碳基纳米复合材料的制备以及应用

碳纳米材料由于其优异的物理以及化学性质，在很多领域有着广泛的应用。 由碳材料与金属氧化物以及金属纳米颗粒复合形成的复合物则在能源以及环境领域表现出巨大的应用前景。 本论文致力于1）发展简便易行的方法用于制备具有大的比表面积以及高导电性的复合型碳纳米材料；2）开发经济高效的方法构筑金属氧化物与碳纳米材料组成的复合物；3）对石墨烯材料进行氮原子掺杂改性研究。 并且进一步研究这些材料在锂离子电池，电化学检测以及电催化中的应用。 本论文的内容主要包括以下四个部分： 1. 利用固态石墨化方法制备了核壳结构的多孔石墨化碳材料。 这种同时具有大的比表面积以及高的导电率的多孔石墨碳在电化学检测爆炸物分子-三硝基甲苯的应用中表现出极低的检出限。 利用微波辅助的方法对固态石墨化方法进行了进一步的改进。 在形貌控制方面，利用电纺辅助的方法，将催化剂前体与碳源组成的原料电纺成为纳米线，进一步经过活化以及石墨化反应可以得到由石墨卷组成的一维纳米线。 发现这种材料展示出良好的室温气体传感性能。 2. 发展了一种双模板方法用于构筑金属氧化物/碳管复合物结构。 这种方法同时适用于构筑SnO2/碳管、ZrO2/碳管以及Fe2O3/碳管复合物。 研究发现SnO2/碳管做为锂离子电池负极材料具有优异的循环性能。 构筑SnO2/石墨烯复合物，这种材料在锂离子电池中表现出优异的循环性能。 3. 以氧化石墨烯为前体，在H2/Ar的混合气流中对氧化石墨烯进行还原得到了一系列部分还原的氧化石墨烯（RGO）。 并且研究其做为气体传感材料在室温传感氢气方面的应用，发现300°C处理的还原石墨烯对氢气的敏感度最高。 4.以氧化石墨烯做为前体，氨气做为氮源制备了氮掺杂的石墨烯。 利用X射线精细吸收谱证明氮的掺入形式有三种，分别为吡啶型、氨基型以及石墨型。 利用含氮石墨烯做为催化剂的载体，在电催化甲醇氧化的反应中表现出优异的电催化活性。2100433B

【研究专业】：

物理化学

【培养单位】：

中国科学院化学研究所

【导师单位】：

化学研究所

【语种】：

汉语

【馆藏号】：

LW063068

【分类号】：

O6

本书系统阐述了脉冲电沉积技术及理论研究的相关进展，考察了电解液组成、工艺条件及脉冲参数对CeO2、SiO2颗粒增强Ni-W-P基纳米复合材料脉冲电沉积过程的影响，进行了制备过程的成分设计优化、动力学优化和过程优化，探讨了材料形成的热力学条件和双脉冲电沉积机理，考察了金属基纳米复合材料的晶化过程、界面结合方式，以及腐蚀过程和氧化过程的动力学规律和机理，探明了材料组元之间的相互作用机制，展望了金属基纳米复合材料的应用前景。

本书适用于从事新材料制备、金属表面处理、金属腐蚀与防护、电化学、冶金、机械、化工、电子及航天航空等领域科研和生产的技术人员以及高等院校的师生阅读和参考。

全书分九章，第一章为概述，第二章为实验及研究方法，第三章为电解液组成和工艺条件对金属基纳米复合材料脉冲电沉积的影响，第四章为脉冲参数对金属基纳米复合材料脉冲电沉积的影响，第五章为脉冲电沉积过程的初期生长行为及沉积机理，第六章为金属基纳米复合材料的晶化过程及界面结合方式，第七章为金属基纳米复合材料料的显微硬度及磨损性能，第八章为金属基纳米复合材料高温氧化和化学腐蚀行为及机理，第九章为金属基纳米复合材料性能比较及应用前景分析。

图书简介

本书内容包括碳/碳复合材料增强方式现状、成分、性能分析和制备工艺，生产碳基复合材料所用的原材料性能分析，碳纤维增强塑料性能的研究，碳纤维增强塑料的成分及其制备工艺的研制，碳/碳和碳/碳/碳化硅复合材料中基体的制备工艺研究和设计，碳/碳和碳/碳/碳化硅体系复合材料实际应用的理论依据和成果等。本可供碳基复合材料领域工作的专家、设计和科学研究院所的工程技术工作人员使用，也可供相应高等院校的研究生和大学生使用。 2100433B