基于分子动力学的芳纶/功能化碳纳米管复合材料体系热力学性能模拟 被引量：9

1

作者 张文琦 范晓舟 +2 位作者 李宇轩 庾翔 律方成 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第5期1510-1523,共14页

对位芳纶绝缘纸以其优异的介电性能、力学性能在电气绝缘领域得到广泛应用。为探究不同功能化碳纳米管与对位芳纶共掺的复合材料热力学性能,该文通过分子动力学模拟方法建立了对位芳纶分子体系模型、未功能化碳纳米管以及分别接枝羟基... 对位芳纶绝缘纸以其优异的介电性能、力学性能在电气绝缘领域得到广泛应用。为探究不同功能化碳纳米管与对位芳纶共掺的复合材料热力学性能,该文通过分子动力学模拟方法建立了对位芳纶分子体系模型、未功能化碳纳米管以及分别接枝羟基、羧基和氨基官能团的芳纶/功能化碳纳米管复合体系模型。在Materials Studio和LAMMPS中计算了复合材料热导率、玻璃化转变温度、力学性能、结构参数及相对介电常数。结果表明,芳纶复合材料体系各项性能均有不同幅度提升。芳纶/羧基化碳纳米管(PPTA/CNT—COOH)的热导率较掺杂前提升了75.4%,玻璃化转变温度提升了43.29 K。芳纶/羟基化碳纳米管(PPTA/CNT—OH)和芳纶/氨基化碳纳米管(PPTA/CNT—NH2)的热导率依次提升70.2%和63.2%。在力学性能上,复合材料比掺杂前的弹性模量平均增强30%以上,剪切模量增强15%以上。通过计算体系结构参数,从均方位移、自由体积占比、氢键数量与结合强度等分子层面阐释了材料性能增强的内在机理,最终发现PPTA/CNT—COOH在热力学性能上较其他掺杂体系提升最为明显,且碳纳米管的掺入未对材料介电常数引起较大改变,所得结果可为对位芳纶复合绝缘材料的掺杂设计、性能调控提供理论支持。 展开更多

关键词 电气绝缘 芳纶 功能化碳纳米管 分子动力学 热力学性能

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功能化碳纳米管/炭黑复合橡胶性能研究 被引量：10

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作者 宋君萍 李锡腾 +2 位作者 田开艳 王一雯 王泽鹏 《高校化学工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第5期1206-1212,共7页

表面活性剂十二烷基苯磺酸钠对碳纳米管进行非共价键改性包覆,研究功能化碳纳米管与炭黑复合材料性能。结果表明,十二烷基苯磺酸钠与碳纳米管的石墨表面形成π-π堆叠,可有效阻止碳纳米管间的团聚。功能化碳纳米管/炭黑复合材料硫化时... 表面活性剂十二烷基苯磺酸钠对碳纳米管进行非共价键改性包覆,研究功能化碳纳米管与炭黑复合材料性能。结果表明,十二烷基苯磺酸钠与碳纳米管的石墨表面形成π-π堆叠,可有效阻止碳纳米管间的团聚。功能化碳纳米管/炭黑复合材料硫化时间缩短,加工性能得到改善,断裂伸长率提高66.1%,导热率提高8.4%。Payne效应和TEM表明,十二烷基苯磺酸钠包覆碳纳米管可有效改善碳纳米管在橡胶基体中分散,也改善了炭黑在复合材料中的分散。混合填料在橡胶基体均匀分散,加强了填料与基体的界面作用,建立良好的三维空间网络结构,使复合材料性能得到改善。 展开更多

关键词 功能化碳纳米管 表面活性剂 混合填料 橡胶复合材料

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自组装夹心式功能化碳纳米管复合材料构建电流型甲胎蛋白免疫传感器的研究 被引量：3

