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CoNiO_(2)/Ti_(3)C_(2)Tx复合材料的制备及其电化学性能

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硅酸盐学报 2021年第6期49卷 1033-1040页

作者：苏兴华韩晨曦张静王振军长安大学材料科学与工程学院西安710061

采用共沉淀方法并结合热处理技术制备了CoNi O_(2)/Ti_(3)C_(2)Tx复合材料。使用扫描电子显微镜、X射线衍射、X射线光电子能谱、氮气吸脱附测试、循环伏安法、恒流充放电法和电化学阻抗测试对所制备样品进行表征。结果表明:CoNiO_(2)/Ti... 详细信息

采用共沉淀方法并结合热处理技术制备了CoNi O_(2)/Ti_(3)C_(2)Tx复合材料。使用扫描电子显微镜、X射线衍射、X射线光电子能谱、氮气吸脱附测试、循环伏安法、恒流充放电法和电化学阻抗测试对所制备样品进行表征。结果表明:CoNiO_(2)/Ti_(3)C_(2)Tx质量比为30:1的复合材料具有最佳的电化学性能,在1 A/g的电流密度下具有389 F/g的比电容,约为Ti_(3)C_(2)Tx比电容的6倍;当电流密度为20 A/g时,其比电容为309 F/g;在电流密度为10 A/g时,经过1500次充放电循环后,电容保持率为82%。

关键词：复合材料电极超级电容器二维碳化钛

基于Ti_(3)C_(2)T_(x)/聚酰亚胺复合材料的分散固相萃取-液相色谱法测定尿液中儿茶酚胺类神经递质

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色谱 2023年第7期41卷 572-581页

作者：赵原庆胡锴杨成韩鹏昭李立新刘晓冰张振强张书胜河南中医药大学中医药科学院河南郑州450046 郑州大学现代分析与基因测序中心河南郑州450001

研究通过一种快速、简便的方法制备了聚酰亚胺功能化的二维碳化钛复合材料Ti_(3)C_(2)T_(x),并用作分散固相萃取吸附剂,结合液相色谱-荧光分析方法对尿液样品中痕量儿茶酚胺类神经递质(CAs)进行分离和分析。利用多种手段对Ti_(3)C_(2)T_... 详细信息

研究通过一种快速、简便的方法制备了聚酰亚胺功能化的二维碳化钛复合材料Ti_(3)C_(2)T_(x),并用作分散固相萃取吸附剂,结合液相色谱-荧光分析方法对尿液样品中痕量儿茶酚胺类神经递质(CAs)进行分离和分析。利用多种手段对Ti_(3)C_(2)T_(x)/聚酰亚胺的形貌、性质等进行了表征,并详细考察了萃取参数对Ti_(3)C_(2)T_(x)/聚酰亚胺萃取儿茶酚胺类神经递质的萃取性能的影响,结果表明,该复合材料可以通过静电、π-π和氢键作用有效富集目标化合物。最佳萃取条件如下:吸附剂用量为20 mg、样品pH为8.0、吸附时间和脱附时间分别为10 min和15 min、解吸溶剂为醋酸-乙腈-水(5∶47.5∶47.5,v/v/v)。将Ti_(3)C_(2)T_(x)/聚酰亚胺用作分散固相萃取吸附剂与HPLC-FLD联用,建立了一种尿液中CAs的灵敏检测方法,实现了4种CAs物质的定量分析。在最优的条件下,该方法中去甲肾上腺素、肾上腺素、多巴胺和异丙肾上腺素的线性范围为1~250 ng/mL,相关系数(r^(2))均大于0.99,检出限LOD(S/N=3)在0.20~0.32 ng/mL之间,定量限LOQ(S/N=10)在0.7~1.0 ng/mL之间,日内精密度相对标准偏差(RSD)在0.7%~1.09%之间,日间精密度相对标准偏差(RSD)在1.73%~4.24%之间,在实际样品中的加标回收率在82.50%~96.85%之间,精密度RSD的范围在2.47%~9.96%之间。基于Ti_(3)C_(2)T_(x)/聚酰亚胺的分散固相萃取-液相色谱法具有萃取速度快、灵敏度高等特点,可以成功用于尿液中CAs的检测分析。

