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制备了含碳纳米管（CNTs）的水溶液,将该水溶液作为浸润剂浸渍碳纤维并进行烘干,采用扫描电镜（SEM）和原子力显微镜（AFM）研究了CNTs含量及浸润工艺对碳纤维表面CNTs分布的影响,运用单丝断裂法分析了CNTs浸润剂处理对碳纤维/环氧树脂界面粘结性能的影响和作用机制。结果表明：CNTs可在T700和T300纤维表面黏附,浸润剂中CNTs含量越高,CNTs在纤维表面含量越高;对于CNTs含量较低的浸润剂,采用增加浸润次数的方法,能有效提高碳纤维表面CNTs的含量和碳纤维表面粗糙度;经过CNTs浸润剂处理后,碳纤维/树脂界面处的机械啮合作用增强,界面粘结强度明显提高,增幅最高达35.8%。

关键词: 碳纳米管 , 浸润剂 , 碳纤维/环氧树脂复合材料 , 界面 , 单丝断裂法

三维有序大孔WO3的制备及其对丙酮的气敏响应

刘志强 , 要红昌 , 申小清 , 陈金周

人工晶体学报

三维有序大孔(3DOM)材料具有高度有序的孔结构和较大的比表面积,这些特点有利于气体在材料表面的传输与扩散,可以作为良好的气敏材料.本文通过聚苯乙烯模板结合煅烧处理的方法制备了3DOM WO3气敏材料,并运用XRD、SEM、BET、XPS等手段对其物相、形貌、比表面积和表面成分等进行了表征.气敏测试结果表明,所制备的3DOM材料对丙酮灵敏度高(在丙酮浓度10 ppm时,S=10),检测限可低至0.2 ppm.此外,3DOM WO3材料对丙酮还具有良好的选择性和长期稳定性.最后,对所制备的3DOM WO3材料进行了气敏机理解释.

关键词: WO3 , 三维有序大孔 , 气敏

染料敏化太阳电池有序介孔SiO2/离子液体凝胶电解质的研究

王亮 , 王桂强 , 禚淑萍

材料导报

以P123为模板剂,采用溶胶-凝胶法制备有序介孔SiO2,用N2吸附、扫描电镜及透射电镜对样品进行分析.结果表明,制备的介孔SiO2呈短棒状,具有有序柱状孔结构,平均孔径为5.75nm.有序介孔SiO2固化二元离子液体(1-甲基-丙基咪唑碘/1-甲基-己基咪唑碘)形成凝胶电解质.由于凝胶电解质中离子液体在介孔SiO2的孔道中有序排列,使凝胶电解质I3-的扩散系数增大,从而降低了电解质的内阻,抑制了染料敏化纳晶多孔膜-凝胶电解质界面的复合反应,使凝胶电解质染料敏化太阳电池具有较大的开路电压和填充因子,光电转换效率达到5.22%.

关键词: 有序介孔SiO2 , 凝胶电解质 , 染料敏化太阳电池

有序大孔TiO2双层膜的设计合成及其在染料敏化太阳能电池中的应用

唐昭芳 , 陈志刚

功能材料 doi:10.3969/j.issn.1001-9731.2013.14.025

以垂直沉积法制备的聚苯乙烯(polystyrene,PS)胶体晶体为模板,钛酸四异丙酯为钛源,通过浸渍-煅烧工艺制备了具有分层次有序结构的大孔TiO2双层膜,并作为光阳极应用于染料敏化太阳能电池(dye-sensitized solar cells,DSSCs).采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、紫外-可见漫反射光谱仪和氮气吸附-脱附分析仪等手段对样品进行了表征.结果表明,有序大孔TiO2薄膜较好地复制了PS模板的三维有序结构,且有较大的比表面积.光电性能测试结果表明,与以纯P25薄膜为光阳极的DSSCs相比,有序大孔TiO2双层膜为光阳极能够明显提高DSSCs的光电转换效率,可从4.16％提高到6.08％.该类型分层次有序结构大孔TiO2双层膜在DSSCs中具有重要的潜在应用价值.

关键词: 胶体晶体模板 , TiO2 , 双层膜 , 染料敏化太阳能电池

静电纺丝法制备有序V2O5微纳米纤维膜及其气敏特性

汤玉斐 , 谢高伟 , 赵康 , 姜磊 , 滕乐天

无机材料学报 doi:10.3724/SP.J.1077.2014.13289

为了提高微纳米纤维膜气敏材料的灵敏度和响应时间,本研究采用静电纺丝法结合分离式平行收集极制备有序排列的V2O5微纳米纤维膜,利用XRD、SEM等手段表征纤维膜的相组成、微观形貌以及有序程度,探讨了有序程度对V2O5气体灵敏度、响应时间以及恢复能力的影响.研究结果表明:500℃煅烧后所得微纳米纤维膜由V2O5相组成.平行收集极间距对纤维膜的微观形貌影响较大,当间距为3 mm时可以获得有序程度为66％的V2O5微纳米纤维膜,其在80～400℃范围内电阻的变化幅度约为2个数量级.当工作温度为300℃时,V2O5微纳米纤维膜对C2H5OH的灵敏度均高于CH4和NH3,其中有序V2O5微纳米纤维膜对浓度为200 mg/L C2H5OH气体的灵敏度约为0.9,响应时间为3s,但恢复性能较低,62 s后阻值仅恢复到初始阻值的55％.

关键词: V2O5 , 静电纺丝 , 微纳米纤维膜 , 有序程度 , 气敏特性

三维有序大孔碳的合成及其在染料敏化太阳能电池中的应用

祝雅娟 , 付猛 , 唐昭芳

人工晶体学报

以葡萄糖为碳源、硫酸为脱水剂、聚苯乙烯胶体晶体为模板,采用简单的浸渍-煅烧工艺制备了高度三维有序大孔碳(3DOM-C)材料.利用SEM、FESEM、TEM、紫外-可见光光度计和氮气吸附-脱附分析仪对样品进行了表征,考察了3DOM-C、贵金属Pt和活性碳作为对对电极材料在染料敏化太阳能电池(DSSCs)中的光电转化性能,并进一步对电极进行了电化学阻抗分析.结果表明,3DOM-C材料的孔径约为280 nm,具有三维有序网络空间结构.J-V测试结果显示,3DOM-C/DSSC的光电转化效率为4.61％,达到了Pt/DSSC的90％.阻抗测试结果显示,3DOM-C电极表现出良好的电催化活性及导电性,与Pt电极相近且远高于活性碳.

关键词: 胶体晶体模板 , 三维有序大孔碳 , 染料敏化太阳能电池 , 对电极

二氧化钛有序纳米阵列染料敏化太阳能电池光阳极的研究进展

赵义平 , 陶汝华 , 董伟伟 , 邵景珍 , 邓赞红 , 方晓东

材料导报

介绍了染料敏化太阳能电池(DSSC)的结构和基本原理,综述了近年来作为DSSC光阳极的TiO2纳米管、纳米线、纳米棒阵列的制备工艺进展,重点介绍了阳极氧化法制备纳米管和水热法制备纳米线和纳米棒.阐述了通过改进TiO2纳米管提高DSSC效率的几种途径,包括优化纳米管的尺寸、改善纳米管的输运性能、在透明基板上生长纳米管、对纳米管进行表面修饰等.最后展望了TiO2纳米阵列DSSC的研究方向.

关键词: 二氧化钛 , 纳米阵列 , 染料敏化太阳能电池 , 光阳极 , 纳米管 , 纳米线 , 纳米棒