立方体铂-碳纳米管复合催化剂性能研究
立方体铂-碳纳米管复合催化剂性能研究
2016-07-02 12:28来源：内江洛伯尔材料科技有限公司作者：研发部
铂负载到碳纳米管上的SEM图
直接乙醇燃料电池(DEFC)是质子交换膜燃料电池(PEMFC)的一种, 由于乙醇来源广泛,易储存,携带方便,无毒等而引起广泛关注. 但是由于DEFC使用铂和钯等贵金属纳米催化剂,成本较高,活性及稳定性均达不到理想的要求, 限制了DEFC的广泛应用.
目前对于铂纳米催化剂的研究已取得很大的进展,但是在降低催化剂载量的基础上提高催化剂的活性和稳定性,并且简化工艺仍是关键的技术问题.传统的金属催化剂制备方法(如浸渍法、沉淀法、离子交换法等)很难控制金属纳米粒子的分散度、粒径分布以及表面形貌等微观结构,导致活性位不均一, 性能不稳定,表面活性剂不易去除,同时纳米粒子催化作用的本质也难以表征和评价.随着纳米材料合成技术的发展,人们在控制纳米粒子尺寸、形貌和组装等方面取得了很大进步.
孙世刚课题组用方波电沉积的方法合成了铂的二十四面体, 用电化学的方法合成了铂的高指数纳米催化剂, 方法简便,易于调控. Xia课题组用方波合成了铂的立方体,但是程序较复杂, 前驱体中仍用到抗坏血酸,反应时间较长,而且两步法难以避免铂纳米球和立方体的共存.
将铂基催化剂负载在碳的载体上可有效改善催化剂的活性和稳定性. 碳载体的种类有很多, 如碳黑、碳纳米纤维、有序介孔碳和碳纳米管等. 其中, 碳纳米管由于具有独特的结构、电子效应和较好的抗腐蚀性能而被广泛应用. 陈卫祥等利用微波加热法快速合成了尺寸较均匀的碳纳米管负载铂纳米催化剂, 该催化剂
对甲醇的电催化氧化性能比商用Pt/C(E-TEK)催化剂有所提高, 但该方法合成的粒子形貌不清晰,乙二醇不易去除,洗涤过程较繁琐.
厦门大学化学化工学院化学系孙世刚等人利用线性扫描电沉积的方法在玻碳电极或多壁碳纳米管表面制备出铂纳米立方体,扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)结果表明, 铂立方体的尺度约为38nm,由Pt(111)择优取向的小粒子围成. 运用电化学循环伏安和电位阶跃技术研究了所合成的2种催化剂和商用碳载铂对乙醇氧化的电催化活性,发现在2种铂纳米立方体上乙醇氧化的电催化活性和稳定性均高于商用碳载铂,其起峰电位较商业碳载铂降低168 mV.采用电化学原位红外光谱对比研究了铂纳米立方体和商用碳载铂对乙醇氧化的电催化过程,发现铂纳米立方体起始氧化电位提前,催化活性增强.乙醇在该催化剂上更易转化为乙酸,且表现出较强的CO吸附能力.
尼龙_碳纳米管复合材料研究进展
基金项目:河南省教育厅自然科学基金项目(200510459101); 作者简介:李中原(1971-),男,博士研究生; 3通讯联系人:E 2mail :zhucs @https://www.360docs.net/doc/be3208239.html,. 尼龙Π碳纳米管复合材料研究进展 李中原,刘文涛,许书珍,何素芹3,朱诚身3 (郑州大学材料科学与工程学院 郑州 450052) 摘要:碳纳米管(C NTs )由于其独特的结构,较高的长径比,较大的比表面积,且具有超强的力学性能和良好 的导热性,已经证明是塑料的非常优异的导电填料,聚合物基碳纳米管复合材料可望应用于材料领域的多个方面,尤其在汽车、飞机及其它飞行器的制造等军事和商业应用上带来革命性的突破。本文介绍了碳纳米管的结构形态和碳纳米管的制备、纯化、修饰方法及聚合物基碳纳米管复合材料的制备、性能,并综述了近几年来尼龙Π碳纳米管复合材料的研究进展及应用前景。 关键词:碳纳米管;尼龙;复合材料 引言 聚酰胺具有优良的机械性能、耐磨性、耐酸碱性、自润滑性等优点,居于五大工程塑料之首,被广泛用作注射及挤出成型材料,主要用于在机械、仪器仪表、汽车、纺织等方面,并将在轴承、齿轮、风扇叶片、汽车部件、医疗器材、油管、油箱、电子电器制品的制造方面发挥重要作用,尤其是作为汽车零部件及电器元件。由于酰胺极性基团存在极易吸水、尺寸稳定性差等缺点,使其应用受到了很大限制[1]。纳米复合材料是近年来发展十分迅速的一种新兴复合材料,被认为是21世纪最有发展前途的材料,已成为材料学、物理学、化学、现代仪器学等多学科领域研究的热点。热塑性塑料基纳米复合材料是研究最早、最多、应用最广的材料,聚合物Π蒙脱土纳米复合材料目前有的已实现了产业化[2]。碳纳米管由于其独特的结构、 奇异的性能和潜在的应用价值,在理论上是复合材料理想的增强材料。近年来聚合物Π碳纳米管复合材料的研究已成为纳米科学研究中的一个新热点。碳纳米管的发现可以追溯到1985年C 60 [3]的发现,1991年日本学者Iijima [4]在对电弧放电后的石墨棒进行显微观察时发现阳极上形成了圆柱状沉积,沉积主要 由柱状排列的平行的中空管状物形成,管状物的直径一般在几个到几十个纳米之间,而管壁厚度仅为几个纳米,故称之为碳纳米管C NTs (carbon nanotubes ),并在自然杂志上发表。碳纳米管具有超级的力学性能[5],在碳纳米管中,碳原子之间存在着三种基本的原子力包括:强的δ键合,C C 键之间的π键合以及多壁碳纳米管层与层之间的相互作用力,它们对碳纳米管的力学性能有着重要的贡献,理论和实验结果显示碳纳米管具有相当高的弹性模量,可达1TPa ,强度是钢的10～100倍,多壁碳纳米管MWC NTs (multiwalled carbon nanotubes )的轴向杨氏模量实验值为200G ～4000G Pa ,轴向弯曲强度为14G Pa ,轴向压缩强度为100G Pa ,并且具有超高的韧性,理论最大延伸率可达20%,密度却只有钢的六分之一。它耐强酸、强碱、耐热冲击、有优异的热,电性能;高温强度高、有生物相容性和自润滑性。在真空中2800℃以下不氧化,在空气中700℃以下基本不氧化,热传导是金刚石的两倍,导电性和铜一样。本文将从碳纳米管的纯化与修饰,尼龙Π碳纳米管复合材料的制备方法及其性能特征三方面对尼龙Π碳纳米管复合材料的研究进展进行总结。
