材料的高热导性改善石蜡蓄热性能。将8~12 nm、10~20 nm、20~40 nm三种不同直径的碳纳米管粉末,以5%的质量分数加入到石蜡中,研究不同碳纳米管直径对石蜡蓄热性能的影响以及碳纳米管/石蜡复合相变材料各向导热特性。实验结果表明:随着碳纳米管直径的减小,复合相变材料的比热容和潜热值降低,与纯石蜡相比,相变温度约降低1℃,潜热值下降2.6%~3.4%,比热容减小16.2%~16.5%。导热系数及热扩散率提高,缩短了石蜡融化时间,8~12 nm的复合材料融化时间缩短18.2%~46.7%。垂直方向的温度均匀性也得到有效改善。小直径的碳纳米管对石蜡复合相变材料蓄热特性具有较好的改善效果。

关键词：相变蓄热碳纳米管导热系数蓄热性能

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碳纳米管在植物遗传物质递送中的研究进展

中国生态农业学报（中英文） 2024年第5期32卷 737-744页

作者：姚雪崔履军程慧玲马慧欣叶婷别之龙吴洪洪湖北洪山实验室武汉430070 华中农业大学作物纳米生物学与技术中心武汉430070

植物基因工程赋予了植物高产、抗逆等优良性状,为保障粮食安全提供了解决思路。但目前植物转基因主要依赖于根瘤农杆菌侵染法和基因枪法,这些方法存在转基因效率低和物种依赖等一些局限性。近年来,纳米载体在植物基因工程领域引起了较... 详细信息

植物基因工程赋予了植物高产、抗逆等优良性状,为保障粮食安全提供了解决思路。但目前植物转基因主要依赖于根瘤农杆菌侵染法和基因枪法,这些方法存在转基因效率低和物种依赖等一些局限性。近年来,纳米载体在植物基因工程领域引起了较大的关注。多项研究表明,纳米载体能够携带核酸分子(DNA、RNA)进入植物细胞。因此利用纳米载体递送遗传物质已成为提高植物转基因或基因编辑效率的可行策略之一。在这些纳米载体中,碳纳米管(carbon nanotubes,CNTs)具有高稳定性、高生物相容性、高比表面积等优点,显示出了巨大的应用潜力。同时,高长径比赋予了CNTs穿过细胞膜和叶绿体膜的能力。多种表面修饰也使得CNTs能够携带核酸分子靶向递送到不同细胞器中。聚乙烯亚胺(PEI)修饰的CNTs能搭载质粒进入细胞核,在非转基因的前提下瞬时表达外源基因,且突破宿主特异性的限制。壳聚糖修饰的CNTs利用脂质交换包膜穿透机制选择性地将质粒DNA递送到叶绿体中进行表达。除此之外,基于π-π堆积的原理,CNTs还被设计为siRNA递送平台,以高效、特异性地沉默内源性基因。值得注意的是,CNTs还可以保护所搭载的核酸在递送过程中不被核酸酶所降解,保障了递送物质的完整性,为后续高效表达打下了基础。CNTs还将与基因组编辑技术CRISPR相结合,通过递送并瞬时表达含有Cas9蛋白原件的质粒实现无外源基因插入的基因组编辑。然而,作为一种新型的核酸递送技术,CNTs仍然存在许多不足。CNTs介导的外源质粒瞬时表达效率较低,该递送体系仍需要进一步优化改进。CNTs在携带并表达较大的DNA元件方面仍然存在一定的技术限制。此外,细胞如何高效吸收CNTs的机制仍需要进一步研究,这对于未来定向递送CNTs到特定植物细胞和细胞器中有重大意义。总之,本文针对CNTs递送遗传物质进入植物细胞提供了一个较为全面的综述,不仅涵盖了CNTs的结构属性,并概述了用于CNTs表面功能化的主要技术,以及CNTs递送遗传物质的研究进展。此外,我们还探讨了CNTs应用的限制因素和未来的一些应用前景,旨在为植物遗传转化技术和方法提供一些新思路或参考。

关键词：碳纳米管纳米载体基因递送功能化修饰纳米农业

碳纳米管导电剂对硅复合电极初始裂纹的调控作用

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机械强度 2024年第1期46卷 187-194页

作者：李香杰尹昕宇赵炎翡上海大学力学与工程科学学院上海200444

硅作为新型高容量锂离子电池最具潜力的负极材料,具有极高的能量密度。然而,硅材料在充放电过程中的巨大体积变形,导致电极的严重损伤和快速退化,使得硅基电池的循环寿命普遍较低,难以同时满足高容量与长寿命的设计要求,是高容量锂离子... 详细信息

硅作为新型高容量锂离子电池最具潜力的负极材料,具有极高的能量密度。然而,硅材料在充放电过程中的巨大体积变形,导致电极的严重损伤和快速退化,使得硅基电池的循环寿命普遍较低,难以同时满足高容量与长寿命的设计要求,是高容量锂离子电池研发的核心难题。导电剂作为锂离子电池复合电极活性层的主要构成之一,传统上认为主要起到提高电极电导率的作用。通过研究导电剂(以碳纳米管为例)的组分含量,实验揭示了导电剂对硅复合电极的初始裂纹密度存在调控作用,得到了碳纳米管含量的最优值,并发现了碳纳米管的加入会引入缺陷的负面机制,此机制在电化学循环中也起到重要作用。以上实验结果对指导高容量长寿命硅复合电极的设计和制备具有重要意义。

关键词：锂离子电池碳纳米管初始裂纹缺陷疏水性