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《吉林大学》 2010年
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硼酸盐一维纳米结构材料的静电纺丝法制备与结构表征

李霜  
【摘要】: 一维纳米结构材料是指在两个方向上尺寸受限于纳米尺度的材料,包括纳米线、纳米棒、纳米带、纳米管及纳米纤维等。一维纳米结构材料不仅具有量子尺寸效应、小尺寸效应等相应宏观体材料所不具有的特殊性质,还具备长径比大、各向异性强等特点。近年来,一维纳米材料的潜在应用价值备受关注,其制备方法及应用研究已成为纳米技术科学领域的研究前沿。 硼酸盐晶体以其丰富的结构类型和优异的物理化学特性备受人们的关注。目前,已经有一些关于碱金属、过渡金属、稀土金属及其混合金属的硼酸盐材料的研究报道,这些报道主要集中于硼酸盐体材料的合成与性能研究,而关于一维纳米结构硼酸盐材料的报道却很少。本论文主要以几种典型的金属硼酸盐为研究对象,采用一种简单、高效、经济的制备方法——静电纺丝法对硼酸盐一维纳米结构材料的制备展开系统研究。主要研究内容及获得结论如下: (1)首次利用静电纺丝技术制备了Mn_2OBO_3纳米纤维。首先通过电纺过程获得了平均直径为320nm的PVP/[Mn(CH_3COO)2+H_3BO_3]复合纤维,再经历高温烧结处理,获得了平均直径为200nm的项链状Mn_2OBO_3纳米纤维。研究表明,烧结温度对纤维的形貌有很大影响,项链状纤维的形成机制为晶粒快速生长,晶粒“吞噬”作用显著导致相邻晶粒串接到一起得到项链状纤维。通过分析Mn_2OBO_3的振动特点,首次对Mn_2OBO_3纳米晶的室温Raman振动光谱进行了归属指认。项链状纤维比实心纤维具有更大的比表面积,这一新型纳米结构为其进一步的性能研究提供了实验基础。 (2)首次利用静电纺丝技术制备了硼酸镧纳米纤维。首先通过电纺过程制备了平均直径约为330nm的PVP/[La(NO_3)_3+H_3BO_3]复合纤维,复合纤维经过不同热处理过程,分别得到H-LaBO3(慢速烧结)和La_3BO_3(快速烧结)纳米纤维。研究发现在La_2O_3-B_2O_3体系中,控制升温速率是控制产物相结构的关键因素。升温速率影响参与反应的La_2O_3和B_2O_3的比例,导致产物相结构不同。 (3)首次利用静电纺丝技术制备了硼酸镁纳米纤维。首先利用电纺过程获得了直径约为500nm-550nm的PVP/[Mg(CH_3COO)2+H_3BO_3]复合纤维,再经过热处理过程获得无机硼酸镁纳米纤维。研究发现,初始原料配比直接影响产物的相结构。当Mg与B按1:1摩尔比混合时,复合纤维经850℃烧结后得到直径分布范围为100-300nm的Mg3B2O6纤维;当Mg与B按1:2摩尔比混合时,经相同温度烧结得到平均直径约为280nm的Mg_2B_2O_5纤维。根据MgO-B_2O_3相图,反应的最终产物取决于参与反应的MgO与B_2O_3质量百分比,当MgO过量时,易于生成Mg3B2O6;而B_2O_3过量时,更利于生成Mg_2B_2O_5。 (4)机械力化学法和高温固相烧结法相结合首次对Mg_2B_2O_5纳米晶棒的合成进行了研究。首先采用机械力化学法获得前躯体粉体,再经固相烧结过程生长出了直径约200nm,长度为4-5μm的单晶Mg_2B_2O_5纳米晶棒。晶棒生长机理如下:机械力化学作用使球磨粉体在室温条件下发生了固态离子交换反应,生成NaCl晶体及非晶态Mg(BH_4)_2,为后热处理过程中Mg_2B_2O_5纳米棒的生长建立了基础。在烧结处理过程中,前躯体粉体中的非晶态的Mg(BH_4)_2缓慢晶化成单斜相Mg_2B_2O_5纳米棒。研究发现,前躯体粉体中的中间产物NaCl充当助溶剂的作用,有助于Mg_2B_2O_5晶体的生长。 (5)首次对聚合物/无机硼纳米复合纤维的制备展开探索性研究。