硅氢加成反应用铂催化剂的研究进展_管雁
第21卷第2期化学研究中国科技核心期刊2010年3月CH EM ICA L R ESEA RCH hx y j@https://www.360docs.net/doc/be3208239.html, 硅氢加成反应用铂催化剂的研究进展 管雁1,2,吴清洲1,陈关喜1*,冯建跃1,莫卫民2 (1.浙江大学分析测试中心,浙江杭州310027; 2.浙江工业大学化学工程与材料学院,浙江杭州310014) 摘要:系统综述了铂催化剂体系研究的几个主要发展阶段及目前存在的问题;介绍了铂催化烯烃硅氢加成反 应合成有机硅的机理.指出有机硅产品在我们的生活和生产中越来越重要,是不可或缺的化工材料;不饱和烃 的硅氢加成反应是合成有机硅的重要途径之一,主要利用过渡金属作为催化剂进行加成. 关键词:硅氢加成反应;铂;催化剂;反应机理;研究进展 中图分类号:O643.3文献标识码:A文章编号:1008-1011(2010)02-0100-06 Research Progress of P-t Catalyst for Hydrosilation GU AN Yan1,2,WU Qing-zhou1,CH EN Guan-x i1*,FENG Jian-y ue1,MO We-i min2 (1.Center of A nalysis and Measurement,Zhej iang U niv ersity,H angz hou310027,Zhej iang,China; 2.College of Chemic al Engineering and Material Science,Zhej iang University of Technology,H angz hou310014,Zhej iang,China) Abstract:A rev iew is provided of the r esearch pr ogress of Pt-catalyst fo r hydrosilation.Several important developm ent stag es of Pt-cataly st system are sum marized,and the existing problems in Pt-cataly st sy stem are discussed.M oreover,the mechanism of synthesizing or ganic silicon via hy dro silatio n reactio n of alkene catalyzed w ith Pt-catalysts is intro duced.It is po inted out that o rganic silicon pr oducts,as indispensable chemical raw m aterials,play a more and mo re important r ole in our daily life and production.A nd hydrosilation is one of the m ajo r ro utes to sy nthesizing o rganic silicon compounds,w ith w hich transition m etals are usually used as cata- lysts to pro mote additio n reactio ns. Keywords:hydrosilation;Pt;cataly st;reactio n mechanism;resear ch prog resses 随着有机碳化学的发展,以及SiF4、SiCl4、SiH4的相继出现,极大地激发了人们对与碳处于同一主族的硅进行深入研究的兴趣,以期获得与碳化学相似的新型硅材料.于是,化学家们开始了探索纯硅化学以及硅-碳结合的化学. 现在,有机硅化合物及由其制得的有机硅材料品种众多,性能优异,并已在工农业生产、新兴技术、国防军工、医疗卫生以及人们的日常生活中获得广泛的应用,有机硅产品业已成为化工新材料中发展最快的品种之一,是社会和人们发展生产和改善生活不可或缺的化工材料. 1硅氢加成反应 1.1碳官能有机硅烷及制备方法 碳官能有机硅烷是一类硅原子上连接了含非水解性活性基团)))烃基的有机硅化合物,同时硅原子上还可连接有机基团及可水解基.它具有新的反应活力,并赋予产品优异的物理化学特性,特别是在改善两种 收稿日期:2009-10-29. 作者简介:管雁(1984-),女,硕士生,主要从事有机硅的合成与分析.*通信联系人,E-m ail:gu anx i@https://www.360docs.net/doc/be3208239.html,.
