纳米材料新进展及应用

合集下载

纳米材料应用技术的新进展

纳米材料应用技术的新进展

纳米材料应用技术的新进展
纳米材料应用技术是指将纳米材料应用于各个领域的技术。

近年来,随着纳米技术的不断发展,纳米材料的应用领域也在不断扩大,以下是一些纳米材料应用技术的新进展:
1. 生物医学领域:纳米材料在生物医学领域的应用已经取得了很大的进展。

例如,纳米材料可以用于药物传递、基因治疗、生物传感器等方面。

通过将药物包裹在纳米材料中,可以提高药物的溶解度和生物利用度,减少药物的毒副作用。

2. 能源领域:纳米材料在能源领域的应用也备受关注。

例如,纳米材料可以用于太阳能电池、锂离子电池、超级电容器等方面。

通过使用纳米材料,可以提高电池的能量密度和循环寿命,从而提高能源的利用效率。

3. 环境保护领域:纳米材料在环境保护领域的应用也有很大的潜力。

例如,纳米材料可以用于水处理、空气净化、土壤修复等方面。

通过使用纳米材料,可以去除水中的有害物质、空气中的污染物和土壤中的有毒物质,从而保护环境和人类健康。

4. 电子信息领域:纳米材料在电子信息领域的应用也在不断拓展。

例如,纳米材料可以用于制造电子元件、传感器、显示器等方面。

通过使用纳米材料,可以提高电子元件的性能和可靠性,减小电子产品的尺寸和重量。

总之,纳米材料应用技术的新进展为各个领域的发展带来了新的机遇和挑战。

随着研究的不断深入,相信纳米材料的应用将会更加广泛和深入。

1。

纳米生物材料的研究及应用前景展望

纳米生物材料的研究及应用前景展望

纳米生物材料的研究及应用前景展望一、纳米生物材料的概念及特点纳米生物材料是一种新型的材料,它将纳米技术与生物技术相结合,并在此基础上进行研究与开发,因此它具有许多独特的特点:1.尺寸小:纳米生物材料尺寸小,其大小与许多细胞和生物分子相当,因此可以被用于制备生物医学纳米设备和药物递送系统等。

2.大比表面积:由于其小尺寸和大比表面积,纳米生物材料可以提供更多的化学反应位置和吸附作用位点,可以更好地控制生物反应。

3.独特的物理和化学性质:纳米生物材料的物理和化学性质因其粒子尺寸和表面结构的变化而发生变化。

4.生物相容性好:纳米生物材料与生物体的生物相容性好,对人体无害。

二、纳米生物材料的研究进展与应用领域1.药物递送系统纳米生物材料可以作为药物递送系统的载体,将药物包裹在其内部并将其输送到特定的部位,这种方法可以使药物通过生物障碍进入到特定的细胞和组织中。

使用纳米生物材料作为药物递送系统可以增强药物的稳定性,缩小药物剂量和副作用。

2.生物成像纳米生物材料可以通过改变其表面结构和化学性质来实现优良的生物成像性能。

纳米材料可以应用在各种成像技术领域,包括放射性成像、磁共振成像、紫外线可视光谱技术等。

3.组织工程对于组织细胞工程,纳米生物材料可以用于构建生体材料,在体外培养肌肉细胞、皮肤细胞、软骨细胞等,并与这些细胞结合,从而产生具有生物功能的人造组织。

4.生物传感生物传感器是一种可以用来检测特定生物效应的材料。

这些生物效应包括物理、化学、光学、生物学等。

纳米生物材料可以通过表面改性等技术实现所需的生物反应,这种方法在生物传感器的应用领域广泛使用。

三、纳米生物材料的制备技术纳米生物材料的制备技术多种多样,包括:1.物理方法:通过等离子体法、溶胶凝胶法、机械球磨法等物理方法,可以制备出尺寸均匀、分散性高的纳米材料。

