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單壁碳納米管和石墨烯的制備及其在能源、光電器件和復合材料等方面的應用
項目成果/簡介:1991 年發現的碳納米管（CNT）以及 2004 年發現的石墨烯（graphene），分別是一維和二維納米材料的典型代表，被認為是 21世紀的戰略性材料。 本項目發明了一類新的催化劑和大量制備 SWNTs 的方法，實現了高質量單壁碳納米管的宏量制備（圖 1），純度達 70%以上，并達到了產業化規模（達 200 公斤/年以上）。采用機械共混及"原位"聚合 等方法，使SWNTs 有效地分散于高分子基質中，獲得了以環氧樹脂、ABS 及聚氨酯等為基質材料，電導率達 0.2 S/cm、導電臨界含量僅為0.06%、電磁屏蔽效果高達 49dB 的復合材料。 本項目首先發展了一種可大量制備的可溶性功能化石墨烯（SPFGraphene）的方法，實現了石墨烯的百克級制備（圖 2）。通過透射電子顯微鏡（圖 3）及原子力顯微鏡（圖 4）確定了石墨烯的二維平面結構。 獲得了可溶性石墨烯材料及柔性透明導電薄膜（圖 5）；制備了基于石墨烯的高穩定性有機光伏電池及復合材料。 圖 5、基于石墨烯的透明電極材料 所研制的單壁碳納米管及石墨烯已用于數十家科研機構的研究和相關產品/樣機的研制，包括應用于國家 863 重大汽車電池項目（中科院物理所）和軍工衛星電池項目（中國電子科技集團公司第十八研究所）等。已研制出晶體管、鋰離子電池、超級電容器（圖 6）以及高性能復合材料等多種產品，具有廣闊的應用前景。應用范圍:南開大學在碳納米材料的制備及應用研究方面取得了一批開創性成果，該項目技術的推廣，將促進我國新材料、微電子、儲能、資源保護等領域的技術進步和發展，為我國在這一新型納米材料領域占據有利地位，提高國際競爭力，做出重要貢獻。
南開大學
2021-04-11
用于葡萄糖色比傳感的ZnFe2O4納米顆粒-ZnO納米纖維復合納米材料及其制備方法
本發明公開了一種ZnFe2O4納米顆粒-ZnO納米纖維復合納米材料及其制備方法。首先采用共電紡絲方法，沉積得到復合納米纖維，然后經過適宜的退火工藝制得ZnFe2O4納米顆粒-ZnO納米纖維復合納米材料，ZnFe2O4納米顆粒均勻穩定的附著在ZnO納米纖維上。另外，本發明首次將ZnFe2O4納米顆粒-ZnO納米纖維復合納米材料用于葡萄糖色比傳感測試，測試方法簡單且靈敏度高。ZnFe2O4-ZnO形成II型異質節半導體，交叉的能級結構有利于減小載流子的復合，提高其催化性能、傳感性能。另外，將ZnFe2O4納米顆粒復合到ZnO納米纖維上解決了顆粒團聚問題，進一步增強了其催化性能與傳感性能。
浙江大學
2021-04-11
單壁碳納米管和石墨烯的制備及其在能源、光電器件和復合材料等方面的應用
1991 年發現的碳納米管（CNT）以及 2004 年發現的石墨烯（graphene），分別是一維和二維納米材料的典型代表，被認為是 21世紀的戰略性材料。 本項目發明了一類新的催化劑和大量制備 SWNTs 的方法，實現了高質量單壁碳納米管的宏量制備（圖 1），純度達 70%以上，并達到了產業化規模（達 200 公斤/年以上）。采用機械共混及"原位"聚合 等方法，使SWNTs 有效地分散于高分子基質中，獲得了以環氧樹脂、ABS 及聚氨酯等為基質材料，電導率達 0.2 S/cm、導電臨界含量僅為0.06%、電磁屏蔽效果高達 49dB 的復合材料。 