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碳纳米纤维改性水泥基材料的变形及抗裂性能

建筑材料学报 2022年第10期25卷 1015-1020页

作者：葛楠胡卓君刘艳明施韬徐锦皓浙江工业大学土木工程学院浙江杭州310023 浙江工业大学浙江省工程结构与防灾减灾技术研究重点实验室浙江杭州310023

用超声波分散和表面修饰法将碳纳米纤维(CNFs)分散到水泥基材料中,制备了CNFs改性水泥基材料,研究了其变形及抗裂性能.结果表明:CNFs能抑制水泥净浆的自收缩和干燥收缩,且显著延缓水泥砂浆的开裂时间;当CNFs掺量为0.05%时,CNFs改性水泥... 详细信息

用超声波分散和表面修饰法将碳纳米纤维(CNFs)分散到水泥基材料中,制备了CNFs改性水泥基材料,研究了其变形及抗裂性能.结果表明:CNFs能抑制水泥净浆的自收缩和干燥收缩,且显著延缓水泥砂浆的开裂时间;当CNFs掺量为0.05%时,CNFs改性水泥砂浆的开裂时间较空白组延长了48.5%;CNFs在水泥基材料中产生的桥连和拔出效应,延缓了裂纹的扩展,从而减少了CNFs改性水泥砂浆的收缩变形,提高了材料的抗裂性能.

关键词：水泥基材料碳纳米纤维自收缩干燥收缩抗裂性能

碳纳米纤维负载铁镍合金在锌空气电池中的应用

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无机化学学报 2022年第3期38卷 415-422页

作者：蔡胜刘元震王春琼邹肖肖梅至远蒋静雯刘婷婷郭洪云南大学材料与能源学院昆明650500 云南省烟草质量监督检测站昆明650106

析氧反应(OER)催化剂在锌空气电池(ZABs)储能过程中起着关键作用。我们开发了一种新型非贵金属基自支撑碳纳米纤维催化剂(Ni_(δ)Fe_(4-δ)-CNF)。首先,以聚乙烯吡咯烷酮、过渡金属乙酸酯、N,N-二甲基甲酰胺为原料,采用静电纺丝法制备... 详细信息

析氧反应(OER)催化剂在锌空气电池(ZABs)储能过程中起着关键作用。我们开发了一种新型非贵金属基自支撑碳纳米纤维催化剂(Ni_(δ)Fe_(4-δ)-CNF)。首先,以聚乙烯吡咯烷酮、过渡金属乙酸酯、N,N-二甲基甲酰胺为原料,采用静电纺丝法制备了网状前驱体。随后,通过高温退火处理,将其转化为三维(3D)多孔结构材料。合成的Ni_(1)Fe_(1)-CNF催化剂在浓度为1 mol·L^(-1) KOH的电解质溶液中具有较低的起始电位(230 mV)和过电势(280 mV,10 mA·cm^(-2)),性能优于商业RuO_(2)。同时,将Ni_(1)Fe_(1)-CNF催化剂与商业Pt/C催化剂混合,作为空气阴极催化剂组装成ZAB,与商业的RuO_(2)+Pt/C ZAB相比,Ni_(1)Fe_(1)-CNF+Pt/C ZAB具有更高的功率密度(122 mW·cm^(-2))、更低的充电电压以及更好的充放电循环稳定性。

关键词：铁镍纳米合金碳纳米纤维电催化析氧反应锌空气电池

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碳纳米纤维的气流纺丝制备及电磁屏蔽应用

北京邮电大学学报 2022年第3期45卷 26-31,63页

作者：崔柄元温习吴宇峰雷鸣北京邮电大学理学院北京100876 中国人民解放军32381部队北京100072 南京理工大学机械工程学院南京210094

设计了一种气流纺丝制备碳纳米纤维的工艺,以聚丙烯腈为原料纺制出纤维状前体,通过预氧化和高温退火,成功制备了碳纳米纤维。调整退火温度,制备了多种不同退火温度的碳纳米纤维。利用扫描电子显微镜等表征方法明确了几种碳纳米纤维的微... 详细信息