以高分子聚合物PVP为有机相,与纯硼(B)粉机械搅拌混合得到合适的电纺溶液,电纺获得平均直径约为380nm的PVP/B纳米复合纤维。结构和形貌分析显示,聚合物PVP分子的引入并没有破坏B的晶相结构。复合机理可以用插层复合机理进行解释:无机物α-菱形硼具有层状结构,可以作为复合主体,高分子聚合物PVP分子具有长链结构作为复合客体,在乙醇溶液中长时间搅拌使长链PVP分子插入到α-菱形硼层间,在电纺过程中,随着溶剂的快速挥发,迅速固化成PVP/B复合纤维。 本文通过探索静电纺丝技术在制备硼酸盐一维纳米纤维及聚合物/无机硼纳米复合纤维方面的可行性和适用性,一方面扩宽了静电纺丝技术的应用领域,同时也为硼酸盐一维纳米结构材料及聚合物/无机硼复合纤维材料的制备和性能研究提供了实验基础,对实现硼酸盐一维纳米结构材料广泛应用具有重要的意义。
【学位授予单位】:吉林大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TB383.1

【引证文献】
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1 曹佳佳;CuAlO_2透明导电氧化物的制备及性能研究[D];吉林大学;2013年
2 孙攀攀;GdBO_3:Eu~(3+)和BaAl_(12)O_(19):Mn~(2+)纳米纤维的静电纺丝法制备[D];兰州理工大学;2013年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前9条
1 陈震,郑曦,陈日耀,程蔚,张义康;有机溶剂热生长晶体及其应用[J];材料研究学报;2001年02期
2 严红革,陈振华;反应球磨技术原理及其在材料制备中的应用[J];功能材料;1997年01期
3 李慧青,张淑芬,张旖,王国强;新型增强材料——硼酸镁晶须[J];化工新型材料;2001年01期
4 曹秀军;朱卫兵;韩陈;廖静;宗俊;;纳米硼酸镁的制备及其应用[J];盐业与化工;2007年04期
5 过玮;宋迪生;刘翊纶;;六水、四水合硝酸镧的热脱水过程[J];化学通报;1984年04期
6 查福标,谢先德,彭文世;硼酸盐矿物的振动光谱研究——Ⅲ:理论分析[J];矿物学报;1993年04期
7 李国强,何晓云,钟惠妹,张燕琼,陈日耀,郑曦,陈震;有机溶剂热生长技术制备Zn(en)_2S、ZnS纳米棒及其光学性能的研究[J];人工晶体学报;2005年04期
8 朱黎霞,岳涛,高世扬,夏树屏;A_2Ca[B_4O_5(OH)_4]_2·8H_2O(A=Rb,Cs)硼氧酸盐复盐的合成与表征[J];无机化学学报;2002年10期
9 徐璟玉;吴文远;彭可武;涂赣峰;;La_2O_3-H_3BO_3-C体系高温烧结过程的相组成研究[J];稀有金属与硬质合金;2008年01期
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1 杨青;硼和硼化物一维纳米材料的制备与表征[D];浙江大学;2006年
2 高建华;硼酸盐新材料探索及RbNbB_2O_6晶体生长[D];中国科学院研究生院(理化技术研究所);2007年
3 徐翔星;InAs纳米线的制备、表征及性质研究[D];复旦大学;2007年
4 张帆;新型硼酸盐非线性光学晶体的生长与性质研究[D];清华大学;2008年
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1 罗俊杰;硼酸镁纳米材料的制备和表征[D];华中师范大学;2007年
2 曹秀军;纳米硼酸镁和稀土超细氧化物的制备及应用[D];华东师范大学;2008年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李大成,周大利,刘恒,张萍,张云,龚家竹;纳米TiO_2的特性[J];四川有色金属;2002年03期
2 彭少方,张昭;化学还原法制备纳米金属粉的几点考虑[J];四川有色金属;2003年02期
