一、最小的碳纳米管问世（论文文献综述）
崔鸿岩[1]（2021）在《铁填充碳纳米管的可控制备及其应用》文中认为以锂离子电池为代表的储能技术已有广泛的应用,特别是近些年来数码产品和新能源汽车的迅速发展,为创造绿色的未来提供了可能。但商业化锂离子电池正负极材料储锂容量偏低限制了电池的应用和发展,锂硫电池具有极高的能量密度(2600 Wh kg-1)和超高的理论容量(1675 m Ah g-1)而受到研究者们的广泛关注。且单质硫在地球中的储量丰富,具有低成本、环境友好等特点,在电化学储能上具有广阔的应用前景。然而,锂硫电池的实际应用却有着诸多限制,其存在着硫的导电性差、循环过程中中间产物多硫化锂的穿梭效应、充放电过程中电池材料的体积膨胀等问题,对锂硫电池的电化学性能具有较大的影响。本文通过浮游催化化学气相沉积法实现了铁填充碳纳米管的可控制备,并将其用作锂硫电池正极材料提升正极材料硫的导电性和催化活性,提高了锂硫电池的循环和倍率性能。主要研究内容及结果如下:1.采用无水三氯化铁作为催化剂前驱体和填充铁源,乙烯为碳源,氮气为保护气,氢气为还原气,在管式炉中通过浮游催化化学气相沉积法原位合成铁填充碳纳米管。探究了影响铁填充碳纳米管合成的诸多因素,如温度、催化剂前驱体、气体流速、基体等,实现了铁填充碳纳米管的可控制备。该方法制备工艺简单、环境友好、易大规模制备。通过调控催化剂前驱体的质量,实现了高填充率铁填充碳纳米管的制备。随着催化剂前驱体质量的增加,碳纳米管内部的填充度逐渐升高,最高填充率碳纳米管中铁的含量为32 wt%。2.以铁填充碳纳米管与硫复合用作锂硫电池正极材料研究其电化学性能。实验结果表明,当32 wt%Fe铁填充碳纳米管具有最优异的电化学性能,其在1C的电流密度下初始放电比容量528.6 m Ah g-1,经过500圈的循环后容量保持在389.6 m Ah g-1以上,容量保持率超过了73.7%,库伦效率接近100%,具有良好的长循环稳定性能。其优异的锂硫电池电化学性能归因于碳纳米管的高导电性,以及过渡金属的引入可以增加材料的催化活性,提高锂硫电池中间产物多硫化物的催化转化能力,有效抑制了多硫化物的穿梭效应。本合成策略为金属填充碳纳米管的可控制备开辟了新的途径,并将金属填充碳纳米管用作锂硫电池正极材料等储能或催化方面提供了新的思路。
王鹏[2]（2021）在《MOFs/GO复合材料衍生过渡金属基碳材料的制备及其氧电催化特性研究》文中认为化石燃料的日渐枯竭引发了绿色可再生能源储存与转化技术的研究。锌-空气电池（Zinc-Air Batteries,ZABs）由于环境友好性、高效、长时运行能力及高能量密度等特点被认为是最具前景的能源转化装置。但ZABs在实际应用中仍面临由于ORR和OER过程中缓慢的电子转移动力学造成的能量转换效率低、稳定性差等问题。目前,Pt基催化剂及RuO2催化剂分别是最具ORR活性和OER活性的催化剂,但其昂贵又稀少的缺点限制了它们的广泛应用。因此,开发高效、低成本的非贵金属ORR/OER催化剂对于推动锌-空气电池的发展具有十分重要的意义。本论文以石墨烯为催化剂载体,金属有机骨架为活性金属来源,通过配位组装和原位生长等方法制备得到一系列过渡金属-氮-碳（M-N-C）纳米催化剂,并研究了系列材料的ORR及OER性能。具体研究内容如下:（1）以氧化石墨烯为催化载体,通过水热条件下氧化石墨烯（GO）、Fe3+及单宁酸（TA）之间的配位组装诱导Fe-TA@GO的形成,进而以含氮量高的脲作为氮源,经一步碳化制得具有核-壳结构的纳米Fe/C催化剂（Fe/Fe3C@NC-Gs）。对材料的表征与测试表明:Fe/Fe3C@NC-Gs具有独特的核-壳结构、丰富的介孔结构、大的表面积及高效的氮掺杂。铁核和石墨壳的紧密接触有利于调节电子密度,促进电子由铁核向碳壳的转移。同时,碳壳起到对金属物种Fe/Fe3C的保护和限域作用,可以有效防止碱性介质对活性物种的腐蚀,也有利于避免高温碳化过程中金属物种的团聚。在碱性条件下的电化学测试表明:Fe/Fe3C@NC-G-2具有0.97 V的初始电位和0.88 V的半波电位,均高于商用的Pt/C催化剂。此外,当Fe/Fe3C@NC-G-2作为ORR催化剂使用时,其具有比商用Pt/C催化剂还要高的稳定性和优异的抗甲醇毒蚀能力。相较于不掺氮的Fe/Fe3C@C-G-2,电催化性能得到了明显的提升。（2）以氧化石墨烯为催化载体,在液相环境中将其与ZIF-67复合得到催化剂前驱体ZIF-67/GO。并依次通过高温碳化及酸刻工艺得到氮掺杂石墨烯修饰的Co/N共掺杂中空碳纳米胶囊（Co@N-HCCs@NG）。所得到的材料具有以下优点:（i）同时将零维（0D）Co纳米颗粒、零维（0D）空心碳纳米胶囊和二维（2D）石墨烯耦合到同一催化体中,丰富了催化活性物种及界面特性;（ii）中空碳纳米胶囊因其独有的内表面而为整个催化体提供了大的表面积（表面积高达618.12 m2·g-1）;（ⅲ）杂原子N引入碳骨架可以提高碳基的导电性和电子亲和力,有利于提供更多的活性中心,促进电化学性能的提高。同时,N原子的引入可以促进碳纳米胶囊和氧相关物种的反应性,进而加强各个组分之间的耦合。在碱性条件下的电化学测试表明,Co@N-HCCs@NG展示了高的ORR/OER双功能催化活性。对于ORR,Co@N-HCCs@NG展现了高的ORR初始电位（Eonset=0.98 V）和半波电位（E1/2=0.86 V）。对于 OER,Co@N-HCCs@NG 仅仅需要1.528 V的电位就能达到10 mA·cm-2的电流密度,这也优于商用的RuO2催化剂（1.583 V）。此外,Co@N-HCCs@NG也表现出优异的催化稳定性。（3）采用简单的机械配位自组装法成功合成了双氰胺基Co-MOF。以此为金属钴源,将其与氧化石墨烯（GO）进行复合,进而通过高温碳化及酸刻工艺制备得到氮掺杂石墨烯修饰的三维珊瑚礁状碳纳米管组装体（CNAs-NG）纳米材料。在这一策略中,Co-MOF中的双氰胺配体不仅有助于氮的引入,而且可以作为碳纳米管生长的诱导剂。在整个催化剂结构中,金属Co被包裹在碳层中。以氧化石墨烯（GO）为基体对碳纳米管进行桥接,保证碳纳米管的均匀分布。所制备的CNTAs-NG具有三维多孔结构、丰富的缺陷、理想的氮键合类型和高比表面积,这为他们提供了优异的ORR和OER性能。在碱性条件下的电化学测试表明,CNTAs-NG显示了高的ORR初始电位（Eonset=0.97 V）和半波电位（E1/2=0.85 V）以及低的OER过电位（340 mV@10 mA·cm-2）。同时,CNTAs-NG也具有比商用贵金属基催化剂（Pt/C,RuO2）更高的稳定性。
鲁扬超[3]（2021）在《碳纳米管间水分子扩散与操控的理论研究》文中研究说明水是生命之源。水资源尤其是淡水资源,在人类的生存和可持续发展中具有决定性作用。虽然地球水资源丰富,但其中只有2.53%是可供人类饮用的淡水,并且这些淡水大部分是以冰雪的形式存在于南北两极、高山冰川、大陆冰盖和永久冻土层中。又由于淡水资源分布不均匀的原因,人类始终面临着淡水资源短缺的危机。而如何高效的将海水淡化是解决淡水资源短缺的关键。目前海水淡化的方法有多种,其中最常用的就是利用水分子在纳米管道中的输运来设计的超滤装置。纳米管道的研究中使用的材料有多种,在理论模拟和实验中常被使用的主要有碳纳米管、氮化硼、石墨烯、氧化石墨烯以及黑磷等。碳纳米管因具有超快速输运水分子的物理特性而经常被使用在海水淡化的研究中。而操控纳米通道中水分子的扩散以及提高水分子的扩散速度是高效海水淡化的重要手段。操控纳米管中水分子扩散速度最直接的方式是改变纳米管的表面性质,比如,在同心双壁纳米管中通过声子诱导的方式减小水分子与纳米管壁之间的摩擦力,进而增强水分子在纳米通道中的扩散速度;或者通过对纳米管进行电荷修饰,调整纳米管与水分子之间的相互作用,调节水分子在纳米通道中的扩散速度。最新的研究表明,通过控制两个不相连的纳米管,使水分子在空隙之间形成水桥,也能使水桥内水分子的扩散速度得到提升。在这篇文章中,我们运用分子动力学的方法,使用外加电场驱动水分子在两根不相连的纳米管之间形成一个悬空的纳米级水桥。我们发现,电场强度可以调节水桥的最大长度,水桥内分子的扩散速度可以通过调节水桥的长度进行操控,并且水桥内水分子的扩散速度最大可以增强到体相水的4倍以上。通过分析水桥的结构性质,我们发现扩散系数增加的原因是水分子之间相互作用能以及氢键个数的增加,而水分子之间相互作用能的增加以及氢键个数的增加是由于外电场改变了水分子偶极指向的分布引起的。除了使用水桥的方式操控水分子的扩散速度之外,我们还尝试通过调节同心双壁纳米管内外管的长度差对水分子的扩散速度进行操控。我们构建了三种构型:（?）L=0（构型Ⅰ）,（?）L<0（构型Ⅱ,内管长度小于外管长度）,（?）L>0（构型Ⅲ,内管长度大于外管长度）。和单管纳米管相比,构型Ⅰ管内水分子的毛细扩散速度减小了9.1%,构型Ⅲ管内水分子的毛细扩散速度增加了10%,构型Ⅱ管内水分子的毛细扩散速度增加了30%-46.5%。通过分析水分子的微观结构,我们发现水分子毛细扩散速度的提升是由水盒子内水分子和管口处水分子的势能差引起的。并且毛细扩散速度和势能差之间的关系可以使用指数形式描述vL（t）～e-（（?）E/（kB）T）。因此,我们可以通过调节同心双壁纳米管内外管的长度差对水分子的扩散速度进行操控。我们的研究结果不仅能在海水淡化上有重要作用,还在水疗、纳米交换器、引擎催化剂、超滤作用、渗透能的传输等方面有极大帮助。