2.化学方法:通过溶液法、化学反应法等化学方法,可以制备出不同形态和功能的纳米生物材料。

3.生物法:采用细菌、酵母菌等微生物,可以在无机溶液中制备纳米晶体和纳米生物材料。

纳米材料阻燃性能及应用前景研究进展

纳米材料阻燃性能及应用前景研究进展

纳米材料阻燃性能及应用前景研究进展引言纳米材料是一种具有尺寸在纳米量级(1-100纳米)的特殊材料,相比传统材料,具有独特的物理、化学和电子性质。

纳米材料具有较大的比表面积、比表面活性和较小的尺寸效应等特点,使其在许多领域具有广泛的应用潜力。

其中一个应用领域是阻燃材料。

随着纳米材料在阻燃领域的研究日益深入,人们对纳米材料阻燃性能及其应用前景产生了浓厚的兴趣。

本文将对纳米材料阻燃性能及应用前景的研究进展进行综述。

一、纳米材料阻燃性能纳米材料由于其特殊的尺寸效应和表面效应,使其具有优异的阻燃性能。

研究表明,纳米材料可以通过以下几个方面来提高材料的阻燃性能:1. 溶胶-凝胶法制备纳米材料溶胶-凝胶法是一种常用的纳米材料制备方法,通过控制溶胶和凝胶的反应条件,可以调控纳米材料的结构和性能。

例如,采用溶胶-凝胶法合成无机氧化物纳米材料,可以提高阻燃材料的热稳定性和耐燃性。

2. 纳米粒子的表面修饰纳米粒子的表面修饰可以增强材料的阻燃性能。

通过改变纳米粒子的表面性质,可以增强材料的炭化特性、抑制热解和延缓燃烧速率。

近年来,研究人员通过将聚合物包覆在纳米粒子表面或利用金属氧化物修饰纳米粒子表面等方法,成功提高了材料的阻燃性能。

3. 纳米复合材料的构筑纳米复合材料是指将纳米材料与基体材料进行复合得到的材料。

通过在基体材料中引入纳米材料,可以提高材料的热稳定性、抗烧蚀性和抑制烟雾生成能力。

研究发现,纳米复合材料具有更好的阻燃性能和热分解特性,具有广阔的应用前景。

二、纳米材料阻燃应用前景纳米材料具有出色的阻燃性能,可以在多个领域应用,拥有广阔的前景。

以下是几个纳米材料在阻燃领域的应用前景:1. 电子设备随着电子设备的普及,电子设备的火灾事故也时有发生。

纳米材料作为阻燃新材料,可以有效提高电子设备的安全性能,降低火灾事故的风险。

2. 轻量化材料纳米材料具有轻质、高强度和良好的抗热性能,可以用于制造轻量化材料,如汽车和飞机等。

纳米材料制备技术的最新进展和控制策略

纳米材料制备技术的最新进展和控制策略

纳米材料制备技术的最新进展和控制策略纳米材料制备技术是当今材料科学和工程领域中备受关注的研究方向之一。

纳米材料由于其独特的物理、化学和机械性质,在能源、生物医学、环境保护和电子等领域具有广泛的应用前景。

在过去几十年中,科学家们不断探索新的纳米材料合成方法和控制策略,以满足不同领域对纳米材料的需求。

本文将介绍纳米材料制备技术的最新进展和控制策略。

一、纳米材料制备技术的最新进展今天,纳米材料的制备已经从最初的湿化学合成和气相溅射发展到了更多的方法。

以下是一些纳米材料制备技术的最新进展:1. 溶胶-凝胶法(Sol-Gel Method):这是一种常用的制备纳米材料的方法。

它通过溶胶的凝胶化过程来制备纳米材料。

这种方法可以通过调整溶胶的成分、浓度和制胶条件来控制纳米材料的形貌和尺寸。

2. 微乳液法(Microemulsion Method):这是一种利用微乳液作为反应介质的制备纳米材料的方法。

微乳液中的胶束可以作为反应模板,用于生成所需形状和尺寸的纳米材料。

3. 等离子体化学气相沉积法(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition,PECVD):这是一种常用的制备纳米薄膜的方法。