本項目首先發展了一種可大量制備的可溶性功能化石墨烯（SPFGraphene）的方法，實現了石墨烯的百克級制備（圖 2）。通過透射電子顯微鏡（圖 3）及原子力顯微鏡（圖 4）確定了石墨烯的二維平面結構。 獲得了可溶性石墨烯材料及柔性透明導電薄膜（圖 5）；制備了基于石墨烯的高穩定性有機光伏電池及復合材料。 圖 5、基于石墨烯的透明電極材料 所研制的單壁碳納米管及石墨烯已用于數十家科研機構的研究和相關產品/樣機的研制，包括應用于國家 863 重大汽車電池項目（中科院物理所）和軍工衛星電池項目（中國電子科技集團公司第十八研究所）等。已研制出晶體管、鋰離子電池、超級電容器（圖 6）以及高性能復合材料等多種產品，具有廣闊的應用前景。
南開大學
2021-02-01
南科大劉奇航課題組與合作團隊在設計輕元素自旋軌道耦合材料領域取得研究進展
南方科技大學物理系、量子科學與工程研究院副教授劉奇航課題組與南京大學教授萬賢綱課題組合作，在通過電子關聯設計輕元素自旋軌道耦合材料這一研究領域取得進展。
南方科技大學
2022-02-24
單壁碳納米管和石墨烯的制備及其在能源、光電器件和 復合材料等方面的應用
1991 年發現的碳納米管（CNT）以及 2004 年發現的石墨烯 （graphene），分別是一維和二維納米材料的典型代表，被認為是 21 世紀的戰略性材料。 本項目發明了一類新的催化劑和大量制備 SWNTs 的方法，實現 了高質量單壁碳納米管的宏量制備（圖 1），純度達 70%以上，并達 到了產業化規模（達 200 公斤/年以上）。采用機械共混及"原位"聚合 等方法，使 SWNTs 有效地分散于高分子基質中，獲得了以環氧樹脂、 ABS 及聚氨酯等為基質材料，電導率達 0.2 S/cm、導電臨界含量僅為 0.06%、電磁屏蔽效果高達 49dB 的復合材料。 本項目首先發展了一種可大量制備的可溶性功能化石墨烯 （SPFGraphene）的方法，實現了石墨烯的百克級制備（圖 2）。通過 透射電子顯微鏡（圖 3）及原子力顯微鏡（圖 4）確定了石墨烯的二 維平面結構。
南開大學
2021-04-13
紅外傳感器用高性能熱釋電陶瓷材料與高精密寬溫區熱釋電系數測試系統
2020年我國熱釋電紅外傳感器行業市場規模近 10 億元，年均復合增長率超 20％，作為核心元件材料的熱釋電陶瓷材料相關技術獲得了業內的普遍關注。熱釋電紅外傳感器可用于遙感、制導、 夜視、主動雷達、熱成像、氣體分析、輻射計、測溫等軍事和工業領域，隨著近年來消費電子的功能多樣化，其在消費電子電器產品中的應用正迅猛增長。本團隊在高性能熱釋電陶瓷材料領域進行了多年研究，研發了多種不同體系的高熱釋電系數陶瓷材料，具有廣闊的產業化應用前景。在寬溫區范圍內（-55 ℃-150 ℃）進行多樣品熱釋電系數（衡量熱釋電陶瓷材料性能的重要參數）的精準測量是熱釋電材料研 究領域的難點之一，本團隊搭建的熱釋電系數一體化精密測量裝置，可以在-55 ℃-150 ℃寬溫區范圍內一次同時測量 8 個樣品的熱釋電系數，樣品最小測試面積低至0.5mm2，可最大程度保證測 量數據的精準性、可靠性和重復性。 2020年我國熱釋電紅外傳感器行業市場規模近 10 億元，年均復合增長率超 20％，作為核心元件材料的熱釋電陶瓷材料相關技術獲得了業內的普遍關注。