孙兴丹[4]（2021）在《基于低维材料的器件构筑与电输运性能研究》文中认为低维材料相比于三维块体,通常具有独特且优异的性能,尤其是石墨烯的发现,吸引了大量科研人员加入到该领域。本文着眼于新材料、新构型、新现象三个研究方向,扩充二维范德华层状材料体系,提高器件栅极调控力等性能,发掘二维电子气更多的有趣的物理现象。二维范德华（vdWs）层状磁性材料具有丰富的应用前景,但是这些美好前景要想真正走上应用,第一步就是实现室温磁性。本文的研究体系是1T-CrTe2,通过六方氮化硼包覆或者Pt薄膜覆盖的方式,以及冷加工工艺制备器件,以保持材料本征特性。磁光以及电输运测量表明,该材料的室温铁磁性至少可以一直保持至8nm。同时,CrTe2具有面内各向异性,且室温下表现出非常规的负各向异性磁电阻,在较低温度下会发生符号转变,这一现象与其他巡游类vdWs二维铁磁体相反。结合理论分析,该现象归因于CrTe2的类似半金属的自旋极化能带结构。按照传统的工艺技术10 nm的沟道长度已经是极限,鳍形场效应晶体管（FinFET）的提出,暂时缓解了困境。本文提出了一个新的构想,基于一种较为通用的自下而上的台阶模板法,首次制备了仅有0.6 nm鳍宽的单原子层FinFET。此外,还制备出了以其他过渡金属族二硫化物、碳纳米管作为沟道材料,金属薄膜或碳纳米管薄膜为栅极的多种构型的FinFET。构建的器件具有双极电输运特性,开关比高达107,亚阈值摆幅最小为300 mV/dec,这些性能已在上百个器件中得到验证。COMSOL仿真模拟表明,该架构器件在克服短沟道效应上更具优势,但其实际性能还有较大的提升潜力。原则上,单原子层FinFET阵列可以成为未来集成电路的构建基础单元。Hofstadter’s butterfly是研究布洛赫电子在磁场中运动获得的递归图案,蕴含新奇的物理现象。构建人工超晶格可观察到此类现象,且周期为数十纳米量级的超晶格最为合适。本文以石墨烯和六方氮化硼为研究体系,利用两者相似的晶格结构和较小的晶格失配度,通过机械剥离和干法转印技术,成功构建了一系列双栅调控的双moire超晶格器件,且观测到了 Hofstadter’s butterfly递归图案。超晶格能带结构对层间旋转角度极为敏感,较小的差异在电输运测试结果上差别明显。在典型的双对齐单层石墨烯样品中,发现-5n0至-7n0的整数填充处具有关联绝缘态。
杨金星[5]（2021）在《微波辅助水热合成LiMPO4（M=Fe，Mn）纳米晶及其脱嵌锂机制》文中指出LiFePO4具有较高的容量,低廉的价格,高的安全性以及环境友好等优点,被认为是最有应用前景的锂离子电池正极材料。但该材料存在较低的电子电导率,低的锂离子扩散速率和能量密度,以及低温性能不佳等问题,限制了其在锂离子动力电池领域的大范围应用。目前,研究人员大多采用溶剂热法合成高性能的LiFePO4纳米晶,但该方法由于产率低,成本高等原因,不适用于大规模生产。虽然传统的水热合成法具有成本低,产物粒径均一及形貌可控等优点,但合成样品的晶粒尺寸大,电化学性能不理想,同样无法用于工业化生产。因此,迫切需要开发一种低成本合成高性能LiFePO4纳米晶的水热合成方法。基于此,本文以LiFePO4为研究对象,在理解其形核生长机制的基础上,利用微波快速加热的优点,采用微波辅助水热法合成具有高性能的LiFePO4纳米晶,并系统研究了提高LiFePO4能量密度和低温电化学性能的方法,为推动水热法合成LiFePO4的产业化奠定基础。获得的主要结论有:（1）在深入理解LaMer形核生长的基础上,采用微波辅助水热法合成高性能LiFePO4纳米晶,将滤液中过量的锂源循环利用,降低了合成成本,并且产率达到了 1.3 mol L-1,比传统的水热法提高了 30%。利用两种LiOH合成的LiFePO4纳米晶具有相近的放电比容量和良好的循环稳定性。在3C（20 min充满电或放完电）倍率下充放电循环1000次后,样品的放电比容量为122mAhg-1,容量保持初始容量的88%。首次提出了 Li+离子在活性材料晶格中的迁移阻抗Rm,该参数对于了解锂离子电池电极材料的脱-嵌锂过程具有重要意义。（2）为了提高LiFePO4的能量密度,采用微波辅助水热法合成了LiMn0.5Fe0.5PO4固溶体纳米晶。在0.1C的倍率下,LiMn0.5Fe0.5PO4固溶体具有168 mAhg-1的放电比容量,并且能量密度达到了 625 Whkg-1,比LiFePO4（540Wh kg-1）的能量密度提高了 16%。原位电化学阻抗谱分析结果表明,通过合成LiMn0.5Fe0.5PO4固溶体,可以有效缓解Mn3+的Jahn-Teller效应,提高固溶体中Li+离子的扩散速率,从而改善固溶体的电化学性能。LiMn0.5Fe0.5PO4固溶体经过长循环测试后,电极活性物质与集流体之间的结合不紧密,导致电荷转移电阻Rct阻值增大,Li+离子的扩散系数降低,阻碍了 Li+离子的迁移,从而使LiMn0.5Fe0.5PO4固溶体经过长循环测试后容量发生衰减。以Li4Ti5O12作为负极并组装成全电池,在10C（6 min充满电）的高倍率下,全电池的放电比容量达到了 118 mAhg-1,经过500次长循环测试后（1C）,其放电比容量为124 mAhg-1,保持初始容量的92.5%。全电池优异的电化学性能为LiMn0.5Fe0.5PO4固溶体纳米晶的实用化奠定了基础。（3）为了探究采用微波辅助水热法合成LiMn0.5Fe0.5PO4固溶体具有优异电化学性能的原因,使用微波水热法合成了具有相同晶体形貌的LiMn0.25Fe0.75PO4,LiMn0.5Fe0.5PO4和LiMn0.75Fe0.25PO4固溶体纳米晶,并对固溶体脱锂-嵌锂机理进行研究。电化学测试结果表明在三个固溶体中,LiMn0.5Fe0.5PO4固溶体的放电比容量和能量密度最高,并且长循环稳定性最好。使用穆斯堡尔谱技术手段对碳包覆后的三个样品进行表征,LiMn0.5Fe0.5PO4/C的铁离子缺陷种类少,并且FeLi反位缺陷含量低,低的缺陷种类和缺陷浓度有利于Li+离子的迁移。使用原位XRD测试技术对三个固溶体样品的相变机制进行表征,结果表明具有相同形貌的三种固溶体样品表现出不同的脱锂-嵌锂机制。LiMn0.5Fe0.5PO4固溶体在整个充放电的过程中表现为全程的单相转变,而另外两个固溶体样品发生了两相转变。单相转变的样品锂混溶间隙小,活化粒子数高。采用原位电化学阻抗谱技术和恒电流间歇滴定技术对三个固溶体样品中Li+离子的扩散动力学进行分析,LiMn0.5Fe0.5PO4样品的Rct值小于另外两个样品,并且具有最高的Li+离子扩散系数,因此LiMn0.5Fe0.5PO4固溶体具有优异的电化学性能。（4）由于LiFePO4低温电化学性能不理想,限制了其大范围的应用。为提高LiFePO4低温电化学性能,将微波辅助水热法合成的LiFePO4纳米晶与碳纳米管复合,制备了三种不同比例的LiFePO4/CNT复合电极材料,并对复合电极材料的低温电化学性能进行系统研究。通过观察复合电极材料的表面和截面形貌,三个复合电极材料中,LiFePO4/CNT1.6具有最佳的碳纳米管用量。在复合电极材料中,碳纳米管起到导电网络的作用,并且LiFePO4/CNT1.6复合电极的表面电阻最小。低温电化学测试结果表明,LiFePO4/CNT1.6电极材料具有最优的低温性能,在-10℃时,10C倍率下的放电比容量为98mAhg-1,比未复合碳纳米管的电极材料容量提高了 29%。除此之外,LiFePO4/CNT1.6的长循环稳定性最好。温度降低,电极材料的界面电阻Reei、锂离子迁移电阻Rm以及电荷转移电阻Rct阻值均增大,Li+离子的扩散系数降低,阻碍了 Li+离子在电极活性物质晶格内部的迁移,从而导致了锂离子电池在低温条件下容量发生衰减。
