碳基納米復(fù)合材料的制備以及應(yīng)用

碳納米材料由于其優(yōu)異的物理以及化學(xué)性質(zhì)，在很多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。 由碳材料與金屬氧化物以及金屬納米顆粒復(fù)合形成的復(fù)合物則在能源以及環(huán)境領(lǐng)域表現(xiàn)出巨大的應(yīng)用前景。 本論文致力于1）發(fā)展簡(jiǎn)便易行的方法用于制備具有大的比表面積以及高導(dǎo)電性的復(fù)合型碳納米材料；2）開(kāi)發(fā)經(jīng)濟(jì)高效的方法構(gòu)筑金屬氧化物與碳納米材料組成的復(fù)合物；3）對(duì)石墨烯材料進(jìn)行氮原子摻雜改性研究。 并且進(jìn)一步研究這些材料在鋰離子電池，電化學(xué)檢測(cè)以及電催化中的應(yīng)用。 本論文的內(nèi)容主要包括以下四個(gè)部分： 1. 利用固態(tài)石墨化方法制備了核殼結(jié)構(gòu)的多孔石墨化碳材料。 這種同時(shí)具有大的比表面積以及高的導(dǎo)電率的多孔石墨碳在電化學(xué)檢測(cè)爆炸物分子-三硝基甲苯的應(yīng)用中表現(xiàn)出極低的檢出限。 利用微波輔助的方法對(duì)固態(tài)石墨化方法進(jìn)行了進(jìn)一步的改進(jìn)。 在形貌控制方面，利用電紡輔助的方法，將催化劑前體與碳源組成的原料電紡成為納米線，進(jìn)一步經(jīng)過(guò)活化以及石墨化反應(yīng)可以得到由石墨卷組成的一維納米線。 發(fā)現(xiàn)這種材料展示出良好的室溫氣體傳感性能。 2. 發(fā)展了一種雙模板方法用于構(gòu)筑金屬氧化物/碳管復(fù)合物結(jié)構(gòu)。 這種方法同時(shí)適用于構(gòu)筑SnO2/碳管、ZrO2/碳管以及Fe2O3/碳管復(fù)合物。 研究發(fā)現(xiàn)SnO2/碳管做為鋰離子電池負(fù)極材料具有優(yōu)異的循環(huán)性能。 構(gòu)筑SnO2/石墨烯復(fù)合物，這種材料在鋰離子電池中表現(xiàn)出優(yōu)異的循環(huán)性能。 3. 以氧化石墨烯為前體，在H2/Ar的混合氣流中對(duì)氧化石墨烯進(jìn)行還原得到了一系列部分還原的氧化石墨烯（RGO）。 并且研究其做為氣體傳感材料在室溫傳感氫氣方面的應(yīng)用，發(fā)現(xiàn)300°C處理的還原石墨烯對(duì)氫氣的敏感度最高。 4.以氧化石墨烯做為前體，氨氣做為氮源制備了氮摻雜的石墨烯。 利用X射線精細(xì)吸收譜證明氮的摻入形式有三種，分別為吡啶型、氨基型以及石墨型。 利用含氮石墨烯做為催化劑的載體，在電催化甲醇氧化的反應(yīng)中表現(xiàn)出優(yōu)異的電催化活性。2100433B

【研究專(zhuān)業(yè)】：

物理化學(xué)

【培養(yǎng)單位】：

中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所

【導(dǎo)師單位】：

化學(xué)研究所

【語(yǔ)種】：

漢語(yǔ)

【館藏號(hào)】：

LW063068

【分類(lèi)號(hào)】：

O6

本書(shū)系統(tǒng)闡述了脈沖電沉積技術(shù)及理論研究的相關(guān)進(jìn)展，考察了電解液組成、工藝條件及脈沖參數(shù)對(duì)CeO2、SiO2顆粒增強(qiáng)Ni-W-P基納米復(fù)合材料脈沖電沉積過(guò)程的影響，進(jìn)行了制備過(guò)程的成分設(shè)計(jì)優(yōu)化、動(dòng)力學(xué)優(yōu)化和過(guò)程優(yōu)化，探討了材料形成的熱力學(xué)條件和雙脈沖電沉積機(jī)理，考察了金屬基納米復(fù)合材料的晶化過(guò)程、界面結(jié)合方式，以及腐蝕過(guò)程和氧化過(guò)程的動(dòng)力學(xué)規(guī)律和機(jī)理，探明了材料組元之間的相互作用機(jī)制，展望了金屬基納米復(fù)合材料的應(yīng)用前景。

本書(shū)適用于從事新材料制備、金屬表面處理、金屬腐蝕與防護(hù)、電化學(xué)、冶金、機(jī)械、化工、電子及航天航空等領(lǐng)域科研和生產(chǎn)的技術(shù)人員以及高等院校的師生閱讀和參考。

全書(shū)分九章，第一章為概述，第二章為實(shí)驗(yàn)及研究方法，第三章為電解液組成和工藝條件對(duì)金屬基納米復(fù)合材料脈沖電沉積的影響，第四章為脈沖參數(shù)對(duì)金屬基納米復(fù)合材料脈沖電沉積的影響，第五章為脈沖電沉積過(guò)程的初期生長(zhǎng)行為及沉積機(jī)理，第六章為金屬基納米復(fù)合材料的晶化過(guò)程及界面結(jié)合方式，第七章為金屬基納米復(fù)合材料料的顯微硬度及磨損性能，第八章為金屬基納米復(fù)合材料高溫氧化和化學(xué)腐蝕行為及機(jī)理，第九章為金屬基納米復(fù)合材料性能比較及應(yīng)用前景分析。

圖書(shū)簡(jiǎn)介

本書(shū)內(nèi)容包括碳/碳復(fù)合材料增強(qiáng)方式現(xiàn)狀、成分、性能分析和制備工藝，生產(chǎn)碳基復(fù)合材料所用的原材料性能分析，碳纖維增強(qiáng)塑料性能的研究，碳纖維增強(qiáng)塑料的成分及其制備工藝的研制，碳/碳和碳/碳/碳化硅復(fù)合材料中基體的制備工藝研究和設(shè)計(jì)，碳/碳和碳/碳/碳化硅體系復(fù)合材料實(shí)際應(yīng)用的理論依據(jù)和成果等。本可供碳基復(fù)合材料領(lǐng)域工作的專(zhuān)家、設(shè)計(jì)和科學(xué)研究院所的工程技術(shù)工作人員使用，也可供相應(yīng)高等院校的研究生和大學(xué)生使用。 2100433B