PECVD利用等离子体激活气体分子,从而使其在基底表面生成纳米尺度的沉积物。

4. 燃烧法(Combustion Method):这是一种高温下的快速化学反应方法,通过控制反应条件可以制备出具有不同尺寸和形貌的纳米材料。

5. 水热法(Hydrothermal Method):这是一种利用高温高压水作为反应介质进行纳米材料合成的方法。

水热法可以控制纳米材料的形貌和尺寸,并且具有高产率和低成本的优势。

二、纳米材料制备技术的控制策略纳米材料的制备过程中,控制策略是实现所需尺寸和形状的核心要素。

以下是一些常用的纳米材料制备技术的控制策略:1. 成核控制:成核是纳米材料制备过程中的第一步,它决定了纳米颗粒的尺寸和形状。

纳米塑料材料的研究进展和应用前景展望

纳米塑料材料的研究进展和应用前景展望

纳米塑料材料的研究进展和应用前景展望纳米塑料材料的研究进展和应用前景展望引言:纳米技术是当今科技领域中发展最快的领域之一,而纳米塑料材料则是纳米技术在材料科学领域的一项重要应用。

纳米塑料材料具有与传统塑料相比的许多显著特性,如优异的力学性能、耐磨性、导电性、热稳定性和耐高温性等。

同时,纳米塑料材料的应用前景广阔,可以应用于电子、医疗、环保、能源等多个领域。

本文将首先介绍纳米塑料材料的研究进展,然后探讨其应用前景。

一、纳米塑料材料的研究进展1. 突破传统材料性能限制纳米技术的引入赋予塑料新的特性和性能。

纳米塑料材料中的纳米填料能够改善塑料的力学性能,如增加强度、硬度和韧性等。

同时,通过纳米材料的加入,可以提高塑料的导电性和热稳定性,使其在特定领域中具有更广泛的应用。

2. 研发新型纳米填料目前,研究者们通过调控纳米填料的配比和添加方式,发展了多种新型纳米填料,如纳米硅胶、纳米碳管、纳米氧化锌等。

这些纳米填料具有高比表面积和特殊的形貌结构,能够改变塑料的微观结构和力学性能,提升塑料的综合性能。

3. 提高纳米塑料材料的加工性能纳米塑料材料的加工性能对于应用前景至关重要。

目前,研究者们通过改变塑料的分子结构和添加具有润滑作用的纳米填料,提高了纳米塑料材料的加工性能,使其更易于塑料原料制备和加工成型。

二、纳米塑料材料的应用前景展望1. 电子领域纳米塑料材料具有优异的导电性能和机械柔韧性,可以应用于柔性显示器、柔性电池和柔性电路板等电子产品中。

这些产品具有可弯曲、可卷曲等特点,可以为电子设备的小型化和轻量化提供可能。

2. 医疗领域纳米塑料材料可以制备成生物相容性材料,如纳米膜、纳米粒子等,用于制造人工器官、药物输送、组织工程等医疗领域。

同时,纳米塑料材料还具有抗菌性能,可以应用于医疗器械和医用材料中,提高其安全性和耐用性。

3. 环保领域纳米塑料材料在环保领域中的应用前景巨大。

通过合理利用废弃塑料资源,制备出质量轻、强度高的纳米塑料材料,可以替代传统材料,减少对环境的污染和能源消耗,实现可持续发展。

纳米技术在材料领域中前沿进展

纳米技术在材料领域中前沿进展

纳米技术在材料领域中前沿进展纳米技术是在纳米尺度上对物质进行研究、控制和改造的一门学科。