设计了一种气流纺丝制备碳纳米纤维的工艺,以聚丙烯腈为原料纺制出纤维状前体,通过预氧化和高温退火,成功制备了碳纳米纤维。调整退火温度,制备了多种不同退火温度的碳纳米纤维。利用扫描电子显微镜等表征方法明确了几种碳纳米纤维的微观结构和特性,讨论了几种纤维的化学成分、连续度和石墨化程度等方面与电磁屏蔽效能的内在关联。经测量得出结论,当退火温度达到800℃时,碳纳米纤维具备约10 dB的电磁屏蔽效能,能够实现电磁屏蔽效果。总的说来,气流纺丝制备碳纳米纤维的技术工艺在电磁屏蔽领域具有应用潜力,宏观规模的生产是未来该技术领域发展的关键。

关键词：气流纺丝碳纳米纤维电磁屏蔽聚丙烯腈

碳纳米纤维增强模拟月壤地聚合物抗冲击性能研究

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华中科技大学学报(自然科学版) 2024年

作者：李峰陈姝予张荣荣周思齐北京航空航天大学交通科学与工程学院

为了提升月表微陨石冲击频发环境下原位建造材料的抗冲击性能，在模拟月壤地聚合物中添加超声分散和球磨分散的碳纳米纤维（CNF），通过落锤冲击试验和有限元模拟的方法，探究CNF增强模拟月壤地聚合物的抗冲击性能。结果表明，在模拟直... 详细信息

为了提升月表微陨石冲击频发环境下原位建造材料的抗冲击性能，在模拟月壤地聚合物中添加超声分散和球磨分散的碳纳米纤维（CNF），通过落锤冲击试验和有限元模拟的方法，探究CNF增强模拟月壤地聚合物的抗冲击性能。结果表明，在模拟直径10 mm的微陨石冲击作用下，模拟月壤地聚合物板的损伤范围及深度均随着冲击速度的增加而增加。加入CNF后，300 mm厚模拟月壤地聚合物板可以抵抗直径10 mm微陨石20 km/s速度的冲击作用不发生贯穿破坏，CNF的加入最多可降低46%的损伤深度，提升47%的抗冲击极限能量。当承受同等条件冲击作用且不发生贯穿破坏时，CNF降低了对地聚合物板的厚度要求。CNF的添加显著提高了模拟月壤地聚合物板的抗冲击性能，使其在较低厚度下仍能有效抵抗冲击，从而有效节约了原材料的消耗。

关键词：碳纳米纤维模拟月壤地聚合物有限元仿真抗冲击性能

碳纳米纤维结构设计及其对水污染物吸附机制的研究进展

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纺织学报 2020年第8期41卷 135-144页

作者：方舟宋磊磊孙保金李文肖张超闫俊陈磊天津市特种设备监督检验技术研究院天津300192 天津工业大学纺织科学与工程学院天津300387 中航装甲科技有限公司天津300304 苏州市相城检测股份有限公司苏州215110

为促进碳纳米纤维(CNFs)在污水污染物吸附领域的应用,针对性开发具有高吸附性能的CNFs吸附剂,分别综述了静电纺丝法、化学气相沉积法、模板法以及绿色环保法制得的CNFs吸附剂的结构设计、制备、功能化改性原理等,着重分析了各CNFs吸附... 详细信息

为促进碳纳米纤维(CNFs)在污水污染物吸附领域的应用,针对性开发具有高吸附性能的CNFs吸附剂,分别综述了静电纺丝法、化学气相沉积法、模板法以及绿色环保法制得的CNFs吸附剂的结构设计、制备、功能化改性原理等,着重分析了各CNFs吸附剂的吸附机制,列举了多种CNFs对污水中重金属离子、阳离子染料及有机污染物的吸附性能,探讨了不同方法制得的CNFs在制备效率、结构、吸附性能、重复利用性能等方面的优劣势,并阐述了CNFs吸附剂在电除盐、离子测定等其他领域的应用拓展;最后提出了低成本产业化制备、多污染物广泛吸附、力学性能提升、驻极辅助吸附、循环利用及其应用领域拓展等为今后CNFs吸附剂发展的重点方向。