3 任成军,李大成,钟本和,周大利,刘恒,龚家竹;影响TiO_2光催化活性的因素及提高其活性的措施[J];四川有色金属;2004年04期
4 钱翼清,赵平,王卫华;烷基化纳米SiO_2/MMA乳液聚合物及其对PC的改性研究[J];工程塑料应用;2002年01期
5 王孝军,杨杰,龙盛如;纳米材料及其在工程塑料改性中的应用[J];工程塑料应用;2002年10期
6 刘建林,肖久梅,史孝群,龚春秀,马文江;纳米CaCO_3填充环氧树脂分散技术及力学性能研究[J];工程塑料应用;2003年03期
7 惠雪梅,张炜,王晓洁;环氧树脂/SiO_2,纳米复合材料性能的研究[J];工程塑料应用;2004年02期
8 安骏,吴海霞,辛寅昌;防高能辐射的树脂/纳米铅复合材料的制备及研究[J];工程塑料应用;2004年12期
9 郑海忠,张坚,鲁世强,徐志锋;选区激光烧结制备PS/Al_2O_3纳米复合材料的研究[J];工程塑料应用;2005年09期
10 安骏;刘吉华;辛寅昌;;树脂纳米铈防辐射复合材料的制备及其性能研究[J];工程塑料应用;2006年08期
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1 郑筱梅;杨玲;刘光兵;;镍-纳米Al_2O_3复合电镀的工艺研究[A];2003年全国电子电镀学术研讨会论文集[C];2003年
2 乐士儒;栾野梅;安茂忠;;电沉积银纳米膜的光学性质研究[A];2004年全国电子电镀学术研讨会论文集[C];2004年
3 屠振密;胡会利;李宁;曹立新;安茂忠;;电沉积纳米晶合金的最新进展[A];2007(第13届)全国电子电镀学术年会暨绿色电子制造技术论坛论文集[C];2007年
4 江慧绿;程成;马德伟;;PbSe量子点掺杂玻璃:制备及表征[A];中国光学学会2010年光学大会论文集[C];2010年
5 杨黎明;VPW Shim;陈锋;龚明;;用高应变率大应变载荷制备纳米晶铜试件[A];第八届全国爆炸力学学术会议论文集[C];2007年
6 王金相;张晓立;王经涛;赵铮;;爆炸加载制备纳米晶铜实验研究[A];第九届全国冲击动力学学术会议论文集(下册)[C];2009年
7 王金相;周楠;赵铮;王小绪;杭逸夫;;爆炸载荷下纳米晶铜晶粒度分布及影响因素研究[A];第六届全国爆炸力学实验技术学术会议论文集[C];2010年
8 李春霞;李立平;酒金婷;王柏华;;纳米粒子的表面改性研究进展[A];第二届功能性纺织品及纳米技术应用研讨会论文集[C];2002年
9 李星国;;纳米材料研究及其应用[A];第三届功能性纺织品及纳米技术应用研讨会论文集[C];2003年
10 张永文;陈英;;含纳米ZnO抗紫外整理剂的制备及性能研究[A];第四届功能性纺织品及纳米技术研讨会论文集[C];2004年
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1 谭淑媛;几种稀土发光材料的合成及发光性质的研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 王德广;金属粉末高致密化成形及其数值模拟研究[D];合肥工业大学;2010年
3 赵世华;ZnO纳米阵列的制备和稀土掺杂工艺及其发光性能的研究[D];湖南大学;2010年
4 周红洋;硫属化合物纳米材料的可控性合成与表征[D];中国科学技术大学;2010年
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6 杜海军;石墨烯和荧光碳纳米颗粒的制备及其电化学特性的研究[D];华南理工大学;2010年
7 张贵军;聚丙烯酸酯/纳米氧化锡锑复合乳液的制备、表征及其在透明隔热涂料中的应用研究[D];华南理工大学;2010年
8 王文涛;天然橡胶/蒙脱土纳米复合材料的阻隔性及相关性能研究[D];华南理工大学;2010年