碳纳米管
碳纳米管简介 潘春旭 ＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝ 武汉大学 物理科学与技术学院 地址：430072湖北省 武汉市 武昌区 珞珈山 电话：027-8768-2093(H)；8721-4880(O) 传真：027-8765-4569 E-Mail: cxpan@https://www.360docs.net/doc/be3208239.html,；cxpan@https://www.360docs.net/doc/be3208239.html, 个人网页：https://www.360docs.net/doc/be3208239.html,/cxpan ＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝ 1. 什么是碳纳米管？ 1991年日本NEC公司的饭岛纯雄(Sumio Iijima)首次利用电子显微镜观察到中空的碳纤维，直径一般在几纳米到几十个纳米之间，长度为数微米，甚至毫米，称为“碳纳米管”。理论分析和实验观察认为它是一种由六角网状的石墨烯片卷成的具有螺旋周期管状结构。正是由于饭岛的发现才真正引发了碳纳米管研究的热潮和近十年来碳纳米管科学和技术的飞速发展。 按照石墨烯片的层数，可分为： 1) 单壁碳纳米管（Single-walled nanotubes, SWNTs）：由一层石墨烯片组成。单壁管典型的直 径和长度分别为0.75～3nm和1～50μm。又称富勒管(Fullerenes tubes)。 2) 多壁碳纳米管（Multi-walled nanotubes, MWNTs）：含有多层石墨烯片。形状象个同轴电缆。 其层数从2～50不等，层间距为0.34±0.01nm，与石墨层间距(0.34nm)相当。多壁管的典 型直径和长度分别为2～30nm和0.1～50μm。 多壁管在开始形成的时候，层与层之间很容易成为陷阱中心而捕获各种缺陷，因而多壁管的管壁上通常布满小洞样的缺陷。与多壁管相 比，单壁管是由单层圆柱型石墨层构成， 其直径大小的分布范围小，缺陷少，具有 更高的均匀一致性。无论是多壁管还是单 壁管都具有很高的长径比，一般为100～ 1000，最高可达1000～10000，完全可以 认为是一维分子图1 碳纳米管原子排列结构示意图 2. 碳纳米管的独特性质 1) 力学性能 碳纳米管的抗拉强度达到50～200GPa,是钢的100倍,密度却只有钢的1/6，至少比常规石墨纤维高一个数量级。它是最强的纤维，在强度与重量之比方面，这种纤维是最理想的。如果用碳纳米管做成绳索，是迄今唯一可从月球挂到地球表面而不会被自身重量拉折的绳索，如果用它做成地球——月球载人电梯，人们来往月球和地球献方便了。用这种轻而柔软、结实的材料做防弹背心那就更加理想了。 除此以外，它的高弹性和弯曲刚性估计可以由超过兆兆帕的杨氏模量的热振幅测量证实。对于具有理想结构的单层壁的碳纳米管，其抗拉强度约800GPa；对于多层壁，理论计算太复杂，难于给出一确定的值。碳纳米管的结构虽然与高分子材料的结构相似，但其结构却比高分子材料稳定得多。
配位催化剂的应用
配位催化剂的应用前景 某某* （单位名称地址邮编） 摘要;本文介绍了材料的类型和常用的合成方法，综述了近年来材料在催化领域的应用，特别是以材料中骨架金属作为活性中心骨架有机配体作为活性中心和负载催化活性组分的催化反应，以期对材料的催化性能较全面的认识。 关键词; 金属-有机骨架类型合成催化应用；负载型金催化剂；催化性能 1前言 金属-有机骨架材料是由金属离子与有机配体通过自组装过化生成的一类具有周期性多维网状结构的多孔晶体材料，具有纳米级的骨架型规整的孔道结构，大的表面积和孔隙率以及小的固体密度，在吸附、分离、催化等方面均表现出了优异的性能，已成为新材料领域的研究热点与前沿。材料的出现可以追溯到1989年为主要代表的工作在硝基甲烷中制备出了具有类似金刚石结构的三维网状配位聚合物同时预测了该材料可能产生出比沸石分子筛更大的孔道和空穴，从此开始了材料的研究热潮。但早期合成的材料的骨架和孔结构不够稳定，容易变形。直到1995年等合成出了具有稳定孔结构的，才使其具有了实用由于材料具有大的比表面积和规整的孔道结构，并且孔尺寸的可调控性强，骨架金属离子和有机配体易实现功能化，气体吸附［1］、磁学性能［2］、生物医学［3］以及光电材［4］等领域得到了广泛应用。这些特性貌似与现有的沸石和介孔分子筛很相似，但实际上却有较大的差别，材料还可负载高分散的纳米金属活性组分等，因此材料具有区别于其他催化剂材料的独特结构特征。 2 含钼催化剂的应用 2. 1 钴钼、镍钼催化剂 钴钼、镍钼催化剂主要用于石油加工过程中的加氢精制，如加氢脱硫( HDS)、加氢脱氮、加氢饱和等。其特点是不易中毒,使用寿命长在催化反应过程中具有很高的活性、良好的选择性和机械强度;不仅可处理一般原油，而且对品质低劣的重质油也很有效。制备钴钼催化剂主要有湿混、干混、浸渍等三种方法。湿混法是将硝酸钴和钼酸铵与有机酸配成均匀透明溶液,然后与拟薄水铝石一起经*作者简介：某某，女，（1991—），甘肃酒泉，现为，，，，，，，
碳纳米管或可作燃料电池催化剂
碳纳米管或可作燃料电池催化剂 美国戴顿大学的科学家们通过研究发现氮掺杂的碳纳米管将有可能替代燃料电池中价格昂贵的铂催化剂，这一发现将有可能降低燃料电池的成本。目前的燃料电池技术因受制于其催化剂成本及其耐用性问题而迟迟无法实现大规模应用。该研究团队日前发现，在垂直排列的碳纳米管阵列中，有一些碳原子被氮原子所替换，这种碳纳米管阵列能够还原碱性溶液中的氧，且比燃料电池中所采用的铂催化剂更为有效。此外，这种纳米管催化剂对于能够使铂催化剂中毒的一氧化碳并不敏感。 研究人员将这种氮掺杂纳米管催化剂的高活性归因于氮原子俘获电子的能力，这使得与其邻近的碳原子带有净正电荷，从而易于从阳极吸引电子并促进氧还原反应。研究人员称，这一发现具有重要意义，并能用于设计和开发各种其他无金属、高效的氧还原催化剂，而不仅限于燃料电池中的应用。加利福尼亚大学的学者认为，这一发现对燃料电池技术的商业发展具有重大影响。