纳米尺度指的是物质尺寸在1到100纳米之间。

随着科技的不断进步,纳米技术在各个领域都展现出了巨大的潜力,特别是在材料领域中,纳米技术的应用已经引起了广泛的关注。

一、纳米材料的合成与制备技术纳米技术的快速发展与纳米材料的合成与制备技术密不可分。

传统的材料制备方法无法精确控制材料的尺寸和形貌,但纳米技术的发展使得这一问题得到了解决。

现代纳米材料的合成和制备技术包括溶剂热法、熔融法、溶胶凝胶法、氧化还原法等多种方法。

这些方法可以合成出具有特殊功能和性质的材料,如纳米粒子、纳米薄膜、纳米线和纳米结构等。

二、纳米材料在能源领域中的应用纳米材料在能源领域的应用是当前研究的热点之一。

由于纳米材料具有特殊的物理和化学性质,可以提高能量的转换效率和储存密度。

例如,纳米材料在太阳能电池、燃料电池和储能设备中的应用已经取得了显著的进展。

使用纳米材料可以提高光电转换效率,延长电池的寿命,减小储能设备的体积和重量,为可持续发展提供了新的解决方案。

三、纳米材料在传感器领域中的应用纳米材料在传感器领域中也有着广泛的应用。

由于纳米材料具有大比表面积、高灵敏度和优异的电化学性能,可以用于制备高灵敏的传感器。

例如,一些纳米材料可以用来制作生物传感器,可以实现对生物分子的高灵敏检测,广泛应用于生物医学和环境监测中。

此外,纳米材料还可以用于制备传感器阵列,实现多参数的同时检测,提高传感器的性能。

四、纳米材料在医疗领域中的应用纳米材料在医疗领域的应用也备受关注。

纳米材料具有较小的尺寸和较大的比表面积,可以实现药物的精确传递和靶向治疗。

这些特性为靶向药物输送系统的设计提供了可能。

例如,纳米颗粒可以携带药物并将其精确释放到病变组织中,减少药物的毒副作用,提高治疗效果。

此外,纳米材料还可以用于制备生物成像剂,实现对疾病的早期诊断和治疗监测。

五、纳米材料在环境保护中的应用纳米材料在环境保护领域中的应用也显示出了巨大的潜力。

纳米材料与纳米技术研究进展

纳米材料与纳米技术研究进展

纳米材料与纳米技术研究进展近年来,随着科学技术的不断进步,纳米材料与纳米技术已成为热门话题,各国科学家也在纳米技术研究方面投入了大量的精力。

本文将介绍一些目前纳米材料与纳米技术研究的进展。

一、纳米材料研究进展1.金属纳米粒子金属纳米粒子是目前应用最广泛的纳米材料之一。

它的独特性质在医学、光电和材料科学等方面得到了广泛的应用。

近年来,科学家们发现,通过控制金属纳米粒子的形状和尺寸,可以进一步改善其性质。

例如,长轴为50纳米的椭球形金属纳米粒子比球形金属纳米粒子具有更好的光学特性。

因此,在未来的应用中,控制纳米粒子形状和尺寸将成为一项重要的研究方向。

2.化学合成纳米材料化学合成纳米材料是基于化学反应合成的新型材料。

其制备方法简单,成本低廉。

同时,科学家们也发现,通过控制反应条件,可以控制纳米材料的形状和尺寸。

因此,化学合成纳米材料发展前景非常广阔。

3.碳基纳米材料碳基纳米材料是一类以碳为主要成分的纳米材料。

它的制备方法多样,包括碳纳米管、石墨烯和类石墨烯材料。