9 于晓慧;金属掺杂TiO_2和ZnO的第一性原理研究[D];江苏大学;2010年
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2 李艳冰;二元稀土氟化物的控制合成及光学性能研究[D];安徽工程大学;2010年
3 齐天骄;铟锡氧化物纳米微粒表面修饰研究及其悬浮液的制备[D];中国工程物理研究院;2010年
4 王青尧;锑基纳米材料的水热法制备及表征[D];山东科技大学;2010年
5 田维亮;线切割废砂浆制备白炭黑及改性研究[D];山东科技大学;2010年
6 尹永琦;多端耦合量子点体系量子输运特性的研究[D];哈尔滨师范大学;2010年
7 谭鑫鑫;稀土离子掺杂纳米晶ZrO_2-Al_2O_3复合粉体的制备及发光性质的研究[D];哈尔滨师范大学;2010年
8 甘自保;贵金属及其合金/碳纳米管复合材料的制备与表征[D];哈尔滨师范大学;2010年
9 赵紫军;(MCM-41)-La_2O_3纳米复合材料的制备、表征及光学性质研究[D];长春理工大学;2010年
10 董娅佩;静电纺丝技术制备稀土掺杂二氧化钛纳米带与光催化性能研究[D];长春理工大学;2010年
【同被引文献】
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1 周强;季振国;赵丽娜;陈琛;王超;;Cu/Al比对p型透明导电铜铝氧薄膜性能的影响[J];半导体光电;2005年06期
2 范立佳;董相廷;高续波;王进贤;刘桂霞;;静电纺丝技术制备BaFe_(12)O_(19)纳米纤维与表征[J];兵工学报;2011年01期
3 严彩霞,董文彬,杨儒,李敏,李友芬,刘家祥;柠檬酸溶胶凝胶法合成BaAl_(12-x)O_(19)∶Mn_x荧光粉[J];北京化工大学学报(自然科学版);2005年04期
4 徐金光,田志坚,王军威,徐云鹏,徐竹生,林励吾;尿素加入量对水热合成法制备Mn取代六铝酸盐催化剂的影响[J];高等学校化学学报;2004年01期
5 董相廷;刘莉;王进贤;刘桂霞;;静电纺丝技术制备Y_2O_3∶Yb~(3+),Er~(3+)上转换纳米纤维及其表征[J];高等学校化学学报;2010年01期
6 董岩;蒋建清;吴直森;张超;于金;;化学共沉淀法合成小粒径BaAl_(12)O_(19)∶Mn~(2+)绿色荧光粉[J];功能材料;2005年12期
7 徐占林;赵丽娜;王良;贾树勇;甄开吉;;新型功能材料六铝酸盐复合氧化物研究进展[J];功能材料;2006年02期
8 王进贤;车红锐;董相廷;刘莉;刘桂霞;;静电纺丝技术制备Gd_2O_3:Eu~(3+)发光纳米纤维与表征[J];光学学报;2010年02期
9 张俊英,张中太,唐子龙,郑子山,林元华;溶胶-凝胶法合成BaMgAl_(10)O_(17)粉末[J];硅酸盐学报;2002年01期
10 王育华;王赵锋;董其铮;李叶洲;张佳;;PDP用发光材料的研究进展[J];发光学报;2012年04期
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1 侯智尧;几种稀土含氧酸盐发光材料的静电纺丝法制备及性能研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
2 杨铭;NiO基p型透明导电氧化物薄膜及其二极管的研究[D];复旦大学;2011年
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1 李珍;稀土掺杂LaPO_4发光纳米纤维的制备与表征[D];山东理工大学;2011年
2 郭菲菲;p型透明导电氧化物CuAlO2的掺杂研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
3 崔启征;静电纺丝技术制备稀土化合物纳米纤维[D];长春理工大学;2006年