同时他也指出，如果研究团队是在酸性介质下进行的实验，那么这一结果将更引人注目，因为在酸性环境下铂是必需的，而在碱性环境下，已有一些非贵金属被证实与铂同样有效。该研究成果发表在2009 年2 月6 日的《科学》杂志上（Science,2009, 323(5915): 760-764）。（来源：中国科学院上海硅酸盐研究所） （《科学》（Science），DOI: 10.1126/science.1168049，Kuanping Gong，Liming Dai） 碳纳米管载流能力翻倍 美国伊利诺大学的研究人员利用化学气相沉积法制备得到单壁碳纳米管，研究发现碳纳米管载流能力的第一个平台约为25 mA，在10 V/μm 的较高电场中，高能电子和空穴形成的电子-空穴对可以使电流迅速增长，载流能力达到40 mA，直至纳米管破裂。由于离子雪崩效应，纳米管的形貌也随之变大，这是一种在一些半导体二极管和晶体管中会出现的现象，以前在纳米管中并未发现。相关研究工作发表在《物理评论快报》（PRL）上。（来源：中国科学院上海硅酸盐研究所）
碳纳米管纳米材料的应用要点
碳纳米管及其复合材料在储能电池中的应用 摘要碳纳米管具有良好的机械性能和导电性、高化学稳定性、大表面积以及独特的一维结构，选择合适的方法制备出碳纳米管复合材料，可以使其各种物理化学性能得到增强, 因而在很多领域有着极大的应用前景，尤其是在储能电池中的应用。本文分析了碳纳米管及其复合材料的特点，总结了碳纳米管的储锂机理，对其发展趋势作了展望。 关键词碳纳米管复合材料储能电池应用 Abstract carbon nanotubes（CNTs） are nanometer-sized carbon materials with the characteristics of unique one-dimensional geometric structure，large surface area，high electrical conductivity，elevated mechanical strength and strong chemical inertness. Selecting appropriate methods to prepare carbon nanotube composites can enhance physical and chemical properties , and these composites have a great future in many areas，especially in energy storage batteries . In this paper, based on the analysis and comparison of the advantages and disadvantages of carbon nanotube composites，the enhancement mechanisms of the CNTs catalysts are introduced. Afterward，the lithium ion storage properties are summarized according to the preparation methods of composite materials. Finally, the prospects and challenge for these composite materials are also discussed. Keywords carbon nanotube; composite; energy storage batteries; application 1 引言 碳纳米管(CNTs)在2004 年被人们发现，是一种具有特殊结构的一维量子材料, 它的径向尺寸可达到纳米级, 轴向尺寸为微米级, 管的两端一般都封口, 因此它有很大的强度, 同时巨大的长径比有望使其制作成韧性极好的碳纤维。碳纳米管由于其独特的一维纳米形貌被作为锂离子电池负极材料广泛研究，通过对碳纳米管进行剪切，官能化及掺杂等方法进行改性处理，能有效的减少碳纳米管的首次不可逆容量，增加可逆的储锂比容量。此外，碳纳米管的中空结构也成为抑制高容量金属及金属氧化物体积膨胀理想复合基体。本文中，我们研究了碳纳米管的储锂性能，考察了碳纳米管作为锡类复合材料基体，其内部限域空间对高容量金属及金属氧化物的储锂性能促进的具体原因。该研究结果为碳纳米管以及其他具有限域空间的结构在锂离子电池中的应用提供了参考。 2 碳纳米管的储锂机理和应用 相比广泛应用的石墨类材料，碳纳米管在锂离子电池负极材料中有其独特的应用优势。首先，碳纳米管的尺寸在纳米级，管内及间隙空间也都处于纳米尺寸级，因而具有纳米材料的小尺寸效应，能有效的增加锂离子在化学电源中的反应活性空间；其次，碳纳米管的比表面积较大，能增加锂离子的反应活性位，并且随着
关于铂系金属有机催化剂的学习与探讨
关于铂系金属有机催化剂的学习与探讨 发表时间：2018-07-18T16:16:57.313Z 来源：《科技中国》2018年2期作者：杨泽 [导读] 摘要：参与反应的催化剂，就是通过加入某种中间物质，将所要进行的反应引向另一条路径来完成反应，其中新的反应路径所需活化能与原反应不同，催化剂本身通过一系列的反应又回到最初的状态。人们通过向反应加入催化剂改变反应速率，使其向有利的方向进行。 摘要：参与反应的催化剂，就是通过加入某种中间物质，将所要进行的反应引向另一条路径来完成反应，其中新的反应路径所需活化能与原反应不同，催化剂本身通过一系列的反应又回到最初的状态。人们通过向反应加入催化剂改变反应速率，使其向有利的方向进行。 关键词：铂系金属；有机催化剂；学习；探讨 18世纪中叶，铅室法制硫酸中用二氧化氮作催化剂是工业上采用催化剂的开始。催化这个词是1835年J.J.贝采利乌斯引用到化学学科中来的。1902年W.奥斯特瓦尔德将催化定义为：“加速化学反应而不影响化学平衡的作用。”1910年实现合成氨的大规模生产，是催化工艺发展史上的里程碑。 所谓参与反应的催化剂，就是通过加入某种中间物质，将所要进行的反应引向另一条路径来完成反应，其中新的反应路径所需活化能与原反应不同，催化剂本身通过一系列的反应又回到最初的状态。