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单壁碳纳米管和石墨烯的制备及其在能源、光电器件和复合材料等方面的应用
项目成果/简介:1991 年发现的碳纳米管（CNT）以及 2004 年发现的石墨烯（graphene），分别是一维和二维纳米材料的典型代表，被认为是 21世纪的战略性材料。 本项目发明了一类新的催化剂和大量制备 SWNTs 的方法，实现了高质量单壁碳纳米管的宏量制备（图 1），纯度达 70%以上，并达到了产业化规模（达 200 公斤/年以上）。采用机械共混及"原位"聚合 等方法，使SWNTs 有效地分散于高分子基质中，获得了以环氧树脂、ABS 及聚氨酯等为基质材料，电导率达 0.2 S/cm、导电临界含量仅为0.06%、电磁屏蔽效果高达 49dB 的复合材料。 本项目首先发展了一种可大量制备的可溶性功能化石墨烯（SPFGraphene）的方法，实现了石墨烯的百克级制备（图 2）。通过透射电子显微镜（图 3）及原子力显微镜（图 4）确定了石墨烯的二维平面结构。 获得了可溶性石墨烯材料及柔性透明导电薄膜（图 5）；制备了基于石墨烯的高稳定性有机光伏电池及复合材料。 图 5、基于石墨烯的透明电极材料 所研制的单壁碳纳米管及石墨烯已用于数十家科研机构的研究和相关产品/样机的研制，包括应用于国家 863 重大汽车电池项目（中科院物理所）和军工卫星电池项目（中国电子科技集团公司第十八研究所）等。已研制出晶体管、锂离子电池、超级电容器（图 6）以及高性能复合材料等多种产品，具有广阔的应用前景。应用范围:南开大学在碳纳米材料的制备及应用研究方面取得了一批开创性成果，该项目技术的推广，将促进我国新材料、微电子、储能、资源保护等领域的技术进步和发展，为我国在这一新型纳米材料领域占据有利地位，提高国际竞争力，做出重要贡献。
南开大学
2021-04-11
单壁碳纳米管和石墨烯的制备及其在能源、光电器件和复合材料等方面的应用
1991 年发现的碳纳米管（CNT）以及 2004 年发现的石墨烯（graphene），分别是一维和二维纳米材料的典型代表，被认为是 21世纪的战略性材料。 本项目发明了一类新的催化剂和大量制备 SWNTs 的方法，实现了高质量单壁碳纳米管的宏量制备（图 1），纯度达 70%以上，并达到了产业化规模（达 200 公斤/年以上）。采用机械共混及"原位"聚合 等方法，使SWNTs 有效地分散于高分子基质中，获得了以环氧树脂、ABS 及聚氨酯等为基质材料，电导率达 0.2 S/cm、导电临界含量仅为0.06%、电磁屏蔽效果高达 49dB 的复合材料。 本项目首先发展了一种可大量制备的可溶性功能化石墨烯（SPFGraphene）的方法，实现了石墨烯的百克级制备（图 2）。通过透射电子显微镜（图 3）及原子力显微镜（图 4）确定了石墨烯的二维平面结构。 获得了可溶性石墨烯材料及柔性透明导电薄膜（图 5）；制备了基于石墨烯的高稳定性有机光伏电池及复合材料。 图 5、基于石墨烯的透明电极材料 所研制的单壁碳纳米管及石墨烯已用于数十家科研机构的研究和相关产品/样机的研制，包括应用于国家 863 重大汽车电池项目（中科院物理所）和军工卫星电池项目（中国电子科技集团公司第十八研究所）等。已研制出晶体管、锂离子电池、超级电容器（图 6）以及高性能复合材料等多种产品，具有广阔的应用前景。
南开大学
2021-02-01
单壁碳纳米管和石墨烯的制备及其在能源、光电器件和复合材料等方面的应用
1991年发现的碳纳米管（CNT）以及2004年发现的石墨烯（graphene），分别是一维和二维纳米材料的典型代表，被认为是21世纪的战略性材料。 本项目发明了一类新的催化剂和大量制备SWNTs的方法，实现了高质量单壁碳纳米管的宏量制备（图1），纯度达70%以上，并达到了产业化规模（达200公斤/年以上）。 采用机械共混及"原位"聚合等方法，使SWNTs有效地分散于高分子基质中，获得了以环氧树脂、ABS及聚氨酯等为基质材料，电导率达0.2 S/cm、导
南开大学
2021-04-14
单壁碳纳米管和石墨烯的制备及其在能源、光电器件和 复合材料等方面的应用
1991 年发现的碳纳米管（CNT）以及 2004 年发现的石墨烯（graphene），分别是一维和二维纳米材料的典型代表，被认为是 21
世纪的战略性材料。
本项目发明了一类新的催化剂和大量制备 SWNTs 的方法，实现了高质量单壁碳纳米管的宏量制备（图 1），纯度达 70%以上，并达到了产业化规模（达 200 公斤/年以上）。采用机械共混及"原位"聚合等方法，使 SWNTs 有效地分散于高分子基质中，获得了以环氧树脂、ABS 及聚氨酯等为基质材料，电导率达 0.2 S/cm、导电临界含量仅为0.06%、电磁屏蔽效果高达 49dB 的复合材料。