3

作者 苏会岚 袁若 柴雅琴 《分析测试学报》 CAS CSCD 北大核心 2012年第9期1064-1069,共6页

在玻碳电极表面自组装一种夹心式的功能化碳纳米管复合膜,即首先在玻碳电极表面滴涂一层Na-fion分散的多壁碳纳米管,通过离子交换作用吸附硫堇分子后,利用硫堇分子与金纳米颗粒之间的共价键合作用组装一层金纳米颗粒功能化的多壁碳纳米... 在玻碳电极表面自组装一种夹心式的功能化碳纳米管复合膜,即首先在玻碳电极表面滴涂一层Na-fion分散的多壁碳纳米管,通过离子交换作用吸附硫堇分子后,利用硫堇分子与金纳米颗粒之间的共价键合作用组装一层金纳米颗粒功能化的多壁碳纳米管,双重增大电极比表面积,提高抗体固载量的同时可进一步提高电子传递速率,以此为甲胎蛋白抗体的固定化基质,制得电流型甲胎蛋白免疫传感器。实验结果表明,用此夹心式自组装膜固载抗体蛋白分子制得的电流型甲胎蛋白免疫传感器具有高的灵敏度和良好的选择性,检出限(S/N=3)为0.12 ng·mL-1。 展开更多

关键词 免疫传感器 碳纳米管 纳米金功能化碳纳米管 甲胎蛋白

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Pt-CeO2/聚苯乙烯磺酸盐功能化碳纳米管复合物的制备及对甲醇的电催化氧化性能 被引量：7

4

作者 陈晨 李丽 +4 位作者 陈金华 张小华 许杰 李益波 韦杰 《高等学校化学学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2018年第1期157-165,共9页

通过阴离子聚合物聚苯乙烯磺酸钠(PSS)对碳纳米管(CNTs)进行非共价功能化修饰得到PSS功能化的碳纳米管(PSS-CNTs),利用带负电的PSS和Ce3+之间的静电作用将Ce3+组装到CNTs表面,再利用Ce3+与Pt Cl2-4之间存在的静电作用和氧化还原反应实现... 通过阴离子聚合物聚苯乙烯磺酸钠(PSS)对碳纳米管(CNTs)进行非共价功能化修饰得到PSS功能化的碳纳米管(PSS-CNTs),利用带负电的PSS和Ce3+之间的静电作用将Ce3+组装到CNTs表面,再利用Ce3+与Pt Cl2-4之间存在的静电作用和氧化还原反应实现CeO_2和Pt纳米粒子在CNTs表面的原位沉积,得到复合催化剂Pt-CeO_2/PSS-CNTs.采用透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)、能谱仪(EDS)及拉曼光谱仪(Raman)等对催化剂进行了表征.电化学性能测试结果表明,由于PSS-CNTs表面原位沉积的Pt纳米粒子相对于在原始CNTs上沉积的Pt纳米粒子具有更小的粒径、更好的分散均匀性和稳定性,同时Pt与CeO_2之间存在良好的协同效应,Pt-CeO_2/PSS-CNTs催化剂对甲醇电催化氧化具有较好的催化活性和化学稳定性,当nPt/nCe=2/3时催化性能最优. 展开更多

关键词 直接甲醇燃料电池 功能化碳纳米管 稀土氧化物 电催化活性 稳定性

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酸功能化碳纳米管对多孔碳材料储能活性及稳定性的增强作用 被引量：1