关键词：液相色谱分散固相萃取二维碳化钛聚酰亚胺儿茶酚胺类神经递质

基于静电纺丝法制备MXene/碳纤维复合材料及其电化学性能的研究

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基于静电纺丝法制备MXene/碳纤维复合材料及其电化学性能的研究

作者：段维振广东工业大学

学位级别：硕士

超级电容器功率密度与循环寿命等方面优异的性能,使其在动力以及稳定性要求较高的领域有着极大发展前景。超级电容器的电化学性能受电极材料、电解液以及隔膜等因素的影响,而其中电极材料的性能则决定了电容器的电化学性能。二维碳化钛(... 详细信息

超级电容器功率密度与循环寿命等方面优异的性能,使其在动力以及稳定性要求较高的领域有着极大发展前景。超级电容器的电化学性能受电极材料、电解液以及隔膜等因素的影响,而其中电极材料的性能则决定了电容器的电化学性能。二维碳化钛(TiCT)是一种新型的二维层状材料,具备大量的表面活性位点以及优异的电导率,是一种非常有前景的超级电容器电极材料,TiCT/多孔碳纤维(PCNF)电极是利用静电纺丝技术将TiCT纳米薄片、聚苯乙烯微球以及聚丙烯腈(PAN)进行复合与碳化后制备而成。使用静电纺丝方法,将少层的TiCT纳米薄片锚定在碳纤维中,从而避免了TiCT纳米薄片在充放电过程发生堆叠团聚现象,且相较于碳纤维,多孔碳纤维提供了更高的比表面积,因而,TiCT/多孔碳纤维作为电极材料具有优异的电化学性能。本论文主要研究内容为:(1)将经过处理后获得的较小尺寸二维碳化钛纳米片通过静电纺丝技术嵌入与多孔碳纤维中,并研究不同TiCT负载量对制备的TiCT/PCNF电极材料电化学性能的影响。采用横流充放电对TiCT/PCNF进行测试,在孔隙率较低的条件下,复合电极在1A/g的电流密度下最高可获得191.20F/g的质量比容量,对电极材料进行电化学阻抗测试,引入TiCT材料后电化学阻抗特性获得显著提高。(2)为了进一步获得为更为优异电化学性能的TiCT/PCNF电极材料,我们以聚苯乙烯为造孔剂进一步研究孔隙率与碳化温度对材料的结构以及电化学性能的影响。在3mol/L KOH电解液、0～+0.6V的电压窗口,1A/g的电流密度下,空隙率最大的复合电极获得了最高292F/g的质量比容量,并且在10A/g的电流密度下依然获得169F/g的比容量。相同的TiCT/PCNF电极材料在600℃的碳化温度下也显示出了高于其他碳化温度的质量比容量以及电化学阻抗特性。(3)为了探索不同的造孔材料对复合电极电化学性能的影响,我们引入ZIF-8作为造孔剂并探究制备出复合电极材料的电化学性能。在3mol/L KOH电解液、0～+0.6V的电压窗口,1A/g的电流密度下,复合电极最高比容量达到212.33F/g,相比与未加入ZIF-8时的125F/g,电化学比容量获得了明显的提高。

关键词：超级电容器电极材料二维碳化钛多孔碳纤维电化学性能

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基于纳米复合材料的柔性电容传感器的研究

基于纳米复合材料的柔性电容传感器的研究

作者：邹鑫韬电子科技大学

学位级别：硕士

随着物联网和人工智能技术的快速发展,柔性传感器作为可穿戴电子设备的重要组成部分之一,因其在医疗健康、触觉感知、人机交互等领域的广泛应用前景而备受学术界和工业界的关注。在柔性传感器研究中,获取更高的灵敏度一直是研究人员广... 详细信息