本项目首先发展了一种可大量制备的可溶性功能化石墨烯（SPFGraphene）的方法，实现了石墨烯的百克级制备（图 2）。通过透射电子显微镜（图 3）及原子力显微镜（图 4）确定了石墨烯的二维平面结构。
南开大学
2021-04-13
一种纳米纤维修饰电极的制备方法及应用
本发明涉及一种纳米纤维修饰电极的制备方法包括以下步骤：利用4?羟乙基哌嗪乙磺酸、聚乙烯吡咯烷酮、氯金酸溶液制备纳米金微粒；将聚醚砜树脂、二甲基甲酰胺、邻苯二甲酸二甲酯、纳米金微粒混合均匀，制得均匀的纺丝液；将S2中制备的纺丝液经过高压电场拉伸，在掺硼金刚石电极表面形成纳米纤维膜；将S3中制备的电极采用甲醇洗脱，获得具有分子印迹识别功能的纳米纤维修饰电极。本发明结合静电纺丝技术，得到稳定性好、生物相容性良好、具有识别特异性、有效比表面积大的复合纳米纤维电极修饰材料。
东南大学
2021-04-11
纳米晶氮碳化钛陶瓷超细粉的高温碳氮化制备法
一种纳米晶氮碳化钛陶瓷超细粉的高温碳氮化反应制备法,以纳米氧化钛和纳米碳黑为原料,工艺步骤依次为配料、混料、干燥、装料、高温碳氮化、球磨、过筛。此法工艺简单,成本较低,较一般碳热还原法节约能源,容易实现规模化工业生产。通过控制反应温度、保温时间、氮气压力(或流量)、碳钛配比等工艺因素可以合成各种氮含量的氮碳化钛纳米晶超细粉。用此法制备的氮碳化钛粉末为球形,分散性较好,平均粒度为100～200NM,平均晶粒度为20～50NM,纯度达99%以上。
四川大学
2021-04-11
一种有机/无机复合纳米线过滤膜的制备方法
本发明公开了一种有机/无机复合纳米线过滤膜的制备方法。包括如下步骤：将金属盐溶解在乙醇胺的水溶液中制备金属氢氧化物纳米线；将肝素溶液加入到金属氢氧化物纳米线溶液中，制备核壳结构复合纳米线溶液；将聚合物多孔膜固定在过滤容器中，膜面朝上，过滤容器中加入核壳结构复合纳米线溶液，减压过滤；干燥。本发明将荷负电的肝素通过静电作用固定在荷正电的金属氢氧化物纳米线表面，形成以纳米线为核，以肝素为壳的核壳结构复合纳米线，再通过动态制膜法，将复合纳米线沉积在聚合物多孔膜表面，形成具有抗菌性和血液相容性双重功效的有机/无机复合纳米线滤膜。纳米线直径小，负载时形成的孔径小，孔密度高，制备工艺简单、成本低。
浙江大学
2021-04-11
一种各向异性纳米晶钕铁硼磁体的制备方法
各向异性纳米晶钕铁硼磁体的制备方法：（1）完全氢歧化或部分氢歧化Nd-Fe-B磁粉的制备；(２)压坯的制备，将步骤（１）制备的完全氢歧化Nd-Fe-B磁粉或部分氢歧化Nd-Fe-B磁粉装入模具中，在惰性气体保护下于室温对磁粉施压，当磁粉所受的压强从0?MPa增加至100MPa?～600MPa后停止施压；?(３)??热压变形-脱氢重组，将压坯在真空条件下升温至680℃～850℃，然后在该温度和氢分压PH2为0Pa?＜PH2?≤?1kPa的条件下，对所述Nd-Fe-B压坯施加恒定压力进行热压变形-脱氢重组，所施压力值以Nd-Fe-B氢歧化物压坯在热变形-脱氢重组过程中承受的压强在30MPa?~1.5MPa之间变化为限，保温保压时间为5～120分钟。本发明所述各向异性纳米晶钕铁硼磁体的制备方法，可提高各向异性钕铁硼磁体的性能，并降低能耗。
四川大学
2021-04-11
一种纳米Ti4O7粉末的制备方法
一种纳米Ti4O7粉末的制备方法，各原料的重量百分数如下：纳米二氧化钛粉末96％～97％，纳米炭黑粉末2.9％～3.9％，芳香醛0.1～1％；工艺步骤如下：(1)将按上述重量百分数计量的纳米二氧化钛粉末、纳米炭黑粉末和芳香醛放入球磨机中，加入研磨球体和研磨介质在常压、室温下进行湿磨分散，当纳米二氧化钛粉末、纳米炭黑粉末和芳香醛混合均匀后，分离出研磨球体，得混合浆料，继后将混合浆料在60～80℃进行干燥，干燥时间1～3h；(2)将步骤(1)制备的混合料装入加热炉中，在真空条件或通流动惰性气体的条件下加热到800℃～1150℃并在该温度进行还原反应，还原反应的时间为1～4小时，反应时间届满后随炉冷却至室温。
四川大学
2021-04-11
微米级分子筛负载型纳米铁材料的制备方法
本发明提供了一种微米级分子筛负载型纳米铁材料的制备方法，该方法包括步骤：分子筛载体的预处理、微米级分子筛负载型纳米铁材料的制备。本发明以MCM-41介孔分子筛为载体，通过液相还原法在分子筛载体上原位生成纳米铁颗粒，其纳米铁质量负载率为25%-90%，制得的微米级分子筛负载型纳米铁材料的粒径范围为1.2μm-20μm，孔径范围为1.5nm-4.5nm。MCM-41介孔分子筛与纳米铁耦合后制备成高活性微米级负载型纳米铁材料，有益效果是有效的改善纳米铁在空气中的稳定性，提高纳米铁在水介质中的分散性，有效抑制纳米铁颗粒的团聚效应，增加了纳米铁材料的活性位点，提高纳米铁材料的表面活性。使其在水处理工艺中更易于分离回收，回收率可达100%。
天津城建大学
2021-04-11