5

作者 付昱 孙立 +1 位作者 田春贵 林海波 《应用化学》 CAS CSCD 北大核心 2013年第9期1065-1072,共8页

采用球磨法将酸功能化碳纳米管(AMWCNTs)与环糊精均匀混合。酸功能化有利于增强碳管和环糊精间的相互作用,从而使二者形成均匀、有效的复合。在N2气保护下碳化并经后续的ZnCl2活化处理,最终获得酸功能化碳纳米管/多孔碳(PC)复合体材料... 采用球磨法将酸功能化碳纳米管(AMWCNTs)与环糊精均匀混合。酸功能化有利于增强碳管和环糊精间的相互作用,从而使二者形成均匀、有效的复合。在N2气保护下碳化并经后续的ZnCl2活化处理,最终获得酸功能化碳纳米管/多孔碳(PC)复合体材料。采用透射电子显微镜、X射线衍射和拉曼光谱等方法对材料结构进行了表征。结果表明,碳纳米管在多孔碳骨架内均匀分布,并且复合体同时具有较高的比表面积和良好的导电性。循环伏安及恒流充放电等电化学测试表明,由于二者的协同作用及碳纳米管在多孔碳骨架内均匀、有效的复合,材料具有较好的电化学储能性能和良好的电化学稳定性。电流密度为0.5 A/g时,AMWCNTs/PC-12-4(其中12代表β-环糊精和AMWCNTs的质量比,4代表酸化碳纳米管/β-环糊精碳与氯化锌的质量比)复合材料的质量比电容为156 F/g,远远高于AMWCNTs(43 F/g)和PC-4(87 F/g)。经5000次循环后,电极比电容无明显衰减,而且每次恒流充放电的库仑效率均大于99.9%,说明复合材料具有良好的稳定性,是非常有前景的超级电容器电极材料。 展开更多

关键词 酸功能化碳纳米管 多孔碳 电化学能量存储

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功能化掺杂对交联环氧树脂/碳纳米管复合材料热力学性能影响的分子动力学模拟 被引量：11

6

作者 丁咪 邹亮 +2 位作者 张黎 赵彤 李庆民 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第23期5046-5057,共12页

为探究不同功能化碳纳米管掺杂对环氧树脂/碳纳米管复合材料热力学性能的影响,基于分子动力学模拟方法,建立掺杂功能化碳纳米管(CNT)的环氧树脂(EP)基纳米复合材料:纯环氧树脂模型及分别掺杂未功能化、氨基功能化、羧基功能化和羟基功... 为探究不同功能化碳纳米管掺杂对环氧树脂/碳纳米管复合材料热力学性能的影响,基于分子动力学模拟方法,建立掺杂功能化碳纳米管(CNT)的环氧树脂(EP)基纳米复合材料:纯环氧树脂模型及分别掺杂未功能化、氨基功能化、羧基功能化和羟基功能化的七种EP/CNT模型(其中,功能化CNT分别接枝4或8个官能团)。基于上述模型,在LAMMPS下计算热扩散系数(热导率和比热容)、玻璃转化温度及力学性能。结果表明,掺杂碳纳米管的环氧树脂纳米复合材料的各性能都有不同程度的提升,掺杂接枝8个官能团碳纳米管的EP/CNT性能提升均明显高于掺杂接枝4个相对应官能团EP/CNT的性能。其中,EP/AFCNT8在热导率、热扩散系数及力学性能上提升最明显,整体热导率和热扩散系数分别提升了54.92%和67.30%;EP/HFCNT8具有最大玻璃转化温度,提升幅度为69.47K,EP/AFCNT8提升幅度仅次于EP/HFCNT8,为58.97K。在400K时,EP/CFCNT8具有体积模量和杨氏模量最明显的提升,分别为52.4%、35.5%;因为氨基与环氧基体的交联反应,EP/AFCNT8各模量整体上提升较为明显,可更好地保持良好的力学性能。 展开更多

关键词 环氧树脂 功能化碳纳米管 热扩散系数 玻璃转化温度 力学性能 分子动力学模拟

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基于功能化多壁碳纳米管的乙酰胆碱酯酶生物传感器制备 被引量：10

7

作者 孙霞 赵文苹 +1 位作者 刘中合 王相友 《食品科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第4期282-286,共5页