人们通过向反应加入催化剂改变反应速率，使其向有利的方向进行。 一、催化剂的发展历程： 从催化剂到金属催化剂再到有机金属催化剂，催化剂的发展中间经历了漫长的过程，早在公元前，中国已会用酒曲（生物酶催化剂）造酒。回顾其发展，仍可大致分为几个阶段： 1、萌芽时期（20世纪以前） 1740年英国医生J.沃德在伦敦附近建立了一座燃烧硫磺和硝石制硫酸的工厂，接着，1746年英国J.罗巴克建立了铅室反应器，生产过程中由硝石产生的氧化氮实际上是一种气态的催化剂，这是利用催化技术从事工业规模生产的开端。1875年德国人E.雅各布在克罗伊茨纳赫建立了第一座生产发烟硫酸的接触法装置，并制造所需的铂催化剂，这是固体工业催化剂的先驱。铂是第一个工业催化剂，现在铂仍然是许多重要工业催化剂中的催化活性组分。19世纪，催化剂工业的产品品种少，都采用手工作坊的生产方式。由于催化剂在化工生产中的重要作用，自工业催化剂问世以来，其制造方法就被视为秘密。这时的催化剂也没有大致的分类，体系并不完善。 2、奠基时期（20世纪初） 在这一时期内，制成了一系列重要的金属催化剂，催化活性成分由金属扩大到氧化物，液体酸催化剂的使用规模扩大。同时，工业实践的发展推动了催化理论的进展。1925年H.S.泰勒提出活性中心理论，这对以后制造技术的发展起了重要作用。金属催化剂，氧化物催化剂以及液态催化剂便是在这时开始出现。 3、大发展时期（20世纪30～60年代） 此阶段工业催化剂生产规模扩大，品种增多。在第二次世界大战前后，由于对战略物资的需要，燃料工业和化学工业迅速发展而且相互促进，新的催化过程不断出现，相应地催化剂工业也得以迅速发展。随着规模扩大，品种增多，有机金属催化剂，选择性催化剂，加氢精制催化剂，分子筛催化剂以及大型合成氨催化剂系列逐渐系统化，体系化地发展起来。 4、更新换代时期（20世纪70～80年代） 在这一阶段，高效率的络合催化剂相继问世。为了节能而发展了低压作业的催化剂；固体催化剂的造型渐趋多样化；出现了新型分子筛催化剂；开始大规模生产环境保护催化剂；生物催化剂受到重视。 二、关于铂系金属催化性质的介绍 由于金属结构及核外电子排布的特殊性以及在常温下的抗氧化，抗腐蚀性能优异，铂系金属成为了有机金属催化领域的宠儿，从单一的金属催化剂到金属氧化物催化剂，以及如今复杂的有机金属络合的催化剂，时时刻刻都有铂系金属参与。 单是关于铂的催化，诸如铂重整催化剂以及铂重整铂-铼双金属催化剂，氨氧化过程采用铂铑丝网催化剂，低碳烃催化芳构化等至今仍在沿用。 铂系金属优良的吸氢储氢性质也十分受人关注。例如钯吸收和透过氢气的能力极强，常温下能吸收350~850相当于本身体积的氢气。240℃时1mm厚，1cm大的钯片每秒钟可透过42.3mm的氢气。由于金属钯这些特殊的性能，因此非常适用于制造加氢和脱氢反应用催化剂。除了用于加氢脱氢催化，钯作为铂系金属中综合催化性最高的金属，对于偶联反应，交叉偶联反应如Buchwald-Hartwig偶联反应，Larock吲哚合成等反应均有较大贡献。钯催化剂虽然具有活性高、选择性好的性能，但是硫化物、砷化物、一氧化碳、等杂质，以及副反应生成的各种重组分、焦质等会使钯催化剂中毒，且在钯催化剂的使用过程中也会有因催化剂本身颗粒聚集、晶格变化等原因而活性下降，这时就需要通过焙烧使其活化，直到完全失去活性。 继铂和钯之后，大约经历了一个世纪，铑成为用于催化剂工业的又一贵金属元素，在碳一化学发展中，铑催化剂将有重要意义。60年代，曾用钴络合物为催化剂进行甲醇羰基化制醋酸的过程，但操作压力很高，而且选择性不好。1970年左右出现了孟山都公司开发的低压法甲醇羰基化过程，使用选择性很高的铑络合物催化剂。后来又开发了膦配位基改性的铑络合物催化剂，用于从丙烯氢甲酰化制丁醛。这种催化剂与原有的钴络合物催化剂比较，具有很高的正构醛选择性，而且操作压力低，1975年以后美国联合碳化物公司大规模使用。利用铑络合物催化剂从α-氨基丙烯酸加氢制手性氨基酸的过程，在70年代出现。这些催化剂均用于均相催化系统。 除以上几种金属外，以钌为中心进行的钌卡宾配合物催化体系也逐步发展起来。 三、有机金属催化的反应基础及大致类型： 1、偶联反应 有机金属催化反应大致通过以下几个基元反应：氧化加成，还原消除，插入与去插入，配体的官能团化与转金属化来完成。而有机金属催化剂的使用目的之一是催化正常情况下难以进行的碳碳键，碳氧键，碳氮键等的偶联反应。 目前,按照参与催化的金属的不同以及参与反应的两个偶联碳原子的杂化形式的不同,碳碳键的偶联反应可以分为几个经典的反应如Kumada偶联、Heck偶联、 Sonogashira偶联、 Negishi 偶联、 Stille偶联、 Suzuki偶联,等等。（图为一种Heck偶联反应机理）
【有用】催化剂在碳纳米管制备中的影响
3国家自然科学基金资助项目(No.60326037) 耿晓菊:女,1979年生,硕士,主要从事碳纳米管方向的研究 王蜀霞:女,副教授,硕士生导师,主要从事碳纳米管制备和性能研究 E 2mail :wangshuxia @https://www.360docs.net/doc/be3208239.html, 催化剂在碳纳米管制备中的影响3 耿晓菊,王蜀霞,冯明海 (重庆大学数理学院应用物理系,重庆400044) 摘要 催化裂解法操作简单,便于控制参数,有望成为碳纳米管连续生产的最佳方法。在催化裂解法中最重要 的是催化剂,主要从催化剂的选取、制备、颗粒大小、失活等方面对碳纳米管生长速度、管径、密度、产物含量的影响进行浅析。 