在纳米材料领域,碳基纳米材料具有许多独特的性质,例如高强度、高导电性和高导热性。

因此,碳基纳米材料的应用范围非常广泛,包括能源存储、生物医学和电子器件等领域。

二、纳米技术研究进展1.纳米电子学纳米电子学是以纳米技术为基础的电子学。

在这个领域,科学家们研究如何使用纳米器件来替代传统电子器件,从而提高计算机的运行速度和存储容量。

同时,纳米电子学还可以应用于生物传感器、纳米机械和量子计算等领域。

2.纳米材料在能源存储中的应用随着可再生能源的发展,能源存储技术已变得越来越重要。

纳米材料在能量存储和转换中起着重要作用。

例如,纳米结构的锂离子电池具有更高的能量密度和更长的寿命,因此成为了研究热点之一。

同时,科学家们也在探索使用纳米结构的太阳能电池、燃料电池和超级电容器等能源存储装置。

3.纳米药物学纳米药物学是利用纳米技术制备药物纳米粒子,从而提高药物在体内的分布和靶向性。

DNA纳米技术的新进展与应用前景

DNA纳米技术的新进展与应用前景

DNA纳米技术的新进展与应用前景DNA是构成生命体的基本单位,而DNA的纳米技术是一种新兴的技术,在生物医学、纳米科学等领域具有极高的应用价值。

随着技术的发展,DNA纳米技术在过去几年里逐渐呈现出了前所未有的发展趋势和应用前景。

本文将讨论DNA纳米技术的新进展以及未来的应用前景。

一、DNA纳米技术的基本概念DNA纳米技术是一种应用DNA分子的结构和功能来制造引导分子自组装的纳米结构的技术。

DNA分子具有双螺旋结构特征,可以进行二级和三级自组装,可以用于构建各种形态的三维纳米结构。

DNA纳米技术可以用于制造各种纳米器件,包括纳米机械、纳米电路和纳米探针等。

二、新进展1、DNA图案化技术DNA图案化技术是一种新的DNA纳米技术,可以将DNA分子排列成各种形态的图案,使其具有更广泛的应用领域。

DNA图案化技术可以制备复杂的DNA结构,例如登记、空间圆柱体和空间箱子等,这些结构可以用于制造纳米电路和纳米器件等。

2、DNA机器人DNA机器人是一种新型的纳米机器人,可以利用DNA分子的特殊性质进行程序式构建,并进行技术上的控制。

DNA机器人具有制造新颖的功能性材料和生物传感器等应用前景,可以帮助解决医学、生物学和纳米科学领域的重大问题。

3、DNA存储技术DNA存储技术是指将数字信息以DNA序列的方式存储的技术,可以将大量的数据存储在DNA分子中,并以再现序列的方式进行数字化读取。

DNA存储技术具有高密度、长期性和高保密性的特点,可以用于大规模储存数据信息和保护个人隐私。

三、应用前景DNA纳米技术有广泛的应用前景,其中在医疗、环保和能源等领域的应用具有特别的发展前景。

1、医疗领域DNA纳米技术在医学领域具有广泛的应用前景,可以构建小型纳米传感器,用于检测致病病毒、细菌和癌症细胞等重要分子,并对其实施早期治疗。

另外,DNA机器人可以制造新型高精度药物分子,用于治疗艾滋病、自闭症等疾病,而DNA纳米机器还可以用于制造新型的电化学传感器,用于检测人体内的生物分子。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