关键词：碳纳米纤维水体污染物吸附性能产业化制备污水处理

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纤维基氧化还原电催化剂的研究进展

高等学校化学学报 2023年第5期44卷 316-336页

作者：李轩亓帅周伟良李小杰景玲胭冯超蒋兴星杨恒攀胡琪何传新深圳大学化学与环境工程学院深圳518071 中国科学技术大学化学物理系合肥230026

化石燃料的过度使用带来了严峻的环境污染问题,积极探索开发绿色可持续的能源转换和存储技术是目前研究的重要方向.以氢燃料和空气为动力的质子交换膜燃料电池和金属空气电池在众多能源技术中脱颖而出.但其工作过程中涉及的氧还原反应(O... 详细信息

化石燃料的过度使用带来了严峻的环境污染问题,积极探索开发绿色可持续的能源转换和存储技术是目前研究的重要方向.以氢燃料和空气为动力的质子交换膜燃料电池和金属空气电池在众多能源技术中脱颖而出.但其工作过程中涉及的氧还原反应(ORR)严重制约了清洁能源技术的广泛使用.纤维结构催化材料具有其比表面积高、几何结构可调及制备简单便捷等优势,在氧还原领域备受关注.本文综合评述了纤维结构催化材料金属活性中心的可控调节,介绍了纤维结构电催化材料在氧还原反应电催化方面的最新进展,揭示了纤维结构氧还原催化剂在电催化ORR反应中的构效关系,讨论了纤维结构电催化材料在ORR电催化中面临的挑战和机遇.

关键词：碳纳米纤维电催化氧还原反应金属中心

嵌有超小CeO_(2)纳米粒子的碳纳米纤维的制备及其吸波性能

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化工学报 2023年第8期74卷 3584-3596页

作者：胡兴枝张皓焱庄境坤范雨晴张开银向军江苏科技大学理学院江苏镇江212100 武夷学院机电工程学院福建武夷山354300

采用静电纺丝结合后续热处理制备了均匀镶嵌超小CeO_(2)纳米颗粒的碳纳米纤维(CeO_(2)@CNFs)复合材料,研究了CeO_(2)含量对其电磁特性及吸波性能的影响和作用机制。结果表明,随CeO_(2)含量的增加,复合材料的介电损耗及电磁衰减能力降低... 详细信息

采用静电纺丝结合后续热处理制备了均匀镶嵌超小CeO_(2)纳米颗粒的碳纳米纤维(CeO_(2)@CNFs)复合材料,研究了CeO_(2)含量对其电磁特性及吸波性能的影响和作用机制。结果表明,随CeO_(2)含量的增加,复合材料的介电损耗及电磁衰减能力降低,但阻抗匹配得到有效改善,吸波能力呈先增强后减弱趋势。CeO_(2)含量约为24.6%(质量)的CeO_(2)@CNFs-2样品因电磁衰减能力与阻抗匹配的更好平衡而表现出最好的吸波性能。当在石蜡基质中的填充量仅为10%(质量),厚度为3.0 mm时,最小反射损耗(RL)值达到-45.4 dB,RL低于-10 dB的有效吸收带宽为5.6 GHz(9.1~14.6 GHz),可覆盖约75%的X波段和45%的Ku波段。CeO_(2)@CNFs-2的吸波强度是纯CNFs的3.1倍,说明CNFs和CeO_(2)两者的协同作用能有效提高该复合体系的吸波性能。

关键词： CeO_(2) 碳纳米纤维复合材料纳米结构微波吸收

CoSe_(2)纳米颗粒修饰的碳纳米纤维硫宿主助力高性能锂硫电池

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中国科学:材料科学(英文版) 2023年第8期66卷 3075-3083页