将功能化多壁碳纳米管(FCNTs)结合壳聚糖(CHIT)和戊二醛(GTA)导电聚合物形成凝胶溶胶,将该凝胶溶胶悬滴在玻碳电极(GCE)表面制得FCNTs-CHIT-GTA/GCE电极,结合自制的乙酰胆碱酶膜生成一种反应灵敏、快速、稳定、用于检测有机磷农药的电... 将功能化多壁碳纳米管(FCNTs)结合壳聚糖(CHIT)和戊二醛(GTA)导电聚合物形成凝胶溶胶,将该凝胶溶胶悬滴在玻碳电极(GCE)表面制得FCNTs-CHIT-GTA/GCE电极,结合自制的乙酰胆碱酶膜生成一种反应灵敏、快速、稳定、用于检测有机磷农药的电流型生物传感器。结果表明:该传感器具有出峰电位低、峰流值高、电子传递速率高、阻抗值小等优点,在研究不同浓度敌敌畏对酶抑制率的关系时,得到的关系曲线线性良好,最低检出限为20ng/L。该传感器适用于有机磷农药残留跟踪检测。 展开更多

关键词 生物传感器 乙酰胆碱酯酶 有机磷农药残留 功能化多壁碳纳米管

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功能化多壁碳纳米管的光电性质 被引量：6

8

作者 王美佳 刘敏 +5 位作者 王连英 徐金杰 白玉白 李铁津 李镇文 瞿美臻 《应用化学》 CAS CSCD 北大核心 2003年第4期318-322,共5页

在酸处理后的多壁碳纳米管 (MWNT)的表面引入 3种基团 :羧基、羰基、羟基。研究了功能化后的MWNT的光电性质 ,MWNT的表面光电压谱 (SPS)在检测区域出现 2个响应带 ,分别在红外区 110 0nm和15 0 0nm。证明了功能化后的MWNT具有光电压活... 在酸处理后的多壁碳纳米管 (MWNT)的表面引入 3种基团 :羧基、羰基、羟基。研究了功能化后的MWNT的光电性质 ,MWNT的表面光电压谱 (SPS)在检测区域出现 2个响应带 ,分别在红外区 110 0nm和15 0 0nm。证明了功能化后的MWNT具有光电压活性 ,并有很好的光致电荷分离特性。同时将功能化的MWNT分别修饰在玻碳 (GC)、硼掺杂的金刚石薄膜 (BDD)电极上 ,进行循环伏安扫描 ,在玻碳电极上得到 1对氧化还原峰 ,峰电位分别为 0 0 84V、- 0 130V(vs .SCE)。在硼掺杂的金刚石薄膜电极上得到稳定的 2对氧化还原峰 ,峰电位分别为 0 0 18V、- 0 2 16V(vs.SCE)和 0 2 14V、0 142V(vs.SCE)。结果表明 ,功能化后的MWNT具有电化学活性。 展开更多

关键词 功能化多壁碳纳米管 光电性质 表面光电压谱 循环伏安 电化学

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功能化多壁碳纳米管填充的凝胶电解质在染料敏化太阳能电池的应用

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作者 盛磊 李廷鱼 +2 位作者 郭丽芳 李刚 张文栋 《应用化学》 CAS CSCD 北大核心 2019年第7期815-822,共8页

纯聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物(PVDF-HFP)基凝胶电解质常常受制于低离子电导率,阻碍了其在染料敏化太阳电池(dye-sensitized solar cells,DSSCs)中的应用。而利用纳米填充可提高凝胶电解质离子电导率及凝胶电解质DSSCs的性能。本文使用... 纯聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物(PVDF-HFP)基凝胶电解质常常受制于低离子电导率,阻碍了其在染料敏化太阳电池(dye-sensitized solar cells,DSSCs)中的应用。而利用纳米填充可提高凝胶电解质离子电导率及凝胶电解质DSSCs的性能。本文使用功能化的多壁碳纳米管(f-MWCNT)作为PVDF-HFP凝胶电解质的纳米填充物,通过改变f-MWCNT的质量分数来研究其对电解质的离子电导率和离子扩散的影响,进而研究其对DSSCs的转化效率和长期稳定性的增强作用。研究发现:质量分数0.5%的f-MWCNT明显提高了 PVDF-HFP 凝胶电解质的离子电导率和离子扩散系数。并且,该凝胶电解质基DSSCs的光转换效率可达5.28%,相比于未填充的PVDF-HFP凝胶电解质基DSSCs(4.01%),其效率提高了31.7%。 42 d后,该电池依然可以保持最初转化效率的86.5%。实验结果证实了f-MWCNT在纳米填充方面的巨大潜能,为采用纳米填充物提高凝胶电解质DSSCs的性能提供参考。 展开更多