关键词 碳纳米管 催化剂 生长速度 制备方法E ffects of C atalysts on Preparation of C arbon N anotubes GEN G Xiaoju ,WAN G Shuxia ,FEN G Minghai (Department of Applied Physics ,Chongqing University ,Chongqing 400044) Abstract Because of its operation and parameter controlling virtures ,catalytic pyrolysis is expected to be 2come the best method of producing carbon nanotubes (CN Ts )continuously.Catalyst is the most important factor in catalytic pyrolysis method.In this paper ,the factors such as selection ,preparation ,grain size ,deactivation of catalyst etc which have effects on the growth rate ,diameter ,density ,content of CN Ts are studied. K ey w ords carbon nanotubes ,catalyst ,growth rate ,preparation 0 前言 自1991年日本科学家Iijima [1]发现具有一维管状分子结构 的新型纳米材料———碳纳米管(CN T )以来,经过十几年的基础和应用研究,科学家们预测碳纳米管的奇特性能被逐一证实。同时,又有许多新发现,如:双层碳纳米管的内外层性能不同,对外层可进行修饰而不影响内层性能等一些独特的性质[2];碳纳米管电极对生物分子有很强的催化作用等。碳纳米管的特殊结构以及优异的物理、电子、光电子特性使它在高强度复合材料、能量的存储和转换元件、传感器、场发射显示器、储氢、纳米电子 器件等领域具有广阔的应用前景[3] 。碳纳米管制备工艺受到了极大的关注,已由最初的石墨电弧法扩展到催化电弧法[4]、激光蒸发法[5]、化学气相沉积法(CVD )等[6]众多生产方法。其中CVD 法具有成本低廉、操作方便等优点,已被广泛应用于CN T 的制备。制备CN T 过程中,如不加入催化剂,产物中只有无定型碳;而只有加入催化剂(铁、钴、镍等过渡金属或其化合物)后,生成物中才含有大量的单、多壁碳纳米管。催化剂是碳纳米管制备不可缺少的因素。 催化剂作为碳源分解活性中心以及石墨碳沉积中心,对裂解产物的形貌和结构起着至关重要的作用。催化剂同时也是碳纳米管生长的成核中心和能量输运者,它的选取、制备、以及载体的选取也将对碳纳米管的成核、生长速率、密度、分离、纯化等有很大影响,将导致碳纳米管具有不同的形貌和结构,是碳纳米管制备中的重要影响因素。 1 催化剂种类 实验表明,过渡金属(Fe 、Co 、Ni 等)在碳纳米管制备过程中 有较强的催化活性,其组分可以是块状的纳米颗粒(典型粒度为100nm ),也可以是负载于一定载体的颗粒(粒度为10～50nm ),还可以是固溶体网筛,关键的是这些金属都能溶解碳或能生成相应的金属碳化物。常用的催化剂种类主要有:金属单质和化合物。 1.1 金属单质 常用的金属单质有:Fe 、Co 、Ni 、Mo 、Cr 、Cu 、Pt 等。碳在催化剂中的溶解度决定了催化剂的催化性能,溶解度越大,催化性能越强。Wei 2Qiao Deng 等[7]对不同碳溶解度的几种催化金属在碳形核(决定生成碳纳米管的密度和数量)阶段和碳管生长阶段的催化性能进行了研究。试验结果表明:在碳形核阶段,金属的催化活性大小依次为Mo 、Cr 、Co 、Pt 、Fe 、Ni 、Cu ;在碳管的生长阶段,催化剂活性大小依次为Fe 、Ni 、Mo 、Co 、Pt 、Cr 、Cu 。对于碳纳米管的生长速率,多金属的组合比单金属作催化剂效果好得多。 目前,大多数科研人员都用双金属、多金属或合金作催化剂。在Zhixin Yu 的实验结果中,Fe 和Mo 的组合是最优化的, Ni 和Mo 次之。J.H.Yen 等[13]最新报道用电镀法制备Fe 、Co 、Ni 纳米线作催化剂,采用CVD 和ICP 2CVD 制备碳纳米管,均 生长出了含有金属纳米线的碳纳米管。金属纳米线的长度为 420±20nm ,金属线与管等长,掺入的金属线还可改变碳纳米管 的电学性质,这为碳纳米管材料的复合提供了强有力的依据。 1.2 化合物 化合物催化剂主要有:三氧化二铁、钙钛矿氧化物、二茂铁、硝酸铁、草酸铁、硝酸钴、酞菁金属和其他的低沸点有机金属。利用Sol 2gel 等技术使金属颗粒均匀地分布于载体中,可很好解 ?211?材料导报 2006年7月第20卷第7期
聚合物碳纳米管复合材料研究综述
聚合物/碳纳米管复合材料研究综述 摘要 综述了目前碳纳米管在填充聚合物来制备介电、导电、吸波、导热等复合材料方面的应用。对常见的几种聚合物/碳纳米管复合材料的制备工艺以及碳纳米管在聚合物中的分散方法进行了详细地阐述。最后对聚合物/碳纳米管在研究过程中存在的问题和未来的研究方向进行了相应地分析和展望。 关键词:碳纳米管; 逾渗理论; 复合材料; 制备工艺; 分散 Review of Research on Polymer /Carbon Nanotube Composite Abstract The current carbon nanotube-filled polymer compound to prepare the electricity，conductive，absorbing，thermal conductivity，and other aspects of application of composite materials are reviewed．Several common polymer / carbon nanotube composite preparation process as well as the dispersion of carbon nanotubes in polymer are elaborated．Finally，the polymer /carbon nanotube in the study process and future research is analyzed and prospected． Key words: carbon nanotubes; percolation theory; composite; preparation; dispersion
碳纳米管纳米复合材料的研究现状及问题(一)