熱釋電紅外傳感器可用于遙感、制導、 夜視、主動雷達、熱成像、氣體分析、輻射計、測溫等軍事和工業領域，隨著近年來消費電子的功能多樣化，其在消費電子電器產品中的應用正迅猛增長。本團隊在高性能熱釋電陶瓷材料領域進行了多年研究，研發了多種不同體系的高熱釋電系數陶瓷材料，具有廣闊的產業化應用前景。在寬溫區范圍內（-55 ℃-150 ℃）進行多樣品熱釋電系數（衡量熱釋電陶瓷材料性能的重要參數）的精準測量是熱釋電材料研 究領域的難點之一，本團隊搭建的熱釋電系數一體化精密測量裝置，可以在-55 ℃-150 ℃寬溫區范圍內一次同時測量 8 個樣品的熱釋電系數，樣品最小測試面積低至0.5mm2，可最大程度保證測 量數據的精準性、可靠性和重復性。
華南理工大學
2023-05-08
基于聚焦離子束－掃描電子顯微鏡雙束的材料微納結構精確三維重構技術
基于聚焦離子束－掃描電子顯微鏡雙束(FIB-SEM)的切割－掃描操作, 能夠使材料的微納結構在三維空間的精確重構得以實現。經過多年經驗的積累，已開發出一套針對擁有復雜微納結構的金屬陶瓷復合材料進行三維重構的技術解決方案。該技術在固體氧化物燃料電池領域，為固體多孔電極材料的微納尺度精確定量分析提供了有力的技術支持。作為本領域的知名專家,美國西北工業大學的 Scott A. Barnett 教授曾在國際 SOFC 領域規模最大的年會 International Symposium on SOFC 中重
哈爾濱工業大學
2021-04-14
單壁碳納米管和石墨烯的制備及其在能源、光電器件和復合材料等方面的應用
1991年發現的碳納米管（CNT）以及2004年發現的石墨烯（graphene），分別是一維和二維納米材料的典型代表，被認為是21世紀的戰略性材料。 本項目發明了一類新的催化劑和大量制備SWNTs的方法，實現了高質量單壁碳納米管的宏量制備（圖1），純度達70%以上，并達到了產業化規模（達200公斤/年以上）。 采用機械共混及"原位"聚合等方法，使SWNTs有效地分散于高分子基質中，獲得了以環氧樹脂、ABS及聚氨酯等為基質材料，電導率達0.2 S/cm、導
南開大學
2021-04-14
氧化石墨烯/酞菁納米棒復合雜化材料用于可見光催化劑還原六價鉻
六價鉻對人體具有慢性毒害，可以通過消化道、呼吸道、皮膚和粘膜侵入人體，主要積聚在人體內的肝、腎和內分泌腺中。六價鉻有強氧化作用，所以慢性中毒往往以局部損害開始，逐漸發展到不可救藥。通過光催化可實現六價鉻還原為無毒害的三價鉻。現有光催化劑多數只能利用紫外光區域，催化性能較低。酞菁在可見光區域具有良好吸收效果，通過利用八甲基取代的酞菁銅納米棒與氧化石墨烯制備復合材料，可以有效提高光催化劑的光譜吸收范圍，實現太陽能的充分利用，同時加快電荷傳輸，實現在水溶液中高效還原六價鉻，在日常太陽光照下兩小時內降解97%的水中的六價鉻。
南方科技大學
2021-04-13
基于稠環雙噻吩酰亞胺和雙并噻吩酰亞胺的穩定n型有機醌式雙自由基材料
具有開殼結構的自由基有著獨特的光學、電學和磁學性質，在有機電子學、自旋磁電子學、非線性光學和儲能器件等眾多領域中具有廣泛的應用前景。課題組通過理論計算和順磁共振結果證明BTICN和QTICN具有雙自由基特性，其中具有更大分子骨架的QTICN的雙自由基特征指數達到0.67。
南方科技大學
2021-04-14