关键词 功能化的多壁碳纳米管 纳米填充 凝胶电解质 染料敏化太阳能电池

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基于单层二硫化钨-多壁碳纳米管电化学传感器的构建及其对猕猴桃中多菌灵的检测研究 被引量：4

10

作者 项园 熊万明 +1 位作者 廖晓宁 陈金印 《江西农业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2017年第6期1147-1153,共7页

以二硫化钨(WS2)和氨基功能化多壁碳纳米管(f MWCNTs)为原料,通过滴涂法制备二硫化钨-碳纳米管/玻碳电极(WS2-f MWCNTs/GCE)复合传感器,对猕猴桃中多菌灵(MBC)的超高灵敏检测。采用电化学循环伏安法(CV)对电极进行表征,并采用CV考察MBC... 以二硫化钨(WS2)和氨基功能化多壁碳纳米管(f MWCNTs)为原料,通过滴涂法制备二硫化钨-碳纳米管/玻碳电极(WS2-f MWCNTs/GCE)复合传感器,对猕猴桃中多菌灵(MBC)的超高灵敏检测。采用电化学循环伏安法(CV)对电极进行表征,并采用CV考察MBC在不同电极上的电化学氧化还原行为,建立差分脉冲法(DPV)传感检测MBC的新方法。实验结果表明多菌灵在1.0×10^(-7)~1.0×10^(-5)mol/L浓度呈现良好的线性关系,检测限为(LOD)为1.1×10^(-8)mol/L(S/N=3),定量限为3.7×10-8mol/L(S/N=10)。在对实际样品猕猴桃检测时,添加不同浓度多菌灵的加标回收率为89.0%~102%。此方法对实际样品猕猴桃中多菌灵检测具有良好的重现性和超高灵敏度。 展开更多

关键词 多菌灵 二硫化钨 氨基功能化多壁碳纳米管 电化学传感检测 猕猴桃

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HTPB/MWNTs-COOH复合导电材料的制备、表征和性能 被引量：2

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作者 张新建 苏勇 牛莉 《化工新型材料》 CAS CSCD 北大核心 2013年第3期78-81,共4页

基于导电填料(羧基功能化多壁碳纳米管,MWNTs-COOH)与聚氨酯间氢键相互作用基础上,制备了聚氨酯(PU)复合导电薄膜。表征结果证明,MWNTs-COOH和PU基体间存在着氢键相互作用,实验制备的聚氨酯样品中存在着由软、硬段微区形成的微相分离结... 基于导电填料(羧基功能化多壁碳纳米管,MWNTs-COOH)与聚氨酯间氢键相互作用基础上,制备了聚氨酯(PU)复合导电薄膜。表征结果证明,MWNTs-COOH和PU基体间存在着氢键相互作用,实验制备的聚氨酯样品中存在着由软、硬段微区形成的微相分离结构,采用这种氢键作用基础上的原位聚合工艺能够实现羧基功能化多壁碳纳米管在聚氨酯基体中的均匀分散。固化得到的复合导电薄膜显示出高效的、有选择性的针对一些非极性有机溶剂饱和蒸气,如苯、环己烷、四氯化碳等表现出强的电阻响应性,响应强度均达到2.0×106,这主要取决于聚氨酯基体的膨胀效应及软、硬段的组成比例。 展开更多

关键词 羧基功能化多壁碳纳米管 导电复合材料 气敏响应性 聚氨酯薄膜

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