黑鹏[6]（2021）在《铌基氧化物的可控合成及其电化学性能研究》文中认为近年来,随着特斯拉、蔚来等电动汽车行业的兴起,以及便携式电子产品愈发火热的超级快充技术,迅速发展的市场对于锂离子电池提出了更高的要求:高的功率密度、高容量、以及较好的安全性和优异的循环性。目前,负极材料成了提升能量密度的短板,就普遍使用的石墨材料,其比容量已经做到360 m Ah g-1,接近于其理论容量(372 m Ah g-1),想再有重大突破已经很难,因此开发高能量密度的新型负极材料已经提上日程。相比于传统的石墨负极、近年来研究火热的硅碳材料因为较低的嵌脱锂电位,会有锂枝晶的形成。相反钛酸锂的工作电压高,倍率性能优异而且在循环过程中体积应变为零,但是其较低的理论容量限制它的实际应用。铌基材料工作电压在1.5 V左右,可以避免SEI膜和Li枝晶所导致的安全隐患,和钛酸锂相同的是,铌极材料的快充性能也相当优异,充放电循环过程中也具有极小的体积应变,但是Nb2O5的理论容量和实际容量比钛酸锂高的多。基于Li4Ti5O12材料上研究的铌基材料也被认为是“电极材料的下一个风口”。目前铌基材料都是基于Nb2O5的元素掺杂、碳包覆以及微观形貌的控制和制造氧空位改性等。本文通过简单的溶剂热法,首次制备出了新型磷酸铌材料P4Nb2O15,具体形貌是微米级、亚微米级的不规则块体,这种新型磷酸铌材料P4Nb2O15相较于研究较多的PNb9O25,容量方面有大幅度的提升。为了改善材料P4Nb2O15的导电性,我们在前驱体的合成中,加入微量的碳纳米管,合成的复合材料P4Nb2O15@CNTs表现出极其优异的电化学性能,包括高的实际容量563 m Ah g-1（0.1 C下）,出色的倍率性能(50 C下仍有115.9 m Ah g-1的比容量)以及优异的循环性能（在10 C的大倍率下经过500个循环,每个循环仅损失0.0178%的容量）、显着的插层拟电容性贡献(1.0 m V s-1的扫速下为88.5%)。所有这些优点表明,P4Nb2O15@CNTs用作锂离子电池的负极材料具有广阔的前景。本文还通过原位包覆碳的形式制备了材料Mo3Nb2O14-L,相比于球磨退火后直接合成的Mo3Nb2O14-B。经过碳包覆改性后,材料Mo3Nb2O14-L的电化学性能有了大幅度提升,0.1 C下的比容量为461 m Ah g-1,比Mo3Nb2O14-B高65 m Ah g-1。在10C下经过100圈循环后,材料Mo3Nb2O14-L的比容量衰退率不到3%,而Mo3Nb2O14-B的保持率仅有73.5%在同样的倍率下,在1 C下的长循环,材料Mo3Nb2O14-L的容量保持率也在90%以上。表明原位碳包覆的改性对性能的提升十分明显。
张丰艺[7]（2021）在《螺旋手性共轭结构及其非线性光学性质的理论研究》文中研究表明自光学的二次谐波现象发现以来,非线性光学引起了人们的广泛研究,而今已在光通信、开关、数据存储等方面发挥着越来越重要的作用。螺旋结构广泛存在且形态多样,非平面的共轭特征对于解决材料透明性与非线性光学性质之间的矛盾在实际应用方面具有重要意义。因此,本课题围绕螺旋形共轭分子的非线性光学性质展开系统的理论研究,选取六联吡啶、螺烯以及手性碳纳米管等分子,通过密度泛函理论,一方面设计高效的非线性光学分子,另一方面探索氧化还原、溶剂效应、外加电场、手性匹配等不同条件对分子的稳定性和光电性质等的影响。单螺旋的六联吡啶（sexipy）分子中,各吡啶分子之间以单键相连,分子由于单键的旋转而使共轭部分非平面。当碱金属掺杂到螺旋的孔洞中时,分子产生了显着的径向上的电荷转移,而大的基态到激发态的偶极矩之差,使分子具有了大的一阶超极化率。对于Li掺杂的单螺旋结构Li2-sexipy,氧化还原过程可以作为高效的非线性光学开关;溶剂效应作为环境条件,对分子非线性光学性质有明显的调控作用。进一步的研究发现,不同碱金属掺杂通过影响分子内的电荷转移而造成了一阶超极化率的变化,相比于同核双金属的结构,异核双金属的掺杂方式使分子的一阶超极化率显着增大。随后,我们进一步将单螺旋的六联吡啶分子扩展为双螺旋结构。双螺旋分子由于两条链相对位置的变化,可以得到的更多样的稳定构型,并且伴随着分子一阶超极化率的锯齿状的变化趋势,以及紫外-可见吸收光谱中500 nm左右吸收的增强。不同构型稳定性的变化趋势受到掺杂碱金属的原子半径的影响,也可通过电子给受体基团如氨基和硝基与外电场的共同作用来改变。区别于联苯类的六联吡啶螺旋结构,螺烯类分子中芳环彼此以邻位稠合,表现出更强的刚性。为了探究环境因素对螺烯分子的结构和性质的影响,我们选择分子[8]cethrene及氨基和硝基修饰的hexabenzo[a,c,k,m,u,w]trinaphthylene（HBTN）,分别探究分子在溶剂中以及外加电场下结构、稳定性和光学活性的变化。从理论计算的结果,我们发现在溶剂分子的不同比例下[8]cethrene对映异构体具有不同的稳定性,同时双自由基特征也受到溶剂比例的影响;而氨基和硝基修饰的HBTN,在取代基和外加电场的协同作用下产生了不同的手性特征。对螺旋形共轭体系进行更进一步的扩展,我们选择手性碳纳米管作为研究对象。为了探讨手性分子的组合方式对体系的结构和非线性光学性质的影响,我们尝试性地将丙氨酸置于手性碳纳米管中,发现不同的组合方式产生了不同大小的基态和激发态偶极矩之差,从而得到了不同大小的一阶超极化率,D型丙氨酸与右旋的碳纳米管（或L型丙氨酸与左旋的碳纳米管）组合得到更大的一阶超极化率。对于非对映异构体如（D）-Ala@（10,5）和（L）-Ala@（10,5）,其差值可以通过改变碳纳米管的手性向量以及长度来实现缩放。这些结果预示了手性分子的不同组合对体系非线性光学性质的影响。
张浩[8]（2021）在《碳纳米材料在无氢气氛中的化学沉积制备》文中认为碳纳米管和石墨烯特有的微观结构以及优异的本征特性,使它们在分子电子学、材料科学、能量储存与转化、生物医药、传感器和生物探测等领域具有广泛的潜在应用。因此,自上世纪末期开始,这两种碳纳米材料就受到了科技工作者的广泛关注并引起了世界范围内的研发热潮。然而,如何制备结构和质量稳定、并能满足应用需求的碳纳米材料,是实现其应用的前提和基础。到目前为止,已开发出许多制备石墨烯和碳纳米管的方法,其中化学气相沉积法（CVD）由于造价低廉、可控性高等优点,受到了人们的青睐,并在碳纳米材料的宏观制备过程中显示出了明显的优势。然而在常规的CVD生长过程中,碳源多为含氢的甲烷、乙烯、乙醇等,而这些碳源在分解过程中产生的氢对合成的碳纳米材料有刻蚀作用,此外过量的氢能够抑制碳纳米材料的成核和生长。因此,为避免CVD过程中氢对碳纳米材料生长的不利影响,本论文探索了利用一氧化碳（CO）作碳源,基于CVD方法制备碳纳米管和石墨烯,考察了CVD中反应参数对生长结果的影响,论文的主要内容包括以下几个部分:（1）利用CO作碳源,在镍箔上制备出了多层石墨烯。对比不同的实验条件发现,最优的反应温度、碳源流量和反应时间分别为900 oC、200 sccm和10 min。在此条件下,通过快速降温的方法可以制备出具有较大覆盖面积的高质量石墨烯。透射电镜（TEM）表征证实了制备的石墨烯样品多为3-10层。本章节探索的在镍箔上制备高质量的多层石墨烯,为深入理解石墨烯的成核机制、控制生长多层石墨烯提供了新思路。（2）探索了CO作碳源,在不同退火条件下处理的铜箔上生长石墨烯的情况。系统的研究发现,1060 oC低压H2退火后的铜箔,在900 oC下经CO CVD生长30min后,即可形成缺陷少、面积大的单层石墨烯。而经800 oC低压退火的铜箔,在900 oC下生长60 min才能得到较高质量、覆盖面积较大的单层石墨烯。特别的是,以常压1000 oC退火的铜箔为催化剂基底,在900 oC下反应120 min可以得到大面积覆盖的多层石墨烯。该研究表明了退火条件对铜箔上生长的石墨烯尺寸和层数的影响,为未来石墨烯的工业化应用奠定了良好的基础。（3）开发出一种多孔氧化镁负载的镍（Ni/MgO）催化剂,利用CO CVD制备出了质量较高的单壁碳纳米管（SWNTs）。利用乙酰丙酮镍作前驱物,在多孔MgO表面负载了Ni催化剂。经过600 oC的空气煅烧,该催化剂可以在800 oC通过CO CVD生长出较高质量的SWNTs。通过对催化剂和SWNTs详细表征证实,煅烧后的催化剂会形成NixMg1-xO固溶体,在CVD反应过程会析出直径均一的Ni纳米粒子,进而催化生长出SWNTs。对纯化后的SWNTs样品进行的TEM及紫外-可见-近红外吸收光谱分析发现,该条件下生长的SWNTs管径较小,且手性分布较窄。该研究开发的新型Ni/MgO催化剂,为SWNTs的手性选择生长提供了契机。
