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碳球模板剂对TiO_2光阳极微结构及其光电性能影响研究

张亚 , 杨兵初 , 周聪华 , 王丽丽 , 童思超

功能材料

以葡萄糖为原料水热合成碳球作为模板剂,将其与TiO2纳米晶共混制备纳米多孔TiO2光阳极。采用场发射电子扫描电镜(SEM)、台阶仪、紫外-可见分光光度计(UV-Vis)等对TiO2薄膜的表面形貌、厚度和散射能力进行表征。研究发现,随着碳球含量的增加,光阳极单位体积内的表面积先增加后减小;薄膜对光的散射能力也呈现同样趋势。采用所制备的光阳极组装染料敏化太阳能电池,性能测试结果表明,随着碳球含量的增加,电池短路电流密度先增加,后减小。当碳球加入量为TiO2纳米晶质量的3%时,电池光电转换效率达到最佳为5.15%。

关键词: 染料敏化太阳能电池 , 碳球 , 多孔薄膜 , TiO2

反应介质对二氧化硅在碳球表面包覆效果的影响

郭兴梅 , 刘旭光 , 许并社

材料导报

为了改善碳球表面惰性,利用溶胶-凝胶法在碳球表面包覆二氧化硅,考察了介质条件对包覆效果的影响.通过场发射扫描电子显微镜和透射电子显微镜等手段对不同介质中得到的样品进行对比分析表征.结果表明,碱性介质更有利于二氧化硅在碳球表面的包覆,所得复合物球表面光滑、包覆层厚且厚度均一,焙烧除去碳球核后得到空心二氧化硅球,并分析了碳球表面二氧化硅的包覆机理.

关键词: 碳球 , 表面包覆 , 改性 , 反应介质

HNO3/H2O2氧化修饰碳球的表征与分析

郭兴梅 , 刘海星 , 杨永珍 , 刘旭光

新型炭材料

为改善碳球在液相中的反应性能,采用HNO3/H2O2混合氧化剂氧化法对碳球表面进行改性,通过场发射扫描电子显微镜、X射线衍射和红外光谱法等手段分析了氧化处理条件对碳球微观结构和引入的官能团种类的影响,并采用酸碱滴定方法对氧化引入的官能团的数量进行测定,同时考察了改性后的碳球在水中的分散性.结果表明,当HNO3和H2O2体积比为1∶1时,随氧化剂浓度的增加,含氧官能团的量增加,尤以羰基最为明显;相同氧化条件下,引入的羟基量明显高于羧基和羰基;当体积比由1∶1变为1∶3时,羟基含量增大,羧基和羰基含量下降,由此得出结论:氧化性强的HNO3有利于羧基和羰基的引入,而氧化性弱的H2O2有利于羟基的引入;采用体积比为1∶1的浓HNO3和H2O2处理在碳球表面引入了尽可能多的含氧官能团,为2.164 mmol/g,其在水中具有良好的分散性和分散稳定性.因此可以通过改变氧化条件实现碳球表面的可控改性,为碳球的进一步功能化修饰和应用提供依据.

关键词: 碳球 , 表面修饰 , 官能团 , 定量

碳球/Fe3O4“海胆”状复合材料的制备及应用研究

闫姣 , 肖博 , 徐叶叶

人工晶体学报

以水热法合成的单分散碳球和三价铁盐为原料,通过水解反应和热还原得到碳球/Fe3O4“海胆”状复合材料.复合材料的结构和形貌特征通过SEM、EDS和XRD等进行表征,并通过充放电测试研究了复合材料作为锂离子电池负极材料的电化学性能.由于Fe3O4和球状碳材料各自独特的结构和优异的性能,二者之间的相互协同作用为复合材料提供了更多的储锂位点,提高了材料的电化学性能.用制得的复合物做为负极材料装配的扣式锂离子电池在电流密度为0.1A·g-1时的首次可逆放电比容量可达986 mAh·g-1,显示出优良的容量特性,但材料的倍率性能仍有待提高.

关键词: Fe3O4 , 碳球 , 电化学性能 , 负极

空心状TiO2的模板法制备及光催化性能研究

武小满 , 郭丽丽 , 宋彦佩

材料导报

以蔗糖为碳源,采用水热法合成了碳球模板剂,再以钛酸四丁酯(TBOT)为钛源,使纳米TiO2沉积于碳球上,经高温煅烧制备TiO2空心球并研究了其对亚甲基蓝光催化降解的性能.结果表明,在最佳制备条件及使用量下,紫外光照150 min后,TiO2对亚甲基蓝的降解率可达到86.8%.SEM、TEM及XRD结果表明制得的TiO2呈不规则空心球状,壁较薄且结构疏松,具有锐钛矿相.相比商品化P25,空心球的禁带宽度稍有变宽,但相同条件下的光降解性能仍优于P25.

关键词: TiO2空心球 , 碳球 , 光催化

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