纳米材料应用的新进展来源:全球电源网世界上已经研制成功四种贮氢合金材料:即稀土镧镍系、铁一钛系、镁系以及钒、铌、锆等多元素系合金材料。

但它们全都是非纳米材料。

最近几年世界各国在大力开发纳米贮氢电极材料,一系列纳米贮氢材料不断问世。

它们的进展为更好利用氢能带来了福音。

目前开发的主要材料系列有镁镍合金、碳纳米管和纳米铁钛合金。

三种纳米材料的开发已经形成热潮。

美洲和欧洲国家开发工作最集中的是镍金属氢化物电池用的镁镍合金和碳纳米管,其次是燃料电池用的铁钛合金及碳纳米管。

包括中国在内的亚洲国家开发纳米镁镍合金主要是针对镍金属氢化物电池的应用,开发纳米铁钛合金及碳纳米管主要是针对燃料电池的应用。

在开发金属氢化物储氢方面,过去的主要问题是贮氢量低,成本高及释氢温度高。

现在在开发纳米储氢材料过程中这些问题仍是值得注意的问题。

本文介绍目前科研人员针对上述问题开发纳米储氢材料方面的进展。

1 镁镍合金开发继续升温镁系贮氢合金是最具开发前途的贮氢材料之一,所以目前开发最热的是镁镍合金。

镁镍合金成本低,其贮氢质量高,若以CD ( H )代表合金贮氢的质量分数,理论上纯镁的质量分数为7.6% ,而稀土LaNi5 的只有1.4% ,钛系TiFe 只为1.9%。

这就是形成镁系合金开发热潮的原因。

以前主要使用熔铸法和快速凝固法生产镁合金。

能够体现出高技术的发展水平是现在的机械研磨技术。

也就是先在600 C以上使镁与镍形成合金,经过检测确定是Mg2Ni合金以后,然后进行机械研磨。

目前普遍用机械研磨法生产多元纳米贮氢合金、纳米复合贮氢合金。

新型纳米镁镍合金同稀土系、钛系和锆系贮氢材料相比具有许多优点。

镁系合金中最典型的是Mg2Ni 合金。

其氢化物Mg2NiH4 合金贮氢量为3.6%。

1.1 代换镁的金属呈增加趋势国内外制备传统镁系合金采取的措施是添加铝、铁、钴、铬、钒、锰、铜、钛及镧等元素来替换镁,使其形成多元镁镍合金。

第二种是将纯镁粉与低稳定性的贮氢合金复合。

第三种是把镁系合金与别的合金混合制成复合贮氢材料。

最后就是将负极浸入铜、镍-硼或镍-磷等镀液里,使镀上一层金属膜,镀膜后电极容量提高了,提高程度为镍-钯-磷涂层>镍-磷涂层>镍硼涂层。

为了使纳米镁镍合金变得更好,科研人员不断增加其它金属来代换镁。

1.2 镁镍合金进展异常迅速国内外材料科研人员为了寻找性能最佳的纳米镁镍合金做了大量研究工作,进展异常迅速。

加拿大科研人员采用纳米镁粉加锆镍( 1.6 )铬(0.4 )纳米粉,进行高能机械研磨,制备出了非晶镁锆镍铬合金,与晶态合金相比,氢的解吸动力学性能更好,氢的解吸速度快得多,30分钟内在300 C下释放氢质量大(3 =4.3%)。