4 李蕾;掺杂型SnO_2气敏材料的特性及器件研究[D];山东大学;2008年
5 李博;静电纺丝技术制备稀土长余辉纳米纤维与表征[D];长春理工大学;2009年
6 曹文磊;溶胶凝胶法制备透明导电氧化物CuAlO_2薄膜及其性质研究[D];兰州大学;2010年
7 钟焕周;P型铜铁矿结构掺杂氧化物半导体CuAlO_2的制备及性能研究[D];广东工业大学;2012年
8 黄豹;钴铁氧体纳米磁性材料的制备及磁性能研究[D];中国计量学院;2012年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 刘丽莉;景有海;欧阳通;;水合氧化铈吸附水中磷酸根特性的研究[J];安全与环境学报;2007年02期
2 陈汝芬;纳米CeO_2的制备方法及应用研究进展[J];微纳电子技术;2005年08期
3 张玉红,吴鸣,孙福侠,杨维慎,熊国兴;二氧化钛溶胶粒度分布与光谱特征[J];催化学报;1999年03期
4 宋晓岚,杨振华,邱冠周,曲选辉;纳米氧化铈在高新技术领域中的应用及其制备研究进展[J];材料导报;2003年12期
5 韩高荣,汪建勋,杜丕一,张溪文,赵高凌;纳米复合薄膜的制备及其应用研究[J];材料科学与工程;1999年04期
6 韩伟强,韩高荣,丁子上;纳米硅薄膜制备技术进展[J];材料科学与工程;1994年02期
7 谭国龙,吴希俊,王彦起,李宗全,张鸿飞;纳米WC硬质合金的制备、结构和力学性能[J];材料科学与工程;1998年01期
8 董树荣,张孝彬,涂江平,王春生,刘茂森;新型纳米材料——纳米碳管[J];材料科学与工程;1998年02期
9 卢俊彪,张中太,唐子龙;固体氧化物燃料电池的研究进展[J];稀有金属材料与工程;2005年08期
10 刘艳玲,王平,舒桂明,吴念祖,傅爱华,郭洪猷;多元金属硫族化合物的合成和结构表征[J];材料研究学报;1999年05期
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1 张光宇;纳米硼酸镁微粒的合成及其减摩性能的研究[D];吉林大学;2006年
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1 ;构筑异质复杂一维纳米结构方法研究获进展[J];光机电信息;2011年05期
2 金钦华;王跃林;李铁;;一维纳米结构的拉伸力学测试[J];微纳电子技术;2008年04期
3 普志发,胡长文,孙根班;一维纳米结构材料的制备与组装[J];科技导报;2005年08期
4 王刚;王宝和;景殿策;;氧化镁一维纳米结构制备研究进展[J];河南化工;2013年16期
5 袁爱华;汪萍;沈小平;;一维纳米结构材料制备方法的研究进展[J];化学研究与应用;2006年02期
6 高程;贺跃辉;王世良;;一维纳米结构碳化钨的研究进展[J];中国钨业;2008年02期
7 李松;秦高梧;左良;;用于光催化环境修复的氧化钛一维纳米结构[J];材料与冶金学报;2011年04期
8 张祥涛;吴起白;张海燕;魏爱香;刘俊;;一维纳米结构氧化锌的水热法制备及紫外光敏特性研究[J];材料导报;2009年22期
9 李伟;陈大俊;张清华;;一维纳米结构导电聚苯胺的研究进展[J];高分子材料科学与工程;2006年05期
10 解挺;焦明华;俞建卫;吴玉程;张立德;;准一维纳米材料制备方法的研究现状和发展趋势[J];材料科学与工程学报;2006年02期
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1 霍开富;朱剑豪;;金属基底上一维纳米结构的原位可控生长和性能研究[A];中国化学会第27届学术年会第04分会场摘要集[C];2010年
2 孟国文;;异质材料与分支形貌一维纳米结构的模板法构筑[A];中国化学会第27届学术年会第04分会场摘要集[C];2010年