吴龙伟[9]（2021）在《碳纳米管阵列的可控制备及功能应用》文中研究表明自碳纳米管（Carbon nanotube,CNT）被发现以来,由于自身独特的中空结构和大的长径比,使其具有优异的物理化学性能并受到国内外学者的广泛关注和应用。特别是对定向的碳纳米管阵列（CNTA）而言,其有着一致的取向性、均匀的长径比,且碳管之间互相独立、容易分散,是一种极具潜力的新型碳材料。本文以碳纳米管阵列为研究目标,系统的研究了其制备工艺和生长机理;同时探索了碳纳米管阵列在锂二次电池的负极材料和正极导电添加剂领域中的应用前景。具体研究内容如下:1、在不通入H2和H2O的条件下,以乙炔（C2H2）为碳源,通过催化化学气相沉积（CCVD）法直接在片状Fe基合金表面上制备出了取向良好的碳纳米管阵列,并探索了适合碳纳米管生长的温度和时间。实验表明,反应温度在700°C附近和反应时长为60 min左右时,碳源的裂解速率、催化剂的活性和碳纳米管的析出速率正好处于一个平衡状态,生长的碳纳米管阵列石墨化程度最好,纯度较高。该制备方法工艺简单、成本低廉且产率较高,有利于碳纳米管阵列的大批量制备。2、系统的设计了一种简单、可控的纯化方法,有效的减少了碳纳米管阵列中的无定形碳和金属催化剂杂质,使碳纳米管阵列的纯度达到了99%以上,且还能保持原有的形貌。3、分别对碳纳米管阵列和无序碳纳米管在锂二次电池负极材料的应用上进行了初步的研究。结果发现,由于碳纳米管阵列有着更发达的中孔结构及电子和离子导电通路,且更容易均匀的分散在集流体表面,使得无论是在小电流密度（0.1A/g）还是大电流密度（1 A/g）之下,均展现出了更好的充放电性能。表明了碳纳米管阵列在锂二次电池负极材料的应用上具有良好的应用前景。4、探索了碳纳米管阵列作为导电剂在高能量密度三元正极材料中的应用价值。在碳纳米管阵列含量为5 wt%时,正好可以在三元正极材料Li Ni0.8Co0.1Mn0.1O2（NCM 811）表面构建一个适合电子传导和离子迁移的通道,有利于改善电极材料的稳定性。此外,在不同倍率下（0.2C、0.5C、1C、2C、5C）,其表现出来的电化学性能与商业SP导电剂相比,具有明显的优势,尤其是在大倍率（5C）充放电下,放电比容量的提升率高达91%。
王克磊[10]（2021）在《石墨烯/碳纳米管纳米复合材料的制备及其电化学性能研究》文中指出由于全球范围内的化石能源的存储量越来越少,对于新能源的开发和利用迫在眉睫。同时,对于超级电容器的研究也受到了越来越多的关注。本论文致力于通过简单的方法制备新型超级电容器电极材料。先以一步水热法制备了还原氧化石墨烯（rGO）/碳纳米管（CNTs）复合水凝胶,再分别与有机小分子对苯二酚（HQ）、过渡金属氧化物锰酸锂（LMO）、导电聚合物聚苯胺（PANI）复合,得到三元纳米材料。具体内容分为以下四个部分:1.以草酸作为还原剂,采用一步水热法将氧化石墨烯（GO）和回流酸化处理后的CNTs自组装合成rGO/CNTs水凝胶。电化学测试结果显示:当电流密度为0.5 A·g-1时,rGO/CNTs的比电容达到142 F·g-1。在5 A·g-1的电流密度下进行充放电2000次循环后,rGO/CNTs的比电容保留了99%。2.以草酸作为还原剂,采用一步水热法将HQ与GO、酸化的CNTs复合直接合成rGO/CNTs/HQ水凝胶。与rGO/CNTs相比,rGO/CNTs/HQ的电化学性能得到了提高。电化学测试结果显示:在0.5 A·g-1的电流密度下,rGO/CNTs/HQ的比电容可以达到219 F·g-1。在5 A·g-1的电流密度下进行在充放电2000次循环后,rGO/CNTs/HQ的比电容保留了94%。3.以制备的rGO/CNTs水凝胶为基体,通过氧化还原反应原位低温水热合成rGO/CNTs/LMO纳米复合材料。与纯LMO纳米颗粒相比,rGO/CNTs/LMO在比电容、循环性能和倍率能力等方面表现的更加优异。在0.5 A·g-1的电流密度下,rGO/CNTs/LMO的比电容可以达到396 F·g-1,远高于纯LMO的221 F·g-1。在10 A·g-1的电流密度下,比电容仍然还有309 F·g-1。在5 A·g-1的电流密度下进行充放电2000次循环后,rGO/CNTs/LMO的比电容保留了93%。4.以制备的rGO/CNTs水凝胶为基体,在氧化剂过硫酸铵（APS）的作用下,采用低温化学氧化将苯胺单体原位聚合在rGO/CNTs水凝胶上,形成rGO/CNTs/PANI复合材料。经电化学测试,在电流密度下为0.5 A·g-1时,rGO/CNTs/PANI的比电容为372 F·g-1。在5 A·g-1的电流密度下充放电2000次循环后,rGO/CNTs/PANI的比电容保留了70%。
二、最小的碳纳米管问世（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、最小的碳纳米管问世（论文提纲范文）
（1）铁填充碳纳米管的可控制备及其应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 锂硫电池 |
| 1.1.1 锂硫电池简介 |
| 1.1.2 锂硫电池存在的问题 |
| 1.1.3 锂硫电池正极材料的研究进展 |
| 1.2 填充碳纳米管简介 |
| 1.2.1 碳纳米管 |
| 1.2.2 填充物质 |
| 1.2.3 填充碳纳米管的性质 |
| 1.3 填充碳纳米管的合成方法 |
| 1.3.1 非原位填充 |
| 1.3.2 原位填充 |
| 1.4 填充碳纳米管的应用 |
| 1.4.1 储能 |
| 1.4.2 催化 |
| 1.4.3 生物医疗 |
| 1.4.4 微波吸收 |
| 1.5 本论文研究思路 |
| 2 实验部分 |
| 2.1 实验材料及仪器设备 |
| 2.1.1 实验材料 |
| 2.1.2 实验设备 |
| 2.2 样品表征 |
| 2.2.1 X射线衍射(XRD) |
| 2.2.2 热重分析(TGA) |
| 2.2.3 场发射扫描电子显微镜(FESEM) |
| 2.2.4 透射电子显微镜(TEM) |
| 2.2.5 拉曼光谱(Raman Spectra) |
| 2.2.6 傅里叶红外光谱(FT-IR) |
| 2.2.7 X射线电子能谱(XPS) |
| 2.3 电池性能测试方法 |
| 2.3.1 循环稳定性和倍率性能 |
| 2.3.2 循环伏安法 |
| 2.3.3 交流阻抗测试 |
| 2.3.4 恒流充放电测试 |
| 2.3.5 线性扫描伏安法(LSV)测试 |
| 3 高铁填充碳纳米管的可控制备 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 实验装置及合成方法 |
| 3.2.2 浮游催化化学气相沉积法(FCCVD) |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 高填充铁碳纳米管合成的影响因素 |
| 3.3.2 高填充铁碳纳米管的组成和结构 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 高铁填充碳纳米管在锂硫电池中的应用 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 活性浆料的制备 |
| 4.2.2 Fe@CNTs电极的电池组装 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 Fe@CNTs与硫复合电极材料的形貌和元素分析 |
| 4.3.2 Fe@CNTs电极材料的电化学分析 |
| 4.3.3 Fe@CNTs电极材料的吸附性能测试 |
| 4.3.4 Fe@CNTs电极材料的动力学性能测试 |
| 4.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
| 致谢 |