X-射线衍射分析表明,在球磨、活化和循环过程中镁与锆镍铬合金之间没有起反应。

这说明非晶锆镍铬是有效吸氢合金。

日本Sung Kyun Kwan 大学研制的镁镍合金比较经济。

在2 Mpa 氢气氛下进行机械研磨,经过72 小时研磨后,最大吸氢量达到3.9%。

看来复合相中纳米晶体和非纳米晶体相共同存在是解吸动力学性能得到改善之原因。

该大学研制的镁系合金粒径小于10nm。

Nagoya 科技大学K.Tanaka 等人在开发镁镍稀土(LaNd)合金,粒径达到50~100 nm ,它显示出了优良的吸氢动力学性能。

该校开发的合金有Mg i7Ni3、Mg3Ni和Mg i6Ni3La。

据报道,机械研磨法制得的纳米晶体结构使贮氢量得到改善。

在200 C以下不需活化。

吸氢1小时后使贮氢量达到3.4%。

若是富纳米级Mg z Ni合金粉,吸氢后能达到3.53%的贮氢量。

日本科研人员涯玛莫钶认为,镁镍合金与镍粉球磨制备纳米非晶相合金是通过球磨使镁镍材料纳米化。

其次是让Mg2Ni 和Ni 在粉粒中相互粘合。

第三个过程是,随机械合金化时间延长,晶粒间界形成似非晶纳米MgNi 相。

球磨制得的非晶纳米相最大贮氢量的合金氢化物为MgNiH i.9。

现在已有的镁系合金为Mg2Ni、Mg2Cu和MgLa。

镁基一般与三种合金复合,即Mg/AB、Mg/AB 2和Mg/AB 5。

扎鲁斯克等最近报道,用球磨镁粉和镍粉可直接形成化学当量的Mg2Ni,晶粒平均尺寸为20~30nm ,吸氢性能比普通多晶材料好得多。

普通多晶Mg2Ni 吸氢只能在高温下进行(如果氢压力小于20Pa,温度必须高于250 C),而纳米晶Mg z Ni在200 °C 以下即可吸氢,无须活化处理。

300 C第一次氢化循环后,含氢可达约3.4%。

在以后的循环过程中,吸氢速度比普通多晶材料快4倍。

国内浙江大学和杭州大学在开发该种材料。

杭州大学采用机械研磨法生产出合金ZrCr2Mg2Ni。

其合金粉是纳米晶体。

研磨方式为行星式轨道球磨,不能得到纳米晶体C14 结构,而将球磨粉热处理后能够得到此种结构。

经检测,热处理的镁锆铬镍合金粉表明放电容量与氩气熔炼合金相似,但活化容易得多。

与镁锆铬镍系合金相比,将镁镍合金球磨能够得到纳米晶体。

与多晶类相比,纳米镁镍氢化温度低。

在300 C下放电容量相当高。

北京有色金属研究院采用固相扩散法先合成Mg2Ni 合金,然后在高能球磨机中磨细制得性能良好的合金。

重点研究了不同金属部分取代合金中镁对合金电性能的影响,优选出一些性能优良的合金成分,其中Mg1.6Cr0.4Ni 合金电极在电流密度为200mAh/g 时经充、放电循环100 次后其容量还可保持在200mAh/g 以上。

同样条件下Mg1.7Al0.3Ni 合金的循环次数也可达80 次。

在镁-铝-镍系中发现了新相Mg3Al2Ni 。

对该种材料研究的结论是:在制备过程中先制出经过确认的Mg2Ni 合金,然后机械研磨,其办法比较好,纳米产出率高。

结论还认为,应继续对合金组元进行优化调整,选用不同类型的能改善氢化性能的贮氢合金,并进行纳米复合。

对电解质选好电解液配方(如有机电解液等),以消除含水电解液对纳米镁镍材料的不利影响。

若能作好上述工作,将会取得更大的进展。

2 改善锆基合金途径已经找到中国沈阳金属研究所开发锆钒锰镍合金作镍金属氢化物电池负极材料,通过添加钛、钴和锡等金属大大改善了性能。

采用完全结晶办法制备出了先进的纳米晶体C15-Laves 单相合金。

发现此种合金具有高放电容量(最大容量达到379mAh/g )。

其循环寿命长,循环300 次后容量只损失3%。

经过检验认为,从非晶固体完全结晶方法是大大改善锆基贮氢电极材料电化学性能的有效途径。

这不仅对科学研究而言是重要的,而且对于电动汽车或混用型电动汽车的实际应用而言也是很有价值的。

3 稀土基合金储氢性能日臻完善3.1 LaNi5 合金纳米晶态贮氢材料在电池工业中的应用开发的进展主要体现在AB5(LaNi5) 合金上,典型的合金是LaNi3.5Co0.8Mn0.4Al0.3 。