3 程国娥;王金敏;黄开勋;;一维纳米结构的液相合成技术[A];中国化学会2005年中西部十五省(区)、市无机化学化工学术交流会论文集[C];2005年
4 孟国文;韩方明;李祥东;许巧玲;陈本松;赵相龙;;异质与复杂一维纳米结构及其原型器件[A];第十二届固态化学与无机合成学术会议论文摘要集[C];2012年
5 吴强;刘淳;胡征;;氮化铝一维纳米结构的合成与表征[A];中国化学会第二十五届学术年会论文摘要集(上册)[C];2006年
6 马正先;白春华;曹小婷;;掺杂氧化锌一维纳米结构的研究进展[A];第六届中国功能材料及其应用学术会议论文集(6)[C];2007年
7 周少敏;田沙沙;唐晓冰;李高敏;;一维纳米结构材料合成、表征、物性及器件[A];中国化学会第29届学术年会摘要集——第33分会:纳米材料合成与组装[C];2014年
8 杨东宁;张锦;刘忠范;;溶液化学合成氢氧化物一维纳米结构[A];2004年中国材料研讨会论文摘要集[C];2004年
9 张辉;杨德仁;;氧化物一维纳米结构的化学法制备、表征及应用研究[A];中国化学会第26届学术年会纳米化学分会场论文集[C];2008年
10 陈葳;王勇;薛奇;;一种方便构筑有序的导电高分子一维纳米结构材料的方法[A];2009年全国高分子学术论文报告会论文摘要集(下册)[C];2009年
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1 王训;过渡金属氧化物一维纳米结构液相合成、表征与性能研究[D];清华大学;2004年
2 李霜;硼酸盐一维纳米结构材料的静电纺丝法制备与结构表征[D];吉林大学;2010年
3 海阔;金属氧化物一维纳米结构和电子态调控研究[D];湖南师范大学;2011年
4 栗粟;氧化锌一维纳米结构的无催化剂可控制备及生长机制[D];清华大学;2011年
5 祝艳;溶致液晶模板法合成非晶态合金一维纳米结构[D];南京大学;2007年
6 樊巍;一维纳米结构电子输运性质的理论研究[D];中国科学院研究生院(理化技术研究所);2009年
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8 曾春燕;过渡金属氧族化合物一维纳米结构的制备、自组装及性能研究[D];合肥工业大学;2013年
9 吴翟;硫属化合物半导体一维纳米结构的可控掺杂及其光电子器件研究[D];合肥工业大学;2013年
10 陈艳伟;ZnO、ZnO:In一维纳米结构材料的制备及其光伏器件[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2006年
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1 陈亚琦;三氧化钨一维纳米结构气敏性能研究[D];湖南师范大学;2009年
2 刘佳;半导体功能材料一维纳米结构的水热合成、表征与性能研究[D];东北师范大学;2007年
3 段玲;准一维纳米结构电子输运的梯度无序与结散射效应[D];湘潭大学;2011年
4 张普;一维纳米结构的若干力学行为分析[D];湖南大学;2011年
5 程亮;阳极氧化铝模板及一维纳米结构材料的制备研究[D];郑州大学;2009年
6 方铉;ZnO一维纳米结构的p型掺杂及同质结发光二极管的制备和物性研究[D];长春理工大学;2009年
7 曾春来;SnO_2一维纳米结构的控制生长与表征[D];湖南师范大学;2007年
8 龚晓丹;一维纳米结构材料的合成及其光致发光特性的研究[D];广东工业大学;2007年
9 李佩文;一维纳米结构TiO_2/碳纳米纤维复合材料的制备和用作锂离子电池负极材料性能的研究[D];北京化工大学;2013年
10 马永为;光电功能聚合物一维纳米结构模板法制备及浸润转变研究[D];青岛大学;2008年
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