（2）MOFs/GO复合材料衍生过渡金属基碳材料的制备及其氧电催化特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 主要符号一览表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 涉及氧气反应的电化学能源转换装置 |
| 1.2.1 金属-空气电池 |
| 1.2.2 燃料电池 |
| 1.3 氧还原反应及氧析出反应的机理 |
| 1.4 金属有机骨架(MOFs) |
| 1.4.1 MOFs的合成 |
| 1.4.2 MOFs的应用 |
| 1.5 石墨烯 |
| 1.5.1 石墨烯的分类 |
| 1.5.2 石墨烯的制备方法 |
| 1.5.3 石墨烯的应用 |
| 1.6 氧还原反应及氧析出反应催化剂 |
| 1.6.1 贵金属基催化剂 |
| 1.6.2 过渡金属基催化剂 |
| 1.6.3 非金属碳基催化剂 |
| 1.7 研究内容及技术路线 |
| 1.7.1 研究内容 |
| 1.7.2 技术路线 |
| 2 实验部分 |
| 2.1 主要试剂及仪器 |
| 2.1.1 主要试剂 |
| 2.1.2 主要仪器 |
| 2.2 材料的制备 |
| 2.2.1 氧化石墨烯的制备 |
| 2.2.2 Fe/Fe_3C@NC-Gs的制备 |
| 2.2.3 Co@N-HCCs@NG的制备 |
| 2.2.4 CNTAs-NG的制备 |
| 2.3 材料的物理表征 |
| 2.4 材料的电化学性能测试 |
| 3 氮掺杂石墨烯修饰的核-壳纳米组分的制备及ORR性能研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 结果与讨论 |
| 3.2.1 Fe/Fe_3C@NC-Gs的形成机理 |
| 3.2.2 催化剂的结构与组分表征 |
| 3.2.3 电化学性能分析 |
| 3.2.4 催化剂的构效关系分析 |
| 3.2.5 讨论 |
| 3.3 本章小结 |
| 4 ZIF-67/GO衍生Co,N共掺杂中空碳纳米胶囊的制备及ORR/OER性能研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 结果与讨论 |
| 4.2.1 Co@N-HCCs@NG的形成机理 |
| 4.2.2 形貌及组成结构分析 |
| 4.2.3 ORR电化学性能分析 |
| 4.2.4 OER电化学性能分析 |
| 4.2.5 讨论 |
| 4.3 本章小结 |
| 5 石墨烯修饰的Co,N共掺杂碳纳米管组装体的制备及ORR/OER性能研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 结果与讨论 |
| 5.2.1 CNTAs-NG的形成机理 |
| 5.2.2 形貌及组成结构分析 |
| 5.2.3 ORR电化学性能分析 |
| 5.2.4 OER电化学性能分析 |
| 5.2.5 讨论 |
| 5.3 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 课题展望与挑战 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 攻读硕士期间研究成果及所获奖励 |
（3）碳纳米管间水分子扩散与操控的理论研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 引言 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.1.1 纳米管的重要应用 |
| 1.1.2 纳米管道中水分子扩散特性的操控 |
| 1.1.3 纳米水桥的研究进展 |
| 1.2 计算物理的起源和发展 |
| 1.3 计算物理学在物理学研究中的应用 |
| 1.4 蒙特卡洛方法简介 |
| 1.5 分子动力学方法简介 |
| 1.5.1 什么是分子动力学 |
| 1.5.2 分子动力学方法的优缺点 |
| 1.5.3 分子动力学的流程 |
| 第2章 分子动力学方法介绍 |
| 2.1 分子动力学积分算法 |
| 2.1.1 Euler积分方法 |
| 2.1.2 Verlet积分方法 |
| 2.2 分子动力学中的各种相互作用 |
| 2.2.1 成键相互作用 |
| 2.2.2 非成键相互作用 |
| 2.2.3 力场的描述 |
| 2.3 分子动力学中截断半径的影响 |
| 2.3.1 范德华相互作用截断半径的处理方法 |
| 2.3.2 库伦相互作用截断半径的处理方法 |
| 2.4 分子动力学中的几种热力学系综 |
| 2.4.1 系综的定义 |
| 2.4.2 微正则系综 |
| 2.4.3 正则系综 |
| 2.4.4 等温等压系综 |
| 2.5 分子动力学中常用的控温算法和控压算法 |
| 2.5.1 Berendsen控温算法 |
| 2.5.2 Velocity-rescale控温算法 |
| 2.5.3 Nose-Hoover控温算法 |
| 2.5.4 Berendsen控压算法 |
| 2.5.5 Parrinello-Rahman控压算法 |
| 2.6 色散修正 |
| 2.6.1 能量项的修正 |
| 2.6.2 位力和压力 |
| 第3章 分子动力学模拟软件及水分子模型简介 |
| 3.1 LAMMPS分子动力学软件简介 |
| 3.2 水分子模型 |
| 3.3 水分子内相互作用 |
| 3.3.1 成键相互作用 |
| 3.3.2 键角相互作用 |
| 3.4 水分子间相互作用 |
| 3.4.1 水分子间的库伦相互作用 |
| 3.4.2 水分子间的范德华相互作用 |
| 3.5 氢键 |
| 第4章 纳米水桥中水分子的扩散特性研究 |
| 4.1 背景介绍 |
| 4.2 模拟方法 |
| 4.2.1 体系搭建及力场参数 |
| 4.2.2 体系平衡 |
| 4.2.3 纳米水桥的产生 |
| 4.3 结果展示 |
| 4.3.1 水桥最大长度与电场之间的关系 |
| 4.3.2 水桥内水分子个数随水桥长度变化 |
| 4.3.3 水桥内水分子的扩散特性 |
| 4.3.4 水桥内水分子的有序度 |
| 4.3.5 水桥内水分子的平均势能 |
| 4.3.6 水桥内水分子的平均氢键个数 |
| 4.3.7 水桥内水分子的分子密度 |
| 4.3.8 管口效应对扩散系数的影响 |
| 4.4 本章结论 |
| 第5章 纳米水桥的其他特性 |
| 5.1 更强电场对水桥形成及扩散系数的影响 |
| 5.2 碳纳米管半径对水桥形成及扩散系数的影响 |
| 5.3 不同水模型对水桥形成及扩散系数的影响 |
| 5.4 碳纳米管的结构修饰对水桥形成的影响 |
| 5.5 盐溶液对水桥形成的影响 |
| 5.6 本章结论 |
| 第6章 双壁纳米管中水分子的毛细扩散研究 |
| 6.1 背景介绍 |
| 6.2 体系搭建及力场参数 |
| 6.3 结果展示 |
| 6.3.1 水分子填充纳米管长度随时间变化 |
| 6.3.2 管口水分子势能差异是管口效应的主要原因 |
| 6.3.3 毛细扩散速度与管口水分子势能梯度之间的关系 |
| 6.3.4 管口水分子的偶极指向分布和氢键个数的径向分布 |
| 6.3.5 双壁纳米管内外管半径差对毛细扩散速度的影响 |
| 6.3.6 电荷修饰对水分子毛细扩散速度的影响 |
| 6.3.7 单壁纳米管中水分子的动力学特性 |
| 6.3.8 两种不同的Plug设置对水分子毛细扩散的影响 |
| 6.4 本章结论 |
| 第7章 总结和展望 |
| 7.1 内容提要 |
| 7.2 论文总结 |
| 7.3 工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（4）基于低维材料的器件构筑与电输运性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 从高维走向低维 |
| 1.1.1 碳纳米管 |
| 1.1.2 二维范德华层状材料的崛起 |
| 1.1.3 石墨烯 |
| 1.1.4 六方氮化硼 |
| 1.1.5 过渡金属族二硫化物 |
| 1.2 范德华异质结 |
| 1.3 场效应晶体管 |
| 1.4 超晶格 |
| 1.5 本论文的研究目的及意义 |
| 第2章 器件制备与表征 |
| 2.1 机械剥离 |