随着物联网和人工智能技术的快速发展,柔性传感器作为可穿戴电子设备的重要组成部分之一,因其在医疗健康、触觉感知、人机交互等领域的广泛应用前景而备受学术界和工业界的关注。在柔性传感器研究中,获取更高的灵敏度一直是研究人员广泛追求的目标之一。然而,因微结构的制作成本较高、制作过程复杂且不适合大规模生产等问题阻碍了其进一步提升传感性能。本文针对上述问题,利用黑磷-金、碳化钛-金纳米复合材料,组合多孔Ecoflex、海绵微结构介电层,制造了两种具有高灵敏度、响应速度快、动态性能优异、重复性好的柔性电容传感器,实现了检测微弱信号的功能。具体研究内容如下:（1）本研究设计了一种基于黑磷-金/Ecoflex复合介电层的柔性电容传感器。该传感器由碳酸氢钠与酸的中和反应在Ecoflex基底中制备多孔微结构和嵌入的纳米复合材料组成。利用多孔Ecoflex介电层的机械性能和黑磷-金纳米复合材料优异的电性能,该电容传感器具有高灵敏度(0.0984 k Pa@0-2.5 k Pa)、快速响应时间（45 ms）的良好性能,并具有超过2500次重复循环测试的稳定性以及约1.5 Pa的低压力检测限。（2）本研究进一步设计了一种基于碳化钛-金/海绵复合介电层的柔性电容传感器。该传感器是通过在孔隙更多且均匀的海绵骨架上修饰碳化钛-金纳米复合材料,结合激光诱导石墨烯技术打印的叉指电极而制成的。制备的传感器实现了传感性能进一步提升,具有高灵敏度(0.4177 k Pa@碳化钛-金/海绵复合介电层传感器的应用场景,应用于对周围环境的非接触式感知。

关键词：可穿戴电子设备柔性电容传感器黑磷-金纳米复合材料二维碳化钛非接触式

基于纳米技术的柔性可穿戴电子皮肤的制备和应用研究

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基于纳米技术的柔性可穿戴电子皮肤的制备和应用研究

作者：张铖电子科技大学

学位级别：硕士

近年来,随着大众对可穿戴电子设备的需求日益增加,可穿戴技术成为国内外学者研究的热点话题,可穿戴电子皮肤作为其中重要的一种,可以模拟人体皮肤感受外界刺激,因此在医疗健康检测与诊断、机器人触觉与控制和人机交互等方面得到了广泛... 详细信息

近年来,随着大众对可穿戴电子设备的需求日益增加,可穿戴技术成为国内外学者研究的热点话题,可穿戴电子皮肤作为其中重要的一种,可以模拟人体皮肤感受外界刺激,因此在医疗健康检测与诊断、机器人触觉与控制和人机交互等方面得到了广泛的应用。然而体型庞大、成本高昂、佩戴不适等问题已经成了阻碍可穿戴电子皮肤发展的瓶颈,近年来迅速崛起的纳米技术为其发展提供了新思路,在提升其性能参数和使用功能上,具有重大的研究意义和应用价值。本文为针对在人体健康检测和人工智能方面的巨大需求,以压力感知为核心,开展了基于纳米技术的柔性可穿戴电子皮肤的制备和应用研究。研究内容包括以下三部分:(1)设计了一种基于黑磷-金纳米复合材料的织物基底柔性可穿戴电子皮肤。该电子皮肤由一对丝网印刷的织物碳电极和一个黑磷-金纳米复合材料修饰的尼龙电极组成,得益于尼龙纤维的微结构和黑磷-金纳米复合材料的独特性能,所开发的电子皮肤具有优异的性能,灵敏度为0.372 k Pa(0-1.5 k Pa),响应时间为24 ms,以及具有良好的耐久性和洗涤耐用性。(2)设计了一种基于二维碳化钛-纳米芳纶纤维-黑磷-金纳米复合材料的Ecoflex薄膜基底柔性可穿戴电子皮肤。制备了一种二维力检测的传感器,并研究各种复合材料对电子皮肤性能的影响并完成对照实验,依赖于零维、一维和二维纳米材料的复合,使传感器更具有出色的性能,按压灵敏度为0.4986 k Pa(0-1 k Pa),按压响应时间为12 ms,拉伸灵敏度最高为9188.583(形变区间55%-85%)。(3)完成了柔性可穿戴电子皮肤的相关应用研究。在本文研究的电子皮肤的基础上,进行了医疗健康、触觉感知和传感阵列的应用。可以检测人体运动的细微信号,实时检测手腕脉搏和呼吸,将其集成在手套上实现触觉感知。并制备了传感器阵列,完成了相关的结构、硬件和软件设计,通过传感器阵列识别了物体形貌和滑动信息等,增加了柔性可穿戴电子皮肤的应用场景。综上所述,本论文基于纳米技术制备了高性能的柔性可穿戴电子皮肤,达到了高灵敏度、高稳定性、高响应速度等目的,实现了人体健康检测以及触觉感知等应用。

关键词：柔性可穿戴电子皮肤黑磷-金二维碳化钛纳米复合材料