碳纳米管纳米复合材料的研究现状及问题(一) 文章介绍了碳纳米管的结构和性能，综述了碳纳米管/聚合物复合材料的制备方法及其聚合物结构复合材料和聚合物功能复合材料中的应用研究情况，在此基础上，分析了碳纳米管在复合材料制备过程中的纯化、分散、损伤和界面等问题，并展望了今后碳纳米管/聚合物复合材料的发展趋势。 。碳纳米管的这些特性使其在复合材料领域成为理想的填料。聚合物容易加工并可制造成结构复杂的构件，采用传统的加工方法即可将聚合物/碳纳米管复合材料加工及制造成结构复杂的构件，并且在加工过程中不会破坏碳纳米管的结构，从而降低生产成本。因此，聚合物/碳纳米管复合材料被广泛地研究。 根据不同的应用目的，聚合物/碳纳米管复合材料可相应地分为结构复合材料和功能复合材料两大类。近几年，人们已经制备了各种各样的聚合物/碳纳米管复合材料，并对所制备的复合材料的力学性能、电性能、热性能、光性能等其它各种性能进行了广泛地研究，对这些研究结果分析表明：聚合物/碳纳米管复合材料的性能取决于多种因素，如碳纳米管的类型(单壁碳纳米管或多壁碳纳米管)，形态和结构(直径、长度和手性)等。文章主要对聚合物/碳纳米管复合材料的研究现状进行综述，并对其所面临的挑战进行讨论。 1聚合物/碳纳米管复合材料的制备 聚合物/碳纳米管复合材料的制备方法主要有三种：液相共混、固相共融和原位聚合方法，其中以共混法较为普遍。 1.1溶液共混复合法 溶液法是利用机械搅拌、磁力搅拌或高能超声将团聚的碳纳米管剥离开来，均匀分散在聚合物溶液中，再将多余的溶剂除去后即可获得聚合物/碳纳米管复合材料。这种方法的优点是操作简单、方便快捷，主要用来制备膜材料。Xuetal8]和Lauetal.9]采用这种方法制备了CNT/环氧树脂复合材料，并报道了复合材料的性能。除了环氧树脂，其它聚合物(如聚苯乙烯、聚乙烯醇和聚氯乙烯等)也可采用这种方法制备复合材料。 1.2熔融共混复合法 熔融共混法是通过转子施加的剪切力将碳纳米管分散在聚合物熔体中。这种方法尤其适用于制备热塑性聚合物/碳纳米管复合材料。该方法的优点主要是可以避免溶剂或表面活性剂对复合材料的污染，复合物没有发现断裂和破损，但仅适用于耐高温、不易分解的聚合物中。Jinetal.10]采用这种方法制备了PMMA/MWNT复合材料，并研究其性能。结果表明碳纳米管均匀分散在聚合物基体中，没有明显的损坏。复合材料的储能模量显著提高。 1.3原位复合法 将碳纳米管分散在聚合物单体，加入引发剂，引发单体原位聚合生成高分子，得到聚合物/碳纳米管复合材料。这种方法被认为是提高碳纳米管分散及加强其与聚合物基体相互作用的最行之有效的方法。Jiaetal.11]采用原位聚合法制备了PMMA/SWNT复合材料。结果表明碳纳米管与聚合物基体间存在强烈代写论文的黏结作用。这主要是因为AIBN在引发过程中打开碳纳米管的π键使之参与到PMMA的聚合反应中。采用经表面修饰的碳纳米管制备PMMA/碳纳米管复合材料，不但可以提高碳纳米管在聚合物基体中的分散比例，复合材料的机械力学性能也可得到巨大的提高。 2聚合物/碳纳米管复合材料的研究现状 2.1聚合物/碳纳米管结构复合材料 碳纳米管因其超乎寻常的强度和刚度而被认为是制备新一代高性能结构复合材料的理想填料。近几年，科研人员针对聚合物/碳纳米管复合材料的机械力学性能展开了多方面的研究，其中，最令人印象深刻的是随着碳纳米管的加入，复合材料的弹性模量、抗张强度及断裂韧性的提高。
碳纳米管复合吸波材料研究进展
碳纳米管复合吸波材料研究进展 电磁波吸收材料在国防民生等领域有重要的应用，早期的吸波材料主要采用的是铁氧体、磁性金属微粉等，这些材料具有高密度，窄吸收频带等缺点，极大地限制了其实际应用。为实现对电磁波“薄轻宽强”的吸收效果，研发新型高效吸波材料意义重大。文章对近年来碳纳米管复合吸波材料的发展状况作了简要的介绍，并对未来碳纳米管基复合吸波材料的发展趋势进行了展望。 标签：电磁波吸收；碳纳米管基；复合材料 Abstract：Electromagnetic wave absorbing materials have important applications in the fields of national defense and people’s livelihood. The early absorbing materials mainly used ferrite，magnetic metal powder and so on. These materials have the shortcomings of high density，narrow absorption frequency band and so on. It greatly limits its practical application. In order to realize the absorbing effect of electromagnetic wave “thin，light，wide and strong”，it is of great significance to develop a new type of high efficient absorbing material. In this paper，the development of carbon nanotube composite absorbing materials in recent years is briefly introduced，and the development trend of carbon nanotube based composite absorbing materials in the future is prospected. Keywords：electromagnetic wave absorption；carbon nanotube matrix；composite materials 引言 电子信息技术的迅猛发展使电磁环境的改善和兼容问题变得日益重要。吸波材料在电磁环境改善，电磁防护等军事、民生领域的应用价值越来越突出，研发新型高效电磁波吸收材料意义重大。早期，铁氧体，磁性金属微粉等高磁损耗材料是吸波材料的研究热点。但是其具有密度大，吸波频带窄，易被氧化腐蚀等缺点，难以满足现代复杂多样的综合性能要求，因而在实际应用中受到极大限制。 随着技术的不断进步，吸波材料的综合性能也越来越强。具有轻质，耐腐，高强度等优势的碳纳米管及其复合吸波材料吸引了众多研究人员关注。 1 碳纳米管复合吸波材料研究现状 1.1 碳纳米管-聚合物复合材料 碳纳米管具有极大的长径比和小尺寸效应，其电损耗性能尤为突出。在量子限域效应作用下，碳纳米管的电子沿轴向方向移动，赋予碳纳米管金属和半导体的性质，利于电磁波的吸收。将碳纳米管与纳米粒子，高分子聚合物等材料复合可实现各组分的优势互补，更加有效的利用碳纳米管的特性，提高复合材料的吸