| 2.2 形貌及结构表征 |
| 2.2.1 光学显微镜 |
| 2.2.2 原子力显微镜 |
| 2.2.3 扫描电子显微镜 |
| 2.2.4 透射电子显微镜 |
| 2.3 拉曼光谱 |
| 2.4 干法转印 |
| 2.5 快速热退火 |
| 2.6 微纳器件制备 |
| 2.6.1 电极沉积 |
| 2.6.2 紫外光刻机 |
| 2.6.3 电子束曝光 |
| 2.6.4 原子层沉积 |
| 2.6.5 干法刻蚀 |
| 2.7 引线键合机 |
| 2.8 电输运测试 |
| 2.9 本章小结 |
| 第3章 二维范德华层状磁性材料1T-CrTe_2的探索 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 CrTe_2块体单晶的制备与表征 |
| 3.3 少层CrTe_2的空气稳定性研究 |
| 3.4 少层CrTe_2室温铁磁性 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 鳍式场效应晶体管的极限探索 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 单原子层鳍式场效应晶体管的探索 |
| 4.2.1 TMDs的生长制备以及电输运特性 |
| 4.2.2 单原子层鳍式场效应晶体管的构建 |
| 4.3 鳍式场效应晶体管的电输运及理论模拟 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 范德华异质结内的量子分形-霍夫斯塔特蝴蝶 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 霍夫斯塔特蝴蝶器件的设计与构建 |
| 5.3 霍夫斯塔特蝴蝶器件的电输运特性 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的研究成果 |
（5）微波辅助水热合成LiMPO4（M=Fe，Mn）纳米晶及其脱嵌锂机制（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 锂离子电池概述 |
| 1.1.1 锂离子电池的发展史 |
| 1.1.2 锂离子电池的构成及工作原理 |
| 1.1.3 锂离子电池的优缺点 |
| 1.2 锂离子电池组成的关键材料 |
| 1.2.1 常见的锂离子电池负极材料 |
| 1.2.2 电解质 |
| 1.2.3 隔膜 |
| 1.2.4 常见的锂离子电池正极材料 |
| 1.3 锂离子电池正极材料LiFePO_4的研究现状 |
| 1.3.1 LiFePO_4的制备 |
| 1.3.2 LiFePO_4的低温性能研究 |
| 1.3.3 LiFePO_4的充放电机制研究 |
| 1.3.4 LiFePO_4的高性能化方法 |
| 1.4 本论文的选题背景和主要研究工作 |
| 第2章 LiFePO_4纳米晶的微波水热合成及室温电化学性能研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验方法 |
| 2.2.1 LiFePO_4的合成 |
| 2.2.2 锂源的回收 |
| 2.2.3 LiFePO_4/C的制备 |
| 2.2.4 样品的表征 |
| 2.2.5 LiFePO_4/C的电化学性能表征 |
| 2.3 结果与讨论 |
| 2.3.1 LiFePO_4纳米晶的水热合成 |
| 2.3.2 LiFePO_4纳米晶的取向和形貌表征 |
| 2.3.3 LiFePO_4纳米晶的电化学性能表征 |
| 2.4 小结 |
| 第3章 LiMn_(0.5)Fe_(0.5)PO_4固溶体的微波水热合成及室温电化学性能研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验方法 |
| 3.2.1 LiMn_(0.5)Fe_(0.5)PO_4固溶体的制备 |
| 3.2.2 LiMn_(0.5)Fe_(0.5)PO_4/C的制备 |
| 3.2.3 样品的表征 |
| 3.2.4 电池的组装及电化学性能表征 |
| 3.2.5 全电池的组装及电化学性能表征 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 LiMn_(0.5)Fe_(0.5)PO_4固溶体的结构与微观形貌 |
| 3.3.2 LiMn_(0.5)Fe_(0.5)PO_4固溶体的电化学性能表征 |
| 3.3.3 LiMn_(0.5)Fe_(0.5)PO_4的长循环容量衰减机理研究 |
| 3.3.4 基于LiMn_(0.5)Fe_(0.5)PO_4全电池的电化学性能表征 |
| 3.4 小结 |
| 第4章 LiMn_xFe_(1-x)PO_4固溶体的脱嵌锂机理研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验方法 |
| 4.2.1 LiMn_xFe_(1-x)PO_4固溶体的合成 |
| 4.2.2 LiMn_xFe_(1-)PO_4的形貌与结构表征 |
| 4.2.3 LiMn_xFe_(1-x)PO_4的电化学性能表征 |
| 4.2.4 LiMn_xFe_(1-x)PO_4的原位电化学阻抗谱表征 |
| 4.2.5 LiMn_xFe_(1-x)PO_4的恒电流间歇滴定表征 |
| 4.2.6 LiMn_xFe_(1-x)PO_4的原位XRD表征 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 LiMnFe_(1-x)PO_4固溶体的微观形貌与结构表征 |
| 4.3.2 LiMn_xFe_(1-x)PO_4固溶体的电化学性能表征 |
| 4.3.3 LiMn_xFe_(1-x)PO_4固溶体的缺陷表征 |
| 4.3.4 LiMn_xFe_(1-x)PO_4固溶体的脱-嵌锂机理研究 |
| 4.3.5 LiMn_xFe_(1-x)PO_4固溶体的锂离子扩散动力学表征 |
| 4.4 小结 |
| 第5章 微波水热法合成LiFePO_4纳米晶的低温性能研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验方法 |
| 5.2.1 LiFePO_4的制备 |
| 5.2.2 LiFePO_4与碳纳米管的复合 |
| 5.2.3 样品的表征 |
| 5.2.4 LiFePO_4与碳纳米管复合电极材料的电化学性能表征 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 LiFePO_4/CNT复合电极的微观形貌表征 |
| 5.3.2 LiFePO_4/CNT的低温电化学性能表征 |
| 5.3.3 LiFePO_4/CNT的低温容量衰减机理研究 |
| 5.4 小结 |
| 第6章 论文结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果 |
| 作者简介 |
（6）铌基氧化物的可控合成及其电化学性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及意义 |
| 1.2 锂离子电池的研究历程 |
| 1.2.1 锂离子电池正极材料 |
| 1.2.2 锂离子电池负极材料 |
| 1.3 铌基材料的研究 |
| 1.3.1 Nb_2O_5负极材料的研究 |
| 1.3.2 TiNb_2O_7材料的研究 |
| 1.3.3 Nb WO材料的研究 |
| 1.4 本课题的研究内容及其创新 |
| 第2章 实验方法与测试 |
| 2.1 实验材料 |
| 2.1.1 实验药品 |
| 2.1.2 实验仪器 |
| 2.2 电极材料的制备 |
| 2.2.1 P_4Nb_2O_(15)材料的制备 |
| 2.2.2 P_4Nb_2O_(15)@CNTs材料的制备 |
| 2.2.3 Mo_3Nb_2O_(14)-B材料的制备 |
| 2.2.4 Mo_3Nb_2O_(14)-L材料的制备 |
| 2.3 材料的结构表征 |
| 2.3.1 X射线衍射分析(XRD) |
| 2.3.2 X射线光电子能谱(XPS) |
| 2.3.3 扫描电子显微镜测试(SEM) |