此种多晶化合物中附加相的形成能够增强氢的晶界扩散过程。

根据这个道理研究人员开发出了具有特殊性能的非定型或纳米晶态材料。

H.Kronberger 改善了在氩气或氦气保护下利用熔融旋出方法,就是说改善了把该种金属间化合物制备成纳米晶态贮氢合金的条件。

因为冷却速度、气体仓/熔炼室的气压比和旋转速度(1000 s2500r/min.)等条件对纳米晶态贮氢合金的结构、形貌及电化学性能均有不同程度地影响。

在试验研究以后,利用高分辨率透射电镜观察,发现在更加高的冷却速度下获得了LaNi3.5Co0.8Mn0.4Al0.3 形貌。

发现晶粒尺寸呈小于10nm 的纳米晶体。

其中存在部分10s300nm 的孤立晶粒镶嵌在材料基体中。

发现冷却速度越高,晶粒取向越随意。

冷却速度较低,晶粒取向均一,各向异性增加,因而不利于氢扩散。

等温氢吸附及电化学充、放电测试表明,纳米晶态与多晶型贮氢合金材料的贮氢容量与放电容量差别很小,但比低速冷却下形成的定向结晶样品具有突出的氢扩散能力及电化学活性。

此种材料在贮氢电池中有广阔前景。

3.2 混合稀土基合金国内外研究人员同研究传统稀土贮氢合金一样,发现也是在电池使用中随循环次数增加,放电容量衰减快。

过充电时电池内压高。

其原因是既有正极析氧也有负极吸氢两方面问题。

研究人员在使用稀土贮氢合金[Mm(Ni、Co、Mn、Al)5]和粘结材料(CMC & PTFE )的条件下,采取不加活性添加剂和加活性添加剂的办法来试验,结果发现添加活性添加剂能够有效降低内压,这是一大进展。

当电池开始循环时,贮氢电极的活化是很困难的。

研究人员将电池预充电解决了这一问题,因为预充电可打开氢原子扩散通道,碱液渗透到电极内部,于是电极活化。

这同传统方法和传统材料使用的办法一样,这算是纳米贮氢电极材料研究的又一大进展。

4 碳纳米管继续受到重视碳纳米管是近几年开发出来的一种新型优良电极材料。

碳纳米管性能独特,可使它导电也可使它不导电。

若导电,其导电性能优于铜。

所以它继续受到人们的重视。

它分单壁碳纳米管(Single-Walled Carbon Nanotubes, 简称为SWCNTS )和多壁碳纳米管(Multi-Walled Carbon Nanotubes )。

目前研究人员认为单壁碳纳米管有很好的贮氢性能。

它的被发现为纳米贮氢材料在燃料电池和镍金属氢化物电池上的应用研究开辟了一个富有生命力的全新领域。

笼统地讲,单壁碳纳米管制备方法是采用镍基催化剂在较低的温度(450 C)下裂解甲烷而生成管径比较均匀且具有中空结构卷曲不规则的碳纳米管,经过一定浓度硝酸处理、洗涤、烘干等步骤后便可获得纯净的碳纳米管。

纳米颗粒大小一般为10s 100nm,管径在10s25nm之间,长度为10nm sgm。

对碳纳米管的XRD研究表明,它的结构有序度较石墨差。

采用BET 法测得的碳纳米管比表面积约为200m2/g ,较石墨(11.6 m2/g)约大10倍。

制备碳纳米管的方法基本上有四种。

具体情况介绍如表1所列。

表1 中一种方法是日本电器株式会社科学家饭岛(Lijima )的研究小组发明的。

它采用石墨电弧放电法生产碳纳米管。

用含金属催化剂的碳棒通过电弧放电得到的单壁碳纳米管,产率大于70%。

他们主要探讨了温度及催化剂的种类、组成对单壁碳纳米管的影响,结果发现用镍(0.6%)镱(0.6%)作催化剂在600 C 时产率最高(>70% )。

中国学者成会明等研究人员最近在采用这一方法方面取得了突破性进展。

他们利用含铁、钴、镍及硫化亚铁的碳棒,通过半连续氢电弧放电方法制备出大量(2g/h)且直径均匀(约1.8nm )的SWCNTS,能在室温下贮存氢气,引起了国际上的高度重视。

石墨电弧放电最大的缺陷就是得到的纳米管纯度不高,含有许多无定型碳和金属颗粒,无序,易编结。

第二种方法是化学气相沉积法(CVD )。

相关文档
最新文档