作者：奥娟谢永辉赖运达杨名许静吴燔程树英王星辉 College of Physics and Information Engineering Institute of Micro-Nano Devices and Solar CellsFuzhou UniversityFuzhou 350108China Fujian Science&Technology Innovation Laboratory for Optoelectronic Information of China Fuzhou 350108China Jiangsu Collaborative Innovation Center of Photovoltaic Science and Engineering Changzhou 213000China

具有高理论容量和高能量密度的锂硫电池被认为是最具前景的储能器件,但其实用化进程受到了多硫化物穿梭效应和氧化还原动力学缓慢等问题的影响.本文将CoSe_(2)纳米颗粒修饰的碳纳米纤维/碳纳米管(CoSe_(2)@CNF/CNT)自支撑膜作为高性能... 详细信息

具有高理论容量和高能量密度的锂硫电池被认为是最具前景的储能器件,但其实用化进程受到了多硫化物穿梭效应和氧化还原动力学缓慢等问题的影响.本文将CoSe_(2)纳米颗粒修饰的碳纳米纤维/碳纳米管(CoSe_(2)@CNF/CNT)自支撑膜作为高性能锂硫电池硫宿主电极.其中,由氮掺杂多孔碳和CNF/CNT组成的导电碳网络能够促进电荷传输,并缓解硫在循环过程中的体积膨胀.CoSe_(2)纳米颗粒兼具化学吸附位点和电催化剂的功能,通过化学吸附锚定多硫化物并加速其氧化还原转换,从而抑制穿梭效应和提高性能.因此CoSe_(2)@CNF/CNT-S电极具有优异的电化学性能,1 C下能提供1098.8 mA h g^(−1)的放电比容量,循环500圈中每圈容量衰减率低至0.06%.这项工作为高能量密度锂硫电池的开发提供了一种新方案.

关键词：碳纳米纤维锂硫电池氮掺杂多孔碳多硫化物高能量密度电催化剂体积膨胀循环过程

锚定于富氮掺杂碳纳米纤维中的超细CoP和CoSb纳米颗粒用于高效钾离子存储

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Science China Materials 2022年第1期65卷 43-50页

作者：徐静宜赖晨玲段丽平张郁萱徐一帆包建春周小四 Jiangsu Key Laboratory of New Power Batteries Jiangsu Collaborative Innovation Center of Biomedical Functional MaterialsSchool of Chemistry and Materials ScienceNanjing Normal UniversityNanjing 210023China

作为钾离子电池负极,过渡金属化合物由于其高可逆容量和合适的电压平台而受到研究人员的广泛关注.然而,这些材料通常具有较差的导电性和超过80%的体积膨胀.这些缺点往往会对电池的倍率性能和循环稳定性产生不利影响.在本文中,我们通过... 详细信息

作为钾离子电池负极,过渡金属化合物由于其高可逆容量和合适的电压平台而受到研究人员的广泛关注.然而,这些材料通常具有较差的导电性和超过80%的体积膨胀.这些缺点往往会对电池的倍率性能和循环稳定性产生不利影响.在本文中,我们通过静电纺丝、碳化和磷化(锑化)成功地将超细CoP和CoSb纳米颗粒封装到富氮掺杂的碳纳米纤维中.氮掺杂的碳纳米纤维有效防止了纳米颗粒聚集,缓冲了充放电过程中CoP和CoSb的体积膨胀,并提高了材料的导电性.因此,CoP/氮掺杂的碳纳米纤维(CoP/NCF)负极表现出优异的钾离子存储性能,包括335mAh g^(-1)的可逆容量、长循环性能(在1 A g^(-1)下经1000次循环仍能保持79.3%的初始可逆容量),以及在5 A g^(-1)下148mA h g^(-1)的优异倍率性能,超过了大多数已报道的过渡金属化合物基钾离子电池负极材料.

关键词：过渡金属化合物充放电过程倍率性能碳纳米纤维体积膨胀钾离子氮掺杂纳米颗粒