| 2.3.4 透射电子显微镜测试(TEM) |
| 2.3.5 氮气等温吸脱附测试 |
| 2.3.6 拉曼光谱分析 |
| 2.4 扣式电池的制备及其电化学性能的测试 |
| 2.4.1 负极电极片的制备 |
| 2.4.2 扣式半电池的组装 |
| 2.4.3 恒流充放电测试 |
| 2.4.4 恒电流间歇滴定技术测试(GITT) |
| 2.4.5 循环伏安曲线测试 |
| 第3章 P_4Nb_2O_(15)@CNTs:一种新型磷酸铌材料用于高倍率锂离子储存 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验原理 |
| 3.3 材料的组分分析以及形貌分析 |
| 3.3.1 X射线衍射(XRD)对比以及精修分析 |
| 3.3.2 P_4Nb_2O_(15)@CNTs复合材料的XPS分析 |
| 3.3.3 形貌及元素mapping分析(EDS) |
| 3.3.4 循环后的形貌分析 |
| 3.4 材料的电化学性能分析 |
| 3.4.1 P_4Nb_2O_(15)@CNTs材料的倍率性能和循环性能分析 |
| 3.4.2 纯碳纳米管的电化学性能分析 |
| 3.4.3 与文献对比的数据分析 |
| 3.4.4 循环稳定性分析 |
| 3.4.5 P_4Nb_2O_(15)@CNTs复合材料的赝电容分析 |
| 3.4.6 材料的阻抗分析 |
| 3.4.7 恒电流间歇滴定技术测试(GITT)分析 |
| 3.5 材料的BET分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 Mo_3Nb_2O_(14)负极材料的制备及其改性 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验原理 |
| 4.3 材料的形貌和结构分析 |
| 4.3.1 材料Mo_3Nb_2O_(14)-B的 XRD分析 |
| 4.3.2 材料Mo_3Nb_2O_(14)-B的 XRD分析 |
| 4.3.3 材料Mo_3Nb_2O_(14)-L的精修XRD |
| 4.3.4 材料的拉曼分析 |
| 4.3.5 材料Mo_3Nb_2O_(14)-L的 XPS分析 |
| 4.3.6 材料的形貌分析 |
| 4.4 材料的电化学性能分析 |
| 4.4.1 材料的倍率性能分析 |
| 4.4.2 循环稳定性分析 |
| 4.4.3 与其他文献数据的对比分析 |
| 4.4.4 材料的循环伏安曲线分析 |
| 4.4.5 材料的赝电容分析 |
| 4.4.6 恒电流间歇滴定技术测试分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果 |
| 致谢 |
（7）螺旋手性共轭结构及其非线性光学性质的理论研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 非线性光学 |
| 1.1.1 非线性光学基本原理 |
| 1.1.2 非线性光学材料设计 |
| 1.2 非线性光学材料发展现状 |
| 1.2.1 无机非线性光学材料 |
| 1.2.2 有机非线性光学材料 |
| 1.2.3 金属有机配合物非线性光学材料 |
| 1.2.4 高分子聚合物非线性光学材料 |
| 1.2.5 其他非线性光学材料 |
| 1.3 螺旋形结构 |
| 1.3.1 螺旋形共轭的结构特征 |
| 1.3.2 螺旋形共轭结构的应用 |
| 1.4 本文主要研究内容 |
| 第2章 理论方法 |
| 2.1 量子力学理论基础 |
| 2.2 量子化学计算方法 |
| 2.2.1 从头算方法 |
| 2.2.2 密度泛函理论 |
| 2.3 基组 |
| 2.4 分子(超)极化率的计算 |
| 第3章 碱金属掺杂的六联吡啶单螺旋结构的非线性光学性质 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 计算细节 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 锂掺杂的螺旋结构 |
| 3.3.2 氧化还原对结构非线性光学性质的调控 |
| 3.3.3 溶剂效应对结构非线性光学性质的调控 |
| 3.3.4 不同碱金属对结构非线性光学性质的影响 |
| 3.4 结论 |
| 第4章 六联吡啶双螺旋结构的构型和非线性光学性质 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 计算细节 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 从单螺旋到双螺旋 |
| 4.3.2 不同构型双螺旋分子的锂掺杂 |
| 4.3.3 不同碱金属掺杂对双螺旋结构稳定性及光学性质的影响 |
| 4.3.4 外加电场对双螺旋结构稳定性的影响 |
| 4.4 结论 |
| 第5章 螺烯型分子的结构及光学活性受不同环境条件的影响 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 计算细节 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 溶剂分子对螺烯结构和稳定性的影响 |
| 5.3.2 外加电场对螺烯手性的影响 |
| 5.4 结论 |
| 第6章 手性分子匹配对体系非线性光学性质的影响 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 计算细节 |
| 6.3 结果与讨论 |
| 6.3.1 手性分子的组合方式对体系非线性光学性质的影响 |
| 6.3.2 碳纳米管手性对手性匹配效果的影响 |
| 6.3.3 碳纳米管长度对手性相互作用效果的影响 |
| 6.4 结论 |
| 第7章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在学期间发表论文情况 |
（8）碳纳米材料在无氢气氛中的化学沉积制备（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 碳纳米材料的简介 |
| 1.2.1 富勒烯 |
| 1.2.2 碳纳米管 |
| 1.2.3 石墨烯 |
| 1.2.4 石墨炔 |
| 1.3 石墨烯研究及使用现状 |
| 1.3.1 石墨烯的性质 |
| 1.3.2 石墨烯的应用 |
| 1.3.3 石墨烯的制备方法 |
| 1.4 碳纳米管的研究及使用现状 |
| 1.4.1 碳纳米管的性质 |
| 1.4.2 碳纳米管的应用 |
| 1.4.3 碳纳米管的制备方法 |
| 1.4.4 碳纳米管生长模式 |
| 1.4.5 碳纳米管的分散 |
| 第二章 本论文实验所用仪器及药品 |
| 2.1 实验所用试剂 |
| 2.2 实验所用仪器 |
| 第三章 多晶镍箔上超高质量石墨烯的制备 |
| 3.1 前言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 实验方法 |
| 3.2.2 结果与讨论 |
| 3.3 小结 |
| 第四章 在铜箔上利用无氢碳源生长石墨烯 |
| 4.1 前言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 实验方法 |
| 4.2.2 结果与讨论 |
| 4.3 小结 |
| 第五章 以镍为催化剂生长小直径碳纳米管 |
| 5.1 前言 |
| 5.2 实验部分 |
| 5.2.1 实验步骤 |
| 5.2.2 实验结果与讨论 |
| 5.3 小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间发表的学术论文目录 |
（9）碳纳米管阵列的可控制备及功能应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 碳纳米管简介 |
| 1.1.1 碳纳米管的发现 |
| 1.1.2 碳纳米管的结构 |
| 1.1.3 碳纳米管的分类 |
| 1.1.4 碳纳米管的独特性能及应用 |
| 1.2 定向的碳纳米管阵列 |
| 1.2.1 碳纳米管阵列的优势 |
| 1.2.2 碳纳米管阵列的生长机理 |
| 1.3 碳纳米管阵列的制备方法 |