CVD法制备碳纳米管的催化剂研究
CVD法制备碳纳米管的催化剂研究 摘要：CVD法制备单壁碳纳米管时有几个不可忽略的影响因素，其中催化剂的选取与制备极为重要，许多研究者采用不同的催化剂，获得了不同产量与质量的碳纳米管。本文主要从催化剂的选取和制备方法入手，综述了催化剂对碳纳米管制备的影响。 关键词：碳纳米管；催化剂；制备 1991年，日本NEC公司基础研究实验室的电子显微镜专家Iijima在高分辨透射电子显微镜下检验石墨电弧设备中产生的球状碳分子时，意外发现了由管状的同轴纳米管组成的碳分子[1]。虽然在I-ijima于1991年发现碳纳米管以前，就已经有人制备并观察过碳纳米管[2]，但Iijima的这一发现还是在碳化学领域产生了重大影响。Iijima把碳纳米管推广，使其为世人熟知，推动了科研的进步，科技的发展。随后，更多的科研工作者投入了对碳纳米管的研究，碳纳米管的优异性能一一被发现，应用领域越来越广阔，同时碳纳米管的制备技术也在不断完善。特别是1993年单壁碳纳米管同样由石墨电弧法合成[3-4]，单壁碳纳米管的发现进一步推动了碳纳米管研究领域的发展。单壁碳纳米管的结构特点决定了它具有更为独特的性能，是多壁碳纳米管所不能企及的，但同时其制备方法也相应更加困难，生长条件比多壁碳纳米管更加苛刻，例如要求催化剂的粒径更小，反应温度更高。在众多的碳纳米管制备方法中，CVD法被视为实现连续批量生产碳纳米管最有前途的方法，催化剂在CVD法制备碳纳米管的过程中是必不可少的，它可以降低碳源的分解温度，促进碳纳米管的形核，是制备碳纳米管的关键。目前多壁碳纳米管的制备工艺相当成熟，采用CVD法已经实现了工业化生产。而单壁碳纳米管的生产成本还相当高，而且对于一些定向单壁碳纳米管的宏观阵列的制备还不能实现，碳纳米管的生长机理还不够明朗，可控制备还很遥远。 1 催化剂的选取 用CVD法制备碳纳米管的关键是催化剂的制备和选择，催化剂作为碳源分解活性中心以及石墨碳沉积中心，对裂解产物的形貌和结构起着至关重要的作用。催化剂同时也是碳纳米管生长的成核中心和能量输运者，它的选取、制备以及载体的选取也将对碳纳米管的成核、生长速率、密度、分离、纯化等有很大影响，将导致碳纳米管具有不同的形貌和结构，是碳纳米管制备中的重要影响因素[6]。因此，制备高催化活性和高选择性的催化剂，就成为CVD法能否批量生产高纯度碳纳米管的关键。 最适合做催化剂的是过渡金属Fe、Co、Ni，最早的碳纳米管也是通过这些金属催化剂制备得到的。由于这些过渡金属具有较高的碳溶解能力，可形成一定的碳化物，而且碳原子在这些过渡金属中具有高的扩散速率，碳纳米管的形核与生长才得以进行[5]。随着对碳纳米管理论研究的进一步认识，愈来愈多的金属元素被证实可用来催化碳纳米管，催化剂颗粒的尺寸决定碳纳米管的管径。Cu、Au、Ag、Pt、Pd等也可通过催化适当的碳源用来制备碳纳米管[6]。 催化剂也可以不只是单一金属元素组成，双组元以及多组元金属催化剂能够综合单一元素的优点，实现最佳的效果。Wei-Hung Chiang等[7]以Fe、Ni为例，探究单壁碳纳米管的产量随组元成分变化的影响，得出双组元金属催化剂的成分
有关碳纳米管复合材料的探讨(doc 9页)
有关碳纳米管复合材料的探讨(doc 9页)
有关碳纳米管复合材料的研究 摘要：自从上个世纪末纳米技术的出现，纳米材料的独特性能引起人们的广泛关注。把纳米材料与高分子材料复合，制备高性能和功能化的复合材料成为高分子材料领域的热点之一。作为纳米材料领域之一的碳纳米管（CNTs）具有独特的物理性能，是一种具有纳米直径的管状碳纤维，它具有超强的韧性和强度以及优异的导电性能。通过不同的复合方法可制备出增强、导电和电磁屏蔽的优异性能的材料，具有广泛的应用前景。 本论文通过不同的方法制备了不同高分子基碳纳米管复合材料，研究了CNTs在基体中分散状况和复合材料的力学、热学和导电性能，并探讨了CNTs对复合材料的结构和性能的影响。 关键词：纳米材料碳纳米管复合材料 前言：由于高分子材料来源丰富、制造方便、加工容易、节省能源和投资、效益显著、品种繁多、用途广泛，因而在材料领域占有的比重越来越大。但是随着科学技术的发展以及人们生活水平的提高，对高分子材料不断提出各种各样的新要求，使高分子材料科学的发展呈现出高性能化、功能化、复合化、精细化和智能化的趋势。而纳米技术的出现则为材料科学的发展带来革命性的变化，为高性能、功能化的材料开创了新的领域。因而世界上许多国家把纳米材料的开发放在了特别重要的位置，并形成一股纳米复合材料的热潮[1]。 纳米材料是指平均粒径在纳米级（1-100nm）范围内的固体材料的总称。而作为其中重要的一个部分则是聚合物/无机纳米粒子复合材料，一般是指以有机高分子聚合物为连续相与纳米粒子进行复合而得到的复合材料。这种材料能够充分的结合高分子材料以及纳米粒子所具有的特性，大大的扩展了高分子材料的应用领域，而成为纳米材料里的研究热门。 1、纳米材料的特性 1992年国际纳米材料会议对纳米材料定义如下:一相任一维的尺寸达到 100nm以下的材料为纳米材料[2]。由此可知,纳米材料的几何形状既可以是粒径小于100nm的零维纳米粉末,也可以是径向尺寸小于100nm的一维纳米纤维或二维纳米膜、三维纳米块体等。纳米材料的材质可以是金属或非金属;相结构可以是单相或多相;原子排列可以是晶态或非晶态。当物质进入纳米级后,其在催化、光、电、热力学等方面都出现特异化,这种现象被称为“纳米效应”。具体表现在以下几个方面： （1）表面效应