| 1.3.1 电弧放电法 |
| 1.3.2 激光烧蚀法 |
| 1.3.3 化学气相沉积法 |
| 1.4 碳纳米管阵列的纯化方法 |
| 1.4.1 物理纯化法 |
| 1.4.2 化学纯化法 |
| 1.4.3 综合纯化法 |
| 1.5 本论文选题思路及主要研究内容 |
| 1.5.1 论文的选题思路 |
| 1.5.2 论文的主要研究内容 |
| 第二章 实验材料和方法 |
| 2.1 实验材料 |
| 2.2 实验装置及工艺 |
| 2.2.1 实验装置 |
| 2.2.2 实验工艺 |
| 2.3 材料表征及性能测试 |
| 2.3.1 X射线衍射分析(XRD) |
| 2.3.2 扫描电子显微镜分析(SEM) |
| 2.3.3 透射电子显微镜分析(TEM) |
| 2.3.4 热重分析(TG) |
| 2.3.5 拉曼光谱分析(Raman) |
| 2.4 电池电化学性能分析 |
| 2.4.1 锂离子电池封装 |
| 2.4.2 循环伏安测试(CV) |
| 2.4.3 恒流充放电测试 |
| 2.4.4 电化学阻抗谱 |
| 第三章 碳纳米管阵列的制备及纯化 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 温度对碳纳米管阵列生长的影响 |
| 3.2.1 实施方案 |
| 3.2.2 结果与分析 |
| 3.3 时间对碳纳米管阵列生长的影响 |
| 3.3.1 实验方案 |
| 3.3.2 结果与分析 |
| 3.4 碳纳米管阵列的纯化结果与分析 |
| 3.4.1 纯化碳纳米管阵列的SEM分析 |
| 3.4.2 纯化碳纳米管阵列的TEM分析 |
| 3.4.3 纯化碳纳米管阵列的热重分析 |
| 3.4.4 纯化碳纳米管阵列的Raman和 XRD表征 |
| 3.4.5 纯化碳纳米管阵列的Mapping分析 |
| 3.5 小结 |
| 第四章 碳纳米管阵列作为锂二次电池负极材料的研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 电池的安装及电化学测量 |
| 4.2.1 电池的安装 |
| 4.2.2 电池的电化学测量 |
| 4.3 碳纳米管的取向性对电化学性能的影响 |
| 4.4 小结 |
| 第五章 碳纳米管阵列作导电剂对三元锂离子电池性能的影响 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 电池的安装及性能测试 |
| 5.3 碳纳米管阵列含量对锂离子电池电化学性能的影响 |
| 5.4 导电剂类型对锂离子电池电化学性能的影响 |
| 5.5 小结 |
| 第六章 全文总结与展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的成果 |
（10）石墨烯/碳纳米管纳米复合材料的制备及其电化学性能研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 超级电容器的简介 |
| 1.2 超级电容器电极材料 |
| 1.2.1 氧化石墨烯与石墨烯 |
| 1.2.2 碳纳米管 |
| 1.2.3 碳水凝胶 |
| 1.2.4 对苯二酚 |
| 1.2.5 锰酸锂 |
| 1.2.6 聚苯胺 |
| 1.3 论文的选题依据,研究内容 |
| 1.3.1 选题依据 |
| 1.3.2 研究内容 |
| 第二章 实验方法和表征手段 |
| 2.1 实验试剂及设备 |
| 2.1.1 实验试剂 |
| 2.1.2 实验仪器设备 |
| 2.2 表征技术 |
| 2.2.1 X射线衍射 |
| 2.2.2 显微共聚焦拉曼光谱 |
| 2.2.3 X射线电子能谱 |
| 2.2.4 傅里叶红外光谱仪 |
| 2.2.5 场发射扫描电子显微镜 |
| 2.2.6 透射电子显微镜 |
| 2.3 电化学测试 |
| 2.3.1 循环伏安法 |
| 2.3.2 恒电流充放电法 |
| 2.3.3 交流阻抗法 |
| 第三章 石墨烯/碳纳米管水凝胶的制备与电化学性能研究 |
| 3.1 前言 |
| 3.2 实验过程 |
| 3.2.1 GO的制备 |
| 3.2.2 CNTs酸化处理 |
| 3.2.3 rGO/CNTs水凝胶的制备 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 XRD与 Raman分析 |
| 3.3.2 X射线光电子能谱分析 |
| 3.3.3 傅里叶变换红外光谱分析 |
| 3.3.4 形貌分析 |
| 3.3.5 电化学测试分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 石墨烯/碳纳米管/对苯二酚水凝胶的制备与电化学性能研究 |
| 4.1 前言 |
| 4.2 实验过程 |
| 4.2.1 GO的制备 |
| 4.2.2 CNTs的酸化处理 |
| 4.2.3 rGO/CNTs/HQ水凝胶的制备 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 XRD与 Raman分析 |
| 4.3.2 X射线光电子能谱分析 |
| 4.3.3 形貌分析 |
| 4.3.4 电化学性能分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 石墨烯/碳纳米管/锰酸锂复合材料的制备与电化学性能研究 |
| 5.1 前言 |
| 5.2 实验过程 |
| 5.2.1 GO的制备 |
| 5.2.2 CNTs酸化处理 |
| 5.2.3 rGO/CNTs水凝胶的制备 |
| 5.2.4 LMO的制备 |
| 5.2.5 rGO/CNTs/LMO复合材料的制备 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 XRD与 Raman分析 |
| 5.3.2 X射线光电子能谱分析 |
| 5.3.3 形貌分析 |
| 5.3.4 电化学性能分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 石墨烯/碳纳米管/聚苯胺复合材料的制备与电化学性能研究 |
| 6.1 前言 |
| 6.2 实验过程 |
| 6.2.1 GO的制备 |
| 6.2.2 CNTs酸化处理 |
| 6.2.3 rGO/CNTs水凝胶的制备 |
| 6.2.4 rGO/CNTs/PANI的制备 |
| 6.3 结果与讨论 |
| 6.3.1 XRD与 Raman分析 |
| 6.3.2 X射线光电子衍射仪分析 |
| 6.3.3 傅里叶变换红外光谱分析 |
| 6.3.4 形貌分析 |
| 6.3.5 电化学性能分析 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士期间的学术活动及成果情况 |
四、最小的碳纳米管问世（论文参考文献）
- [1]铁填充碳纳米管的可控制备及其应用[D]. 崔鸿岩. 大连理工大学, 2021(01)
- [2]MOFs/GO复合材料衍生过渡金属基碳材料的制备及其氧电催化特性研究[D]. 王鹏. 西安科技大学, 2021(02)
- [3]碳纳米管间水分子扩散与操控的理论研究[D]. 鲁扬超. 中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所), 2021(01)
- [4]基于低维材料的器件构筑与电输运性能研究[D]. 孙兴丹. 中国科学技术大学, 2021(09)
- [5]微波辅助水热合成LiMPO4（M=Fe，Mn）纳米晶及其脱嵌锂机制[D]. 杨金星. 中国科学技术大学, 2021(09)
- [6]铌基氧化物的可控合成及其电化学性能研究[D]. 黑鹏. 燕山大学, 2021(01)
- [7]螺旋手性共轭结构及其非线性光学性质的理论研究[D]. 张丰艺. 东北师范大学, 2021(09)
- [8]碳纳米材料在无氢气氛中的化学沉积制备[D]. 张浩. 青岛科技大学, 2021(02)
- [9]碳纳米管阵列的可控制备及功能应用[D]. 吴龙伟. 电子科技大学, 2021(01)
- [10]石墨烯/碳纳米管纳米复合材料的制备及其电化学性能研究[D]. 王克磊. 